ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ РОЗРАХУНКУ ВИТІКАННЯ ГАЗУ З ГАЗОПРОВОДІВ ВИСОКОГО

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ РОЗРАХУНКУ ВИТІКАННЯ ГАЗУ З ГАЗОПРОВОДІВ ВИСОКОГО ТИСКУ ПРИ УМОВАХ АВАРІЙНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ СИСТЕМИ Виконав: майстер ЛЕС Красилівського ЛВУ МГ Чумель Богдан Олександрович

МЕТА НАУКОВО ДОСЛІДНИЦЬКОЇ РОБОТИ визначення закономірностей впливу параметрів МГ, дефекту і навколишнього середовища на кількість втраченого газу в результаті його витоку з ЛЧМГ через дефекти типу "свищ", огляд сучасних методів і засобів виявлення витоків. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ § Швидке виявлення витоків - одне з найважливіших завдань у процесі експлуатації магістральних газопроводів, як об'єктів підвищеної небезпеки. Якщо витоки не виявляються на ранній стадії, вони будуть приводити до прогресивно більш серйозних відмов трубопроводу, а відповідно - до більш масштабного збитку для навколишнього середовища і можутьнести загрозу місцевому населнню. § Заходи щодо забезпечення надійної та безпечної експлуатації об'єктів газового комплексу України неодноразово розглядалися на урядовому рівні за участю фахівців зацікавлених міністерств і відомств, і були визнані недостатніми. § Тому необхідно розглянути методи виявлення витоків газу, які застосовуються за кордоном і запропонувати найбільш ефективні до впровадження в Україні. Важливо провести розрахунок втрат газу через наскрізні дефекти різних діаметрів в тілі газопроводу, щоб усвідомлювати масштаби цих втрат. 2

ЗАВДАННЯ, ЯКІ НЕОБХІДНО ВИРІШИТИ Ø розглянути та проаналізувати причини виникнення аварій та відмов на магістральних газопроводах; Ø представити методику визначення кількості втраченого газу при його витіканні через наскрізні дефекти трубопроводів; Ø розробити індивідуальну комп'ютерну реалізації представленої методики; програму для Ø визначити втрати газу через імітовані наскрізні дефекти типу "свищ" в тілі газопроводу при реальних параметрах його роботи і проаналізувати отримані результати; Ø визначити закономірності впливу параметрів МГ, дефекту і навколишнього середовища на втрати газу; Ø зробити огляд існуючих і радикально нових технологій виявлення місць витоків газу з МГ. 3

ОБ'ЄКТ І ПРЕДМЕТ ДОСЛІДЖЕНЬ. НАУКОВА НОВИЗНА ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ Об'єкт досліджень - ділянка Красилів - Бердичів магістрального газопроводу "Дашава - Київ". Предмет досліджень - проблема витоків природного газу через наскрізні дефекти типу "свищ" з лінійної частини магістрального газопроводу. Наукова новизна одержаних результатів. Виявлено характер зміни витрати і тиску газу в кінці ділянки газопроводу у разі появи наскрізного дефекту. Встановлено закономірності впливу діаметра дефекту, місця його розташування, параметрів роботи МГ і навколишнього середовища на кількість втраченого газу і його тиск в кінці перегону між КС. 4

СЕРЕДНЯ КІЛЬКІСТЬ ВІДМОВ МГ ЗАЛЕЖНО ВІД ЇХ ПРИЧИН EGIG (European Gas pipeline Incident data Group), 15 країн 6

ЧАСТОТА ВІДМОВ ЗАЛЕЖНО ВІД ЇХ ХАРАКТЕРУ ТА ПРИЧИН EGIG (European Gas pipeline Incident data Group) за 1974 -2010 гг. 7

Розрахункова схема ділянки МГ з наскрізним дефектом Вихідні дані для розрахунку: • • • склад транспортованого природного газу; зовнішній діаметр і товщина стінки газопроводу; довжина ділянки газопроводу; комерційна продуктивність компресорної станції на початку перегону; надлишковий тиск і температура газу на виході компресорної станції, розташованої на початку газопроводу; діаметр наскрізного дефекту типу "свищ"; відстань від початку перегону між КС до дефекту; барометричний тиск; температура ґрунту на глибині укладання осі газопроводу; коефіцієнт гідравлічної ефективності трубопроводу 8

