Реферат по дисциплине Оптимизация, надёжность и безопасность систем газоснабжения и газораспределения Тема основные аспекты надежности систем газоснабжения и газораспределения
 Скачать 102.78 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ) Кафедра «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика» Факультет: ИАСЭ РЕФЕРАТ по дисциплине: «Оптимизация, надёжность и безопасность систем газоснабжения и газораспределения» Тема: основные аспекты надежности систем газоснабжения и газораспределения.
Владимир 2020 Содержание Введение 3 Предпосылки для снижения эксплуатационной надежности в газораспределительных системах 4 Мероприятия для повышения эксплуатационной надежности в газораспределительных системах 5 Повышение надежности системы газоснабжения 17 Проектные решения для повышения надежности газораспределительных систем 22 Основные аспекты технологической надежности газораспределительных сетей 24 Заключение 28 Список литературы 32 1. Введение С целью улучшения условий формирования комфортной среды для жизнедеятельности населения на ближайшую и отдаленную перспективу правительством в последние годы масштабно ведётся работа по стратегическому градостроительному развитию территорий муниципальных и городских образований, сельских и городских поселений. Результатом этой работы является разработка генеральных планов населенных пунктов, учитывающих изменившиеся требования к пространству внутри освоенных территорий. К этим требованиям относится плотность и этажность застройки, увеличение количества школ, детских садов, больниц, торговых комплексов и предприятий обслуживания населения. Также имеется тенденция развития и расширения существующих населенных пунктов, особенно районных центров, в результате которой образуются новые микрорайоны, коттеджные и дачные поселки, производственные и сельскохозяйственные предприятия. Это влечет за собой заметные изменения в структуре энергообеспечения, так, например, малоэтажное строительство (до трех этажей) отличается децентрализацованными системами теплоснабжения, т.е. малоэтажные многоквартирные жилые дома проектируются и строятся с поквартирными системами отопления от индивидуальных газовых котлов, в отдельных случаях экономически обоснован перевод существующего жилого фонда (дома 2х этажные с газовыми водонагревателями) на поквартирное теплоснабжение. Многоэтажные дома в обоснованных случаях теплоснабжаются так же децентрализованно от пристроенных и крышных котельных. Многие вновь строящиеся объекты торговли, соцкультбыта и небольшие промышленные предприятия также теплоснабжаются от отдельных котельных. Все это влечет за собой частичную ликвидацию центральных котельных с сопутствующими тепловыми сетями. Переход к децентрализованному теплоснабжению обусловлен, в первую очередь, с энергосбережением, а во вторую, с плохим состоянием центральных котельных и тепловых сетей, требующих масштабной реконструкции со значительными материальными затратами. 2. Предпосылки для снижения эксплуатационной надежности в газораспределительных системах. Децентрализованное теплоснабжение и местные системы теплоснабжения на базе бытового газоиспользующего оборудования при массовом использовании влечёт за собой определенные проблемы в развитии газораспределительных систем, а именно возникает перераспределение потоков газа, в результате чего в сети образуются узкие места и дефицит пропускной способности газовой сети, что. в свою очередь, приводит к снижению технической возможности подключения к существующей сети газораспределения новых потребителей, а это препятствует социально-экономическому развитию. При отсутствии чёткой и внятной градостроительной политики в отдельных регионах отмечаются случаи хаотичного (неупорядоченного) развития газораспределительных сетей, что приводит к снижению эксплуатационной надежности существующих систем распределения газа и создает препятствие для дальнейшего их развития. В ряде случаев системы развиваются не как единый объект газоснабжения, а отдельными элементами (участками) сети, что приводит к занижению диаметров газопроводов и, соответственно, к снижению давления на значительно загруженных участках системы. Все вышеизложенное в результате приводит к снижению надежности газоснабжения конечного потребителя, так как параметры газа, в частности давление перед газоиспользующим оборудованием, могут не соответствовать нормативным значениям. Отклонение указанного параметра газа в распределительных сетях приводит не только к снижению эксплуатационной надежности газоиспользующего оборудования и безопасности использования газа в качестве топлива, но и влечет за собой экономические последствия в виде повышенного расхода газа прибором. Последнее связано, в