НАУКОВІ ОСНОВИ ОЦІНЮВАННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ ТРАНСПОРТУ ГАЗУ

Краткое содержание

                                    ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дано загальну характеристику роботи, показано актуальність теми, її зв'язок з науковими програмами, планами, вказано мету і задачі досліджень, їх наукову новизну, особистий внесок здобувача і структуру дисертації.

Перший розділ присвячено аналізу літературних джерел та конкретизації завдань досліджень.

Газотранспортна система України (ГТС) складається з 37,6 тис. км газопроводів різного призначення та продуктивності, 73 компресорних станцій із 110 компресорними цехами, де встановлено 703 газоперекачувальні агрегати загальною потужністю 5,4 тис. МВт, 1607 газорозподільних станцій, 13 підземних сховищ газу загальною місткістю за активним газом понад 32,0 млрд. м³ та об’єкти інфраструктури.

На вході ГТС спроможна прийняти до 290 млрд. м³, а на “виході” передати 175 млрд. м3 природного газу, в т.ч. 140 млрд. м³ - до країн Західної та Центральної Європи.

Споживання природного газу в Україні 2010 року порівняно з 2009-м зменшилося на 4,1 млрд. кубометрів. Однак наша держава стабільно посідає місце в першій десятці країн світу за обсягом споживання природного газу і третє місце — за обсягами його імпорту. Україна закуповує 50—55 млрд. м³ газу на рік, або 71% від його загальних обсягів споживання. Тобто частка імпорту в газовому балансі України критично висока.

           Енерговитратність на транспортування газу  залежить від технічного стану  газоперекачувальних агрегатів, які є об’єктами великої одиничної потужності, технологічних режимів роботи системи, зовнішніх чинників. В зв’язку з великою енергоємністю системи навіть незначний відсоток збільшення витрат енергії призведе до суттєвого зростання витрати паливного газу.

           Ефективність використання енергії технічними системами загальноприйнято оцінювати величиною коефіцієнта корисної дії. В літературних джерелах багато уваги приділяється визначенню ККД агрегатів, його залежностям від факторів впливу. Найбільш повно відображено ці аспекти в працях  Бобровського С.А., Вольського Е.Л.,Жидкової М.О., Заріцького С.П., Капцова І.І., Поршакова Б.П., П’янила Я.Д., Ходановича І.Є., Шибнєва А.В., Щербакова С.Г., Щуровського В.А., Яковлєва Є.І. та ін. Автори досліджують енергетичні витрати на транспорт газу, їх залежність від параметрів режиму роботи ГПА, пропонують діагностичні моделі. Однак, загальна оцінка енергоефективності газотранспортної системи в цілому відсутня.

           Важливою проблемою економного витрачання енергії на транспорт газу слід вважати визначення ККД для газотранспортного комплексу. ЇЇ вирішення дозволить не тільки визначити  величину витрат енергії, але й оцінити енерговитрати та їх структуру, що дасть змогу визначити шляхи їх скорочення.

В другому розділі наведено результати досліджень енергетичних витрат на транспорт газу і встановлення їх структури.

      На основі статистичних досліджень і математичного моделювання виконано аналіз енергоємності газових потоків у складних газотранспортних системах великої пропускної здатності.

Як відомо, енергія газу в газовому потоці складається з потенціальної, кінетичної та внутрішньої. При русі газу відбуваються перетворення енергії з одного виду в інший та виникають дисипаційні процеси, які призводять до гідравлічних втрат, суть яких зводиться до перетворення потенціальної енергії в кінетичну і дальше у внутрішню, яка через стінки трубопроводу розсіюється в довкілля. Тому загальні витрати енергії можна розділити на корисні енерговитрати, які спрямовані безпосередньо для забезпечення заданої продуктивності газопроводу, та втрати енергії при транспортуванні. Останні в свою чергу поділяються на дисипативні втрати, витрати на підтримання напруженого стану трубопроводу та інерційні втрати.

Аналіз фактичних параметрів режимів роботи газопроводів УМГ «Прикарпаттрансгаз»  показав, що відносна величина корисних витрат енергії на транспортування газу в залежності від режиму коливається в межах 21,05% - 24,09%, витрати енергії на підтримання напружено-деформованого стану реального газопроводу коливаються в межах 2,23% - 1,89% і з збільшенням середнього тиску зростають. Найбільшу частку у загальнім балансі енерговитрат займають дисипативні втрати енергії, повязані з теплообміном між газовим потоком в трубах та навколишним середовищем, величина яких в залежності від температурного режиму коливається в межах 62,78% - 70,06%. Величина інерційних втрат, що виникають  при нестаціонарних режимах, коливається в межах  5,84% - 13,06%. Таким чином, частка витрат енергії на забезпечення заданої пропускної здатності газопроводу мала в порівнянні з енергетичними втратами при транспорті газу. Найбільш вагомими є дисипативні та інерційні втрати енергії, скорочення яких дозволить підвищити енергоефективність трубопровідного транспорту газу.

Для оцінки величини енерговитрат на транспортування газу запропоновано використати коефіцієнт корисної дії газотранспортної системи, який визначається відношенням частки витрат енергії на забезпечення заданої пропускної здатності газопроводу до загальної енергії від спалювання паливного газу.