Неравномерность потребления газа количественно

ВВЕДЕНИЕ

Устойчивая работа топливно-энергетического комплекса России, наряду с другими факторами, в значительной мере зависит от надежности функционирования единой системы газоснабжения (ЕСГ) и системы снабжения нефтью и нефтепродуктами.

ЕСГ представляет собой совокупность взаимосвязанных технологических объектов: добычи газа, систем дальнего транспорта, подземных хранилищ и распределения газа.

Основная задача ЕСГ - это непрерывный процесс подачи необходимого количества газа потребителям.

Газовые месторождения с газоперерабатывающими заводами, магистральные газопроводы, распределительные газопроводы с потребителями газа представляют собой единую взаимосвязанную технологическую систему. Особенностью этой системы является полная взаимосвязанность её элементов. Изменение режима работы одного элемента системы непосредственно отражается на всех остальных. В частности, неравномерный характер работы конечного элемента - системы потребления газа, непосредственно влияет на ритмичную работу предыдущих элементов. Изменяется режим движения газа и его количество, транспортируемое по магистральным газопроводам. Если изменение режима работы конечного элемента имеет длительный ха­рактер, то его влияние доходит до источников производства газа.

Неравномерность потребления газа обусловлена в основном сезонными изменениями температуры окружающей среды, спецификой технологии некоторых, так называемых сезонных, производств и укладом жизни человека.

Принято различать три вида неравномерности
- часовую, суточную и месячную (сезонную).

Часовая неравномер­ность - вызвана изменением расхода газа по часам в течение суток. Наибольшая часовая неравномерность наблюдается у бытовых и коммунальных потребителей газа. Режим потребления газа промышленными предприятиями определяется главным образом числом работающих смен. На рис. 1 приводится типичный график часовых колебаний газопотребления в течение суток для города с преимущественно бытовым потреблением газа.

Рис. 1. Суточный график потребления газа по рабочим дням: 1 - уровень среднечасового расхода газа; 2 - область низкого газопотребления – «часы провала»; 3 - область высокого газопотребления – «часы пик».

Как видно из графика, в дневные часы суток, с 6 часов утра до 19 часов, вечера потребление газа больше среднесуточного, а ночью, с 21 часа вечера до 5 часов утра, по­требление газа меньше среднесуточного. В 18 часов вечера наступает максимум газопотребления, а минимум газопотребления - в 24 часа. В 20 часов газопотребление приравнивается к среднечасовому расходу газа за сутки. Избыточный газ, образованный в период «часы провала» газопотребления, накапливается (аккумулируется) в самом газопроводе. В часы высокого газопотребления в «часы пик» город потребляет газа больше, чем подается в последний участок газопровода. В этот период недостающий для города газ берется из самого газопровода, т.е. отбирается газ, накопленный в «часы провала».

Суточная неравномерность - характеризует изменение расхода газа по суткам в течение месяца. Суточная неравномерность, как и ча­совая, зависит главным образом от уклада жизни человека. Определя­ется это сменой периодов работы и отдыха. В выходные, предпраздничные и праздничные дни потребление газа резко увеличивается в коммунально-бытовом секторе. Но эти колебания по расходу газа никогда не способствуют возникновению пикового потребления газа. Это объясняется тем, что в эти же дни - суббота и воскресенье, предпраздничные и праздничные дни - значительно понижается расход газа на нужды промышленности и, следовательно, в указанные дни расход газа ниже среднемесячного.

На рис. 2 показан типичный график суточных колебаний по­требления газа крупного города в течение одного месяца. Для наглядности приводится график для двух противоположных по потреблению газа месяцев - июль и декабрь.

