Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

в конце каждого решения необходимые результаты печатаются; вся информация для переходных расчетов, за исключением граничных условий, хранится в блоке памяти.

Подпрограмма 2. Построение переходной модели по результатам одного или нескольких вариантов предыдущей подпрограммы, а также расчет данных за пределами граничных условий. В таких случаях до 10 вариантов динамичной модели могут храниться в блоке памяти.

Подпрограмма 3. Анализ переходных состояний. Машина вызывает промежуточные результаты одного или нескольких предпочтительных вариантов, рассчитанных в предыдущих подпрограммах, и определяет расходы и давления при переходных режимах.

На рис. 8.5-2 приведена блок-схема программы, составленной Гоу-чером. Для обеспечения высокой точности, быстрого решения или более экономичного использования объема памяти подпрограммы могут быть внесены в программу без изменения ее структуры простым вводом дополнительного оператора.

8.5.2. ПРИМЕНЕНИЕ АНАЛОГОВЫХ МАШИН

В аналоговых машинах можно моделировать четыре основных элемента газопроводной системы: отводящие газопроводы, потребителей, поставщиков газа и компрессорные станции. Модель системы может быть составлена из ячеек простой сменой вставок. В аналоговых машинах, моделирующих поток по трубопроводу можно воспользоваться уравнением

E,-E,=RJ

аналогичным уравнению трения, где Е - электродвижущая сила, R - электрическое сопротивление, и / - сила тока. Если пренебречь зависимостью плотности потока от его давления, то давление в трубопроводе изменяется пропорционально напряжению. Эта аналогия может быть применена для газопроводных сетей низкого давления. В газопроводах высокого давления, где плотность газа заметно изменяется от давления, давление пропорционально корню квадратному от Е. Извлечение корня осуществляется функциональным генератором. Современная аппаратура позволяет автоматически изменять направление потока, если оно не соответствует принятому. Ячейка, моделирующая потребителя, представляет источник тока постоянной силы, не зависящий от напряжения. Так называемая ячейка источника, моделирующая подачу газа, представляет установку постоянного тока при переменных значениях напряжения. Ячейка компрессорной станции представляет электронный усилитель.

При определении значений различных постоянных пользуются вспомогательными номограммами, в которых построены кривые зависимости этих констант, например гидравлических сопротивлений потока в отводящей трубе от ее диаметра и длины и т. д.

Довольно просто и точно эти константы можно установить при помощи калиброванных потенциометров. Результаты моделирования показываются на пульте центрального диспетчерского управления, где любая узловая точка или ячейка системы может быть вызвана нажа-

тием кнопки: расход, а также разницу давления на входе и выходе, расход газа, которые считываются со шкалы цифровых вольтметров или печатаются машинкой, связанной с системой. Каждый параметр имеет свой код, позволяющий опознать его. Система позволяет осуществлять последовательный опрос всех узловых точек и записывать его результаты.

Для построения моделей газопроводных систем с применением аналоговых машин требуется гораздо меньше времени, чем при применении цифровой машины. Это представляет определенное преимущество при проектировании новых систем или при анализе работы существующих. Аналоговая машина может применяться для исследования переходных состояний. В качестве примера рассмотрим одну из возможных аналоговых моделей неустановившегося потока на одном из участков системы, показанной на рис. 8.5-3. Принцип решения такой задачи изложен Гоучером (1969 г.). Математическая модель данного участка представляет систему дифференциальных уравнений первой степени (8.4-25) и может быть записана в виде:

Рис. 8.5-3. Аналоговая модель неустановившегося потока

Кг [ -Лд (р1 -Pir-J3.1 iPl-Plr al

dt ~

k, Уг.г {P\ -Pi) -/3.2 ipl-Plf-4s.r 2]

=kaJi.M-pT-J2,z(pI-p\)-q...b]

(8.5-5)

Для решения этой системы уравнений блок-схема аналоговой модели показана на рис. 8.5-4.

Аналоговая машина имеет значительное преимущество, так как она позволяет решать различные задачи, при этом для получения результатов не требуется время для расчетов. Поэтому такой вид моделирования представляет значительный интерес при проектировании новых систем или оптимизации существующих, когда из большого числа возможных вариантов необходимо выбрать оптимальный. Аналоговые машины можно также использовать для обучения инженеров, обслуживающих газовые системы, как наглядное пособие для иллюстрации работы системы при различных условиях (см. также Шепхард и Вильяме, 1965 г.; де Брем и Тоннелиер, 1970).

Основным недостатком аналоговой машины является то, что она разработана для моделирования систем газоснабжения и ее трудно ист пользовать для других целей. Машины же, применяемые для моделирования более сложных систем с большим числом ячеек, стоят дороже.

Аналоговая машина большого размера для моделирования системы газоснабжения Италии работает в Метанополи. Общая протяженность

трубопроводов в системе, по данным 1970 г., составляла 4000 км, и предусматривалось дальнейшее расширение системы еще на 5000 км. В 1968 г. объем транспорта газа достиг 10 млрд. м, а к 1980 г. этот объем планируется довести от 18 до 20 млрд. м Аналоговая машина

Р«с. 8.5-4. Блок-схема аналоговой системы для решения системы уравнений

моделирует 210 отводящих газопроводов, 22 нагнетательные и 70 газоотборных узловых точек, 4 компрессорные станции, 20 регуляторов давления и 40 клапанов. Переходные состояния в сети проверяются каждые 3 часа.

Проверка необходима для выбора наиболее экономичного способа удовлетворения потребителя за счет минимальной загрузки компрессорной мощности и эксплуатации хранилищ газа в оптимальных условиях. В 1969 г. наряду с аналоговой была установлена цифровая машина, служащая для получения информации о состоянии объектов для проведения расчетов, сигнализации аварийных состояний и подготовки отсчетов (Бонфиглиоли и Кросе, 1970 г.).

8.6. ЭКОНОМИКА

ТРУБОПРОВОДНОГО ГАЗА