АЛГОРИТМ РОЗРАХУНКУ Блок теплогідравлічного розрахунку ділянки газопроводу (основні формули) Тиск газу в кінці ділянки газопроводу, МПа Величина середнього тиску в газопроводі, МПа Середнє значення удільної масової теплоємності газу, к. Дж/(кг∙К) Коефіцієнт Джоуля-Томсона, К/МПа Повний коефіцієнт теплопередачі від газу в грунт, Вт/(м 2∙К) параметр Шухова, км– 1 9

Середня температура газу на ділянці газопроводу з урахуванням дії ефекту Джоуля-Томпсона, К Середній коефіцієнт стисливості газу Середнє значення динамічної в'язкості, Па∙с Число Рейнольдса Коефіцієнт гідравлічного опору Уточнюємо тиск в кінці перегону між КС. Наближення повторюємо до отримання необхідної точності розрахунку. Температура газу в кінці ділянки газопроводу, К 10

МОДЕЛЬ ДВОХФАЗНОГО КРИТИЧНОГО ПОТОКУ ОДНОКОМПОНЕНТНИХ СУМІШЕЙ ЧЕРЕЗ ВУЗЬКІ НАСАДКИ Особливості моделі: ‒ запропонована модель вимагає лише знання геометрії насадки (дефекту) і показників потоку до неї; ‒ модель справедлива для потоку суцільний рідини, двофазної суміші і насиченою пари; ‒ дану модель можна використовувати для розрахунку втрат газу через отвори в тілі трубопроводу, оскільки співвідношення розмірів насадок, на основі яких будувалася експериментальна модель, справедливо для наскрізних пошкоджень трубопроводів. 11

У випадку, коли умова виконується критичне співвідношення тисків де – показник адіабати (формула Кобза) – масова частка газу в двофазній суміші; – питомий об'єм рідкої фази в двофазній суміші; – питомий об'єм газоподібнох суміші в двофазній суміші. Питомий об'єм суміші 12

Критичний масова витрата газу через дефект де f – площа поперечного перерізу дефекта; Р 0 – тиск газу в точці витоку. Дана модель запропонована Аргонською національною Объемный расход Argonne National Laboratory) лабораторією (англ. газа сквозь дефект національним дослідницьким центром Міністерст-ва енергетики США, робота якого координується Чикагським плотность газа при условиях, к которым приводится дослідницьким університетом. Описана где модель представлена расход. объемный в журналі "Journal of Heat Transfer" у. В статті "Двофазний критичний потіксмеси принимаетсяі через отвори расчете массовая доля газа в двухфазной короткі xтруби" ("The Two-Phase Critical Flow of Orifices равной 0 = 1 – для однофазного потока газа. and Short Tubes"). 13

Входные данные и результаты расчета участка газопровода с утечкой в индивидуальной программе, написанной на языке программирования VBA Excel (данные для 1 января 2015 г. ) Объект апробации – участок Богородчаны – Хуст МГ “Союз”. 14

Результати, отримані за допомогою програмного комплексу OLGA до виникнення витоку в момент виникнення витоку Розподіл тиску, температури та об'ємної витрати газу по довжині газопроводу в проесі стабілізації потоку після виникнення витоку 22

Зміна тиску, температури та об'ємної витрати газу в часі на початку перегону в кінці перегону в точці витоку 23

МЕТОДИ ВИЯВЛЕННЯ МІСЦЬ ВИТОКІВ ПРИРОДНОГО ГАЗУ ІЗ МАГІСТРАЛЬНИХ ГАЗОПРОВОДІВ Метод патрулювання газопроводу буровий огляд контактні Акустический методи пошуку місць витоків природно го газу Оптичний Лазерний дистанційні За тепловим зображенням місцевості Радіолокаційний Спектральний 24

АЛЬТЕРНАТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ДЛЯ ПОШУКУ МІСЦЬ ВИТОКІВ ГАЗУ З МАГІСТРАЛЬНИХ ГАЗОПРОВОДІВ№ Smart. Ball (з англ. "Розумний м'яч") - сферичне акустичне пристрій, який рухається продуктом перекачування по трубопроводу і виявляє зміна акустичного сигналу від продукту до навколишнього середовища. Його порівняй-кові низька вартість, легкість застосування і здатність швидко виявляти витоку з крихітних отворів в межах одного метра довжини труби здатні зробити прорив у вирішенні проблеми визначення місць витоків продуктів з трубопроводів, якими вони перекачуються. Smart. Ball був розроблений і успішно застосовувався для водопроводів, починаючи з 2004 року, а в липні 2008 року був успішно запущений в Альберті (Канада) в шестидюймову газопроводі (DN = 150 мм) на ділянці довжиною 26 км. На даний момент триває дослідження вченими SPE (Міжнародного союзу інженерів) у співпраці з Державним Університетом Арізони щодо застосування даної технології в МГ великих діаметрів. 25

ВИСНОВКИ § Результати розрахунків втрат газу через наскрізні дефекти показують необхідність регулярного діагностування лінійної частини МГ, як ззовні, так і зсередини, з метою недопущення витоків газу. § Комп'ютерна модель лінійної ділянки МГ з наскрізним дефектом дозволяє розрахувати витрату газу через наскрізні дефекти будь-яких діаметрів і розташованих на будь-якій відстані від початку перегону. § Отримані графічні залежності дозволяють по зміні тиску газу і продуктивності в кінці перегону визначити орієнтовне місце розташування наскрізного дефекту і оцінитовні масштаби витоку, що забезпечує економію коштів і часу, витрачених на її пошуки. § Представлені сучасні методи виявлення витоків газу дозволяють швидко визначити місце витоку навіть через малі за розмірами дефекти, що дає можливість ліквідувати розгерметизацію в найкоротші терміни і відповідно запобігти великим матеріальним втратам, забрудненню навколишнього середовища і аварій з непередбачуваними наслідками. Впровадження та розвиток таких технологій доцільно рекомендувати діагностичним компаніям України. 26

ПУБЛИКАЦИИ И УЧАСТИЕ В КОНФЕРЕНЦИЯХ 1. Карпусь Н. И. Влияние условий хранения на потери нефтепродукта при "малых дыханиях" резервуара // Управление качеством в нефтегазовом комплексе (УКАНГ). – Москва: Нефть и газ, 2014. – № 1. – С. 55 -59. 2. Карпусь Н. И. Анализ факторов, влияющих на риск резервуарных конструкций // Управление качеством в нефтегазовом комплексе (УКАНГ). – Москва: Нефть и газ, 2014. – № 2. – С. 50 -53. 3. Карпусь Н. И. Автономное энергоснабжение потребителей с использованием сжиженного углеводородного газа // Управление качеством в нефтегазовом комплексе (УКАНГ). – Москва: Нефть и газ, 2014. – № 3. – С. 58 -62. 4. Карпусь Н. И. Анализ риска вертикальных стальных резервуаров // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – Москва: ВНИИОЭНГ, 2015. – № 1. – С. 27 -31. 5. Карпусь Н. И. Потери нефтепродуктов из-за "малых дыханий" резервуара (Oil product losses due to "small breaths"). 68 -ая Международная молодежная научная конференция ["Нефть и газ – 2014", Секция 11 – Представление научных статей на английском языке]. (Москва, 14 -16 апреля 2014 г. ) / РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина (диплом ІІІ степени). 6. Попович О. В. , Карпусь Н. И. , Карпаш М. О. Применение технологии фазированных решеток в процессе технической диагностики вертикальных стальных резервуаров. 4 -я Международная научно-техническая конференция ["Нефтегазовая энергетика 2015"]. (Ивано-Франковск, 21 -24 апреля 2015 г. ) / ИФНТУНГ. 7. Карпусь Н. И. Исследование проблемы утечек газа через сквозные дефекты магистральных газопроводов. XXVII научно-техническая конференция студентов 2014 -2015 у. г. , Ивано-Франковск / ИФНТУНГ (ІІ место). 27

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ

Скачать презентацию ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ РОЗРАХУНКУ ВИТІКАННЯ ГАЗУ З ГАЗОПРОВОДІВ ВИСОКОГО

Chumel_B_vitoki_gazu.pptx

Количество слайдов: 28