Теплогидравлический расчет эксплуатационных режимов магистральных газопроводов

Для грамотного регулирования работы ГПА необходимо уметь прогнозировать изменение гидравлической мощности газопровода, которая, как видно, меняется по периодическому закону (3.3) и зависит от климатических условий.

Анализ характера изменения температуры воздуха у поверхности земли, климатологических данных, а также опыт эксплуатации неизотермических трубопроводов, дают основание утверждать, что изменение среднемесячной температуры наружного воздуха в течение года приближенно можно представить уравнением вида, аналогичного уравнению (3.2):

(3.16)

где - относительная амплитуда колебания температуры; t_в - текущее значение среднемесячной температуры наружного воздуха в районе прохождения трассы газопровода; t_вm – среднегодовая многолетняя температура наружного воздуха; t_вmax – максимальная среднемесячная температура воздуха за годовой период эксплуатации.

Но, как известно, прогнозировать температуру воздуха, как и погодные условия, сложно, если идет речь о суточных колебаниях температуры. Именно колебания температуры воздушной среды вносят сложности в регулирование режимов работы АВО на КС. Анализ температурных кривых на рис. 3.2, показывает, что, не смотря на охлаждение газа в АВО и соответствующее регулирование его температуры, изменение основных параметров газопровода: температуры газа после АВО и давления газа после нагнетателей изменяются практически синхронно с температурой воздуха, с небольшим запаздыванием на начало отсчета φ₀'.

Температура грунта менее подвержена колебаниям, так как суточные изменения температуры воздуха не проникают глубже, чем на 5-10 см в деятельный слой грунта. На глубине заложения оси газопровода проявляются только сезонные изменения.

Температура грунта также подчиняется закону гармонического колебания и может быть аппроксимирована аналогичным уравнением:

(3.17)

где ; t₀ - текущее значение температуры грунта на глубине заложения трубопровода в ненарушенном тепловом состоянии; t_0m – среднегодовая многолетняя температура грунта; t_0max – максимальная температура грунта за годовой период эксплуатации.

Из-за тепловой инерции грунта происходит сдвиг по фазе на начало отсчета в изменении температур воздуха и грунта: соответственно φ₀' < φ₀''.

Однако реальная картина изменения параметров газопровода значительно сложнее. Система активно реагирует на суточные колебания температуры воздуха. Регулирование осложняется тем, что аппараты воздушного охлаждения газа имеют тепловую инерцию, дающую запаздывание в изменении режима примерно на 2 - 4 часа, что соизмеримо по времени действия с суточными колебаниями температуры воздуха, полупериод которых составляет 12 часов.