Рис. 2. Месячный график потребления газа: а) июль; б) декабрь; 1 - уровень среднемесячного потребления газа; 2 - область низкого газопотребления; 3 - об­ласть высокого газопотребления

Как видно из графиков, неравномерность газопотребления более ощутима в декабре месяце. Если в июле потребление газа регулярно уменьшается по выходным дням, то в де­кабре такое однообразие не наблюдается. В декабре главным является относительная нагрузка газопотребления. В первой половине декабря потребление газа ниже среднесуточной величины. Во второй половине декабря с понижением температуры наружного воздуха повышается и потребление газа. Пик по расходу газа городом достигает 25 декабря. В июле в субботние и воскресные дни резко падает газопотребление. В летние месяцы избыточный газ, образовывающийся вследствие неиспользования в субботние, воскресные, праздничные и предпраздничные дни, аккумулируется в основном в самом газо­проводе.

Самыми крупными по величине являются месячные (сезонные) колебания потребления газа. Именно эти колебания газопотребления влияют на режим работы магистральных газопроводов и при отсутствии подземных хранилищ, обеспечивающих регулирование этих колебаний, являются основным фактором, определяющим недоисполь­зование пропускной способности магистральных газопроводов в летние месяцы.

Основными причинами месячных колебаний газопотребления - являются сезонные изменения температуры воздуха. Вследствие этого увеличивается расход газа за счет его использования для отопительных и коммунально-бытовых нужд, а также увеличивается по­требление газа на ТЭЦ и на промышленных предприятиях.

На рис. 3 приводятся месячные (сезонные) колебания расхода газа крупного города. Избыток газа, образованный в летние месяцы, аккумулируется в подземных хранилищах, а в зимние месяцы недостающий для города газ подается из хранилища.

Неравномерность газопотребления характеризуется двумя параметрами - объемным и мощностным. Первый параметр определяет объем неравномерности, т.е. то количество газа, которое является излишним в «часы провала» газопотребления, либо недостающее коли­чество газа в «часы пик» газопотребления. Мощностной параметр характеризует амплитуду (интенсивность) колебаний газопотребления и определяется отношением расхода газа в период максимального спроса (за час, сутки или месяц) к средним

Рис. 3. Годовой (сезонный) график потребления газа: 1 - уровень среднегодо­вой подачи газа; 2 - область низкого газопотребления; 3 - область высокого га­зопотребления

показателям за те же периоды. На рис. 2 объем неравномерности определяется заштрихованной площадью, лежащей выше либо ниже средней линии подачи газа. Мощность (интенсивность) неравномерности газопотребления в нашем примере определяется отношением показателя расхода газа за 25 декабря к среднему расходу за весь месяц.

Неравномерность потребления газа количественно

характеризуется:

- коэффициентом часовой неравномерностиК_ч, который определяется как отношение расхода газа за конкретный час q_ч к среднечасовому расходу за сутки q_с:

К_ч = q_ч / q_с ;

- коэффициентом суточной неравномерности К_с, который рассчитывается как отношение расхода газа за данные сутки q_с к средне­суточному расходу за месяц q_м:

К_с = q_с / q_м ;

- коэффициентом месячной неравномерности К_м, который определяется как отношение расхода газа за данный месяц q_м к среднемесячному расходу за год q_r:

К_м = q_м / q_r.

Коэффициент часовой неравномерности Кч в зависимости от объема газопотребления может изменяться от 1,6 до 2,2, а для коммунально-бытовых потребителей доходит до значения 2,6.

Наибольший коэффициент суточной неравномерности газопотребления составляет

Кс ~ 2.

А коэффициент месячной неравномерности изменяется от 1,3 до 1,8.

Таким образом, для регулирования неравномерности газопотребления, а также для резервирования надежности газоснабжения необходимо сооружение около крупных потребителей подземных хранилищ газа.

Для определения объема хранилища необходимо сначала по­строить график поступления газа и график его потребления. Далее для каждого интервала по времени определять разность объемов поступившего и потребляемого газа. Абсолютная сумма отрицательных и положительных значений разности объемов даст величину хранимого газа за принятое время для компенсации данного графика неравномерности газопотребления.

Следует отметить, что полученная величина объёма хранилища эквивалентна активному объёму газа. Поэтому следует также учитывать необходимость наличия буферного объёма в хранилище.