свою очередь, с тем, что предприятиями-изготовителями газоиспользующего оборудования дается гарантируемая степень надежности выпускаемого оборудования лишь при его работе в интервалах рабочих параметров сетевого газа. За пределами этого интервала оборудование работает с малой эффективностью и порой даже со сбоями, а именно с пониженным коэффициентом полезного действия и увеличенным расходом газа. При работе газоиспользующего теплогенерирующего оборудования с низким КПД в продуктах сгорания повышается содержание окислов азота, увеличивается образование сажи, образуются опасные для жизни человека продукты неполного сгорания газа. Эксплуатация газопотребляющих приборов при работе с отклонениями от рекомендаций заводов-изготовителей сопровождается повышенными выбросами в атмосферу загрязняющих веществ, что по сегодняшнему законодательству энергосбережения и экологической безопасности недопустимо. Поэтому в процессе эксплуатации газораспределительных систем необходимо предусматривать мероприятия по обеспечению эксплуатационной надежности, под которой понимается обеспечение потребителей сетевым газом в требуемом объеме с параметрами, соответствующими техническим регламентам и нормативно-технической документации предприятий-изготовителей газоиспользующего оборудования. 3. Мероприятия для повышения эксплуатационной надежности в газораспределительных системах. 3.1. Мониторинг состояния газораспределительной сети. Для решения указанных проблем необходим комплексный подход к мониторингу состояния параметров эксплуатационной надежности газораспределительной сети, а именно: оперативный замер давления в характерных точках газораспределительной сети в зимний период во время наиболее холодного времени года, когда имеют место пиковые максимальные нагрузки; определение расхода газа у потребителей (для коммунальных. промышленных и сельскохозяйственных – по данным узлов учета газа, для населения – по данным газовых счетчиков, в случае их отсутствия – по нормам потребления газа). гидравлический расчет газораспределительной системы по фактическим параметрам сети и замеренным данным с целью определения пропускной способности газопровода; оценка пропускной способности газопроводов сетей газораспределения с целью определения технической возможности подключения перспективных потребителей и определения резерва пропускной способности. Система мониторинга должна строиться на результатах моделирования работы газораспределительной сети по фактическим параметрам и режимам ее эксплуатации. По результатам моделирования производится оценка топологии. структуры, фактического объема газопотребления. а также технической возможности газораспределительной сети.  Исходная информация Замер давления в характерных точках Определение расхода газа потребителем Схема системы мониторинга эксплуатационной надежности в направлении контроля резерва пропускной способности газораспределительной сети представлена на рис. 1.  Моделирование работы газораспределительной сети Гидравлический расчет линейной части Расчет пропускной способности ПРГ Оценка пропускной способности газораспределительной сети Резерв пропускной способности Дефицит пропускной способности Мероприятия по ликвидации дефицит пропускной способности Линейная часть Пункт редуцирования газа Рис. 1. Схема мониторинга контроля пропускной способности газовой сети. Указанные выше мероприятия позволят планировать своевременную реконструкцию и вложения средств в новое строительство газовых сетей для обеспечения надежного, безопасного, рентабельного, устойчивого к внешним влияниям различной природы и инвестиционно-привлекательного газоснабжения потребителей. В качестве мероприятий предполагается проводить своевременную реконструкцию и ликвидацию дефицита пропускной способности газопроводов известными способами, замена пунктов редуцирования газа, перекладка участка сети с увеличением диаметра газопровода, строительство газопроводов – закольцовок с целью подпитки ненадежного участка газопровода и выравнивания давления по сети в целом, а также реконструкцию с переводом участка газопровода на высшую категорию давления (повышение давления) с установкой пунктов редуцирования газа у каждого потребителя. В ряде случаев для выбора способа ликвидации пропускной способности и повышения эксплуатационной надежности необходимо решать задачи по выбору более оптимального и рационального способа приведения газораспределительной сети к надежной и безопасной работе. 