Gas pipeline diameter selection method with reference to the pipe manufacturing standards

• Autorzy: Olajossy, A. , Zajda, R.

Warianty tytułu

PL

Metoda doboru średnic odcinków sieci rozdzielczych gazu zgodnych z programem produkcji rur

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

A method of the optimal selection of the gas distribution network component section diameters has been described in the present study. The definitions of the alternative values of such parameters as: diameter, length and flow discharge, have been described. In result of the diameter calculation, the disposable pressure drop, including both alternative diameter and gas flow discharge, are modified, in result of the successive elimination of the component row sections, for which the diameter was calculated. However, the diameter values calculated in such manner are not fully compliant with pipe manufacturing standards. Therefore, an optimal diameter selection method, with reference to the pipe manufacturing standards, has been developed. The proposed new methods can be implemented when the gas distribution networks are designed.

PL

W publikacji podano podstawy teoretyczne doboru optymalnych średnic odcinków sieci gazowych funkcjonujących w układzie szeregowym oraz zasady doboru średnic złożonych układów gazociągów rozgałęzionych lub pierścieniowych. Zasady doboru średnic opracowane zostały na potrzeby projektowych sieci rozdzielczych. Warunki funkcjonowania tych sieci w zasadniczym zakresie różnią się od warunków funkcjonowania sieci przesyłowych. W przypadku sieci rozdzielczych odbiorcy gazu rozmieszczeni są praktycznie wzdłuż wszystkich odcinków sieci, co w znacznym stopniu zmniejsza dokładność oszacowania obliczeniowych natężeń przepływu gazu określanych również jako projektowane. Opracowane zasady doboTU średnic uwzględniają również ten problem, szczególnie ważny, gdy ustala się średnice złożonych układów gazociągów. W założeniu teoretycznym opracowanej metody doboru średnic minimalizuje się średnice szeregu odcinków, przy stałych prędkościach przepływu gazu w każdym z odcinków. Odcinki wchodzące w skład analizowanego szeregu różnią się natężeniami przepływu gazu i długościami. Wykorzystując wprowadzoną zależność oblicza się w pierwszym etapie stratę ciśnienia, a następnie teoretyczną optymalną średnicę odcinka sieci gazowej najbliższego od stacji gazowej. Średnica teoretyczna zależna jest w istotnym zakresie od dyspozycyjnej straty ciśnienia. Wielkość ustala się indywidualnie dla każdego szeregu odcinków. Ważnym elementem opracowanej metody jest wprowadzenie nowych pojęć, takich jak zastępcza długość, zastępcze natężenie przepływu gazu oraz zastępcza średnica. Zastępczość w tym przypadku związana jest z możliwością obliczenia dla szeregu odcinków - różniących się długościami, natężeniami przepływu gazu i średnicami - straty ciśnienia równej sumie strat ciśnień obliczanych kolejno dla poszczególnych odcinków danego szeregu. W opracowanej metodzie, wykorzystując wyprowadzoną zależność, kolejno oblicza się wszystkie średnice odcinków danego szeregu. W trakcie obliczeń średnic kolejnych odcinków szeregu, zmianie ulegają również odpowiednie dyspozycyjne straty ciśnienia oraz wielkości zastępcze długości i natężeń przepływu gazu. Kolejna dobrana średnica zmniejsza wielkość początkową ustaloną dla danego szeregu. Zmienność tej wielkości, jak również wielkości zastępczych, wynika z eliminowania kolejnych odcinków szeregu, dla których obliczona jest następna średnica. Uwzględniając opracowane założenia teoretyczne doboru średnic, można obliczyć tylko optymalne teoretyczne średnice odcinków wchodzących w skład odpowiedniego szeregu. Obliczone teoretyczne średnice, praktycznie w żadnym przypadku nie są zgodne z tymi, które są produkowane. Aby umożliwić praktyczne wykorzystanie opisanej metody do celów projektowych, opracowano również zasady doboru średnic odcinków zgodnych z programami produkcji. Dobrana średnica zgodna z odpowiednim programem produkcji może być najbliższą większą lub najbliższą mniejszą od obliczonej optymalnej teoretycznej. Dla ułatwienia doboru średnic z wykorzystaniem opracowanych założeń teoretycznych, każdą sieć gazową po jej uprzednim rozcięciu traktuje się jako układ połączonych szeregów odcinków. W takim układzie wyróżnia się szeregi o znaczeniu dominującym, dostarczające gaz od stacji gazowej do konturu zasilania, oraz pozostałe. Szeregi odcinków rozprowadzające gaz od stacji gazowych do konturu zasilania określono głównymi kierunkami. Liczba głównych szeregów zasilania jest zależna od wielkości sieci i liczby stacji gazowych zasilających daną sieć rozdzielczą. Pozostałe szeregi odcinków zawsze są funkcjonalnie podporządkowane odcinkom szeregów głównych. Podporządkowanie polega na tym, że szeregi te bezpośrednio lub pośrednio maja wspólne węzły zasilania z odcinkami głównego szeregu. Zgodnie z opracowanymi zasadami w pierwszej kolejności dobierane są średnice odcinków szeregów głównych. W publikacji określono również szczegółowe zasady, które winny być spełnione, aby dobór średnic zgodnych z programami produkcji spełniał założone kryterium minimalizacji średnic. Opracowana metoda składająca się z założeń teoretycznych i zasad doboru średnic uwzględnia również istotne wymagania funkcjonalne. Do takich wymagań zalicza się minimalizację zniekształceń obliczeniowych natężeń przepływu gazu, które uznaje się za najbliższe rzeczywistym. Nadmierne zniekształcenie tyeh wielkości może być przyczyną, iż zaprojektowana sieć rozdzielcza po jej wykonaniu może nie spełniać w całości lub fragmentarycznie postawionych celów technologicznych.

Słowa kluczowe

PL

sieci rozdzielcze; średnice gazociągów; optymalizacja

EN

gas distribution networks; gas pipeline diameters; optimization procedures

• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 47, nr 4
• Strony: 499-521
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., wykr.

Twórcy

autor

Olajossy, A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Zajda, R.

• Instytut Górnictwa Naftowego i Gazownictwa, ul. Lubicz 25, 31-503 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Ellis D., Worral K Miller S. 1998 : Computer control pressures in UK distribution nctwork. Pipe Line Industry.
• [2] Hansen C.T., Madsen K., Nielsen H. B. 1991: Optimization of pipe network. Mathematical programming 82, North Holland, 45-58.
• [3] Zajda R., 1994 : optimal diameter selection method within a row system. GWTS 11, 363-365.
• [4] Zajda R., 1996 : Functional solutions of the gas distribution networks, with elements of optimization problem. Prace IGNiG 87, 56-74.
• [5] Osiadacz A. J. 2002 : optimal control of high pressure gas networks by two different methods. Archiwum Górnictwa t. 45, s. 199.
• [6] Fedorowicz R., Kołodziński E., Komarec R., Olajossy A., Solarz L., 2002 : Rozcinanie grafu sieci rozdzielczej zgodnie z kryteriami technologicznymi. Wyd. AGH, Górnictwo z. 1, 10-24.