3.2. Отключающие устройства на газопроводах и их влияние на надежность и бесперебойную работу системы. В результате анализа работы существующих газораспределительных систем также отмечаются недостатки схем газоснабжения, которые связанны с отсутствием секционирующих отключающих устройств. При отсутствии возможности отключения участка газопровода для проведения плановых ремонтных работ или локализации внештатных ситуаций – аварий на газораспределительных системах, возникает необходимость в отключение непосредственно в местах выхода из пунктов редуцирования газа или газораспределительных станций большого количества потребителей, обсуживающихся газораспределительными системами, что влечет за собой значительные потери газа. Процесс подключения потребителей после остановок подачи газа весьма трудозатратный, как с материальной точки зрения, так и в отношении потребностей профессионального персонала, задействованного в нем. При выполнении продувочных работ для проведения ремонта требуется удалить весь газ из газопровода для обеспечения безопасности проведения ремонтных работ, а при пуске газопровода при продувке необходимо вытеснить весь воздух из газопровода, для обеспечения безопасности работы газоиспользующего оборудования, и в первом и во втором случае возникает закономерность, чем длиннее участок газопровода между отключающими устройствами, временно выводящийся из эксплуатации, тем больший объем газа уходит в атмосферу. Кроме того, почти все существующие отключающие устройства проектировались и строились более 20 лет назад, когда их большая часть выполнялась по типовым проектам в подземном колодезном исполнении, и за годы эксплуатации данный вариант показал себя не в полной мере надежным с эксплуатационной точки зрения. За время эксплуатации колодцев с отключающими устройствами на газопроводах были выявлены следующие дефекты; в результате нарушения гидроизоляции в полость колодца попадали грунтовые и талые воды, что провоцирует коррозионные процессы и не позволяет в случае необходимости быстро переключать потоки газа. в результате температурных перемещений трубы внутри футляра в месте прохода через стенки колодца, во-первых, нарушается герметизация ввода, а во-вторых, место прохода в результате повреждения изоляции и благоприятных увлажненных условий является очагом коррозионных процессов; разрушение бетонных конструкций в результате излишнего увлажнения и пучинистых свойств прилегающих грунтов при сезонном промерзании; утечки газа из разъемных соединений (в колодцах, как правило, располагаются фланцевая задвижка и компенсатор температурных удлинений для удобства монтажа и замены отключающих устройств). Кроме того, колодезная установка отключающих устройств предусматривает большие затраты на обслуживание узла в процессе эксплуатации газораспределительной сети. Также наличие подземной полости с потенциальным источником утечки газа ведет к повышению вероятности возникновения аварийной ситуации, особенно в условиях плотной застройки городских и сельских поселений. Также в структуре газораспределения имеется ряд проблем, связанных с эксплуатацией надземных отключающих устройств. В частности, указанный способ управления потоками газа в некоторых случаях имеет определенные недостатки и дефекты, приводящие к снижению эксплуатационной надежности газовых сетей. Анализ работы применяемых на разных этапах развития газовых сетей отключающих устройств, выполненных в надземном исполнении. показал наличие следующих недостатков; необходимость проведения мероприятий по организации защиты от несанкционированного доступа к запорной арматуре; наличие разъемных соединений и уплотнений, требующих затрат на эксплуатацию, а также приводящих в процессе эксплуатации к возможным утечкам газа в атмосферу; подверженность механическим воздействиям места опускания газопровода в землю в результате влияния сил морозного пучения и температурных перемещений стальных участков газопровода, приводящих к повреждению изоляции газопровода, нарушению герметичности футляра и, соответственно, создание благоприятных условий для протекания коррозионных процессов в месте повреждения; наличие недопустимых конструктивных элементов в виде штуцеров с резьбовыми соединениями и заплатами на участках обвязки запорной арматуры; низкое качество строительно-монтажных работ по устройству защитных футляров, опор под запорную арматуру. изоляционных работ на подземных участках, а также несоблюдение вертикальности труб и недостаточное уплотнение грунта в местах опуска газопровода в землю особенно в начальный период эксплуатации. Проведенный анализ работы отключающих устройств на наружных газопроводах, и оценка планового положения запорной арматуры в общей структуре газоснабжения показали, что при развитии газораспределительных систем возникли участки газовой сети, в том числе закольцованных газопроводов от разных источников питания (пунктов редуцирования газа, газораспределительных станций), с отсутствием рассекающей запорной арматуры. Отсутствие секционирующей запорной арматуры снижает эксплуатационную надежность газовых сетей и повышает время простоя при плановых отключениях, а также увеличивает количество отключаемых потребителей при регламентных и аварийных работах на отдельных участках газораспределительной сети. Кроме того, в некоторых случаях отсутствует возможность перенаправлять потоки газа по разным направлениям при проведении регламентных работ на газораспределительных станциях и пунктах редуцирования газа при их отключении от газовой сети. В настоящее время значительную долю в общем балансе газораспределения занимают стальные газопроводы, однако согласно действующему законодательству, проектирование и строительство газопроводов необходимо вести преимущественно с применением полиэтиленовых труб [2]. Поскольку материал труб влияет на надежность распределительных газопроводов [3]. то есть сети, выполненные из полиэтиленовых и стальных труб, имеют разную степень надежности. Следовательно, для повышения надежности системы газораспределения в целом необходимо устройство запорной арматуры в местах подключения проектируемых полиэтиленовых газопроводов в существующие стальные газораспределительные сети. Таким образом, для обеспечения требуемой надежности распределения газа необходимо совершенствовать узлы управления потоками газа путем их рациональной расстановки и при необходимости, замены существующих ненадежных отключающих устройств на современные. Для повышения эксплуатационной надежности работы газовых сетей в направлении совершенствования систем управления потоками газа необходимо проводить периодический мониторинг газораспределительных систем с целью оценки надежности существующих отключающих устройств, определения необходимого количества и рационального размещения запорной арматуры в условиях существующей застройки. Кроме того, возникает необходимость в моделировании работы газораспределительной сети с учетом гидравлической увязки от разных источников питания и возможности перераспределения потоков газа при отключении отдельных участков газопровода или источников питания от газовой сети на аварийные или регламентные работы. Моделирование рациональной расстановки запорной арматуры на газораспределительных сетях должно выполняться как по каждой категории газопровода отдельно (низкого, среднего и высокого давления), так и в комплексе переключения по всей газораспределительной сети от газораспределительной станции до конечного потребителя газа. При моделировании работы газораспределительных сетей необходимо производить расстановку отключающих устройств с целью снижения затрат на пуско-наладочные операции после остановок поставки газа, а также для обеспечения минимизации ущерба окружающей среде и экономических потерь в результате выбросов газа при продувках и аварийных ситуациях. Также следует отметить, что при расстановке запорной арматуры в структуре газораспределительной сети необходимо учитывать затраты на устройство новых отключающих устройств, в том числе затраты на землеотвод, проектирование. материалы, строительно-монтажные и пуско-наладочные работы. Систему контроля надежности управлением потоками газа с использованием отключающих устройств можно представить следующим образом (рис. 2).  Архитектура газовой сети Структура газоснабжения Анализ работы существующих основные параметры отключающих устройств размещение запорной арматуры  Гидравлический расчет газовой сети Гидравлические расчеты Гидравлические расчеты при отключении ГРС и ПРГ при отключении отдельных участков линейной части  Моделирование работы газораспределительной сети Определение необходимости Оценка надежности существующих в устройстве дополнительной отключающих устройств запорной арматуры  Мероприятия по совершенствованию управления потоками распределения газа Устройство дополнительной Реконструкция существующих запорной арматуры отключающих устройств Рис. 2. Схема контроля надежности управлением потоками газа с использованием отключающих устройств. Реализация данной системы контроля надежности управления потоками газа в газораспределительных сетях позволит обеспечить: уменьшение затрат на аварийные отключения (при отсутствии запорной арматуры на участках газораспределительной системы при аварийных ситуациях возникает необходимость отключения всей газовой сети, в том числе закольцованной, что ведет к значительным затратам и технологическим потерям); повышение надежности поставок газа потребителям за счет переключения секционированной сети при аварийных и плановых работах, исключающее прекращения подачи газа; повышение безопасности при аварийных ситуациях; минимизацию технологических и аварийных потерь газа. | ||||||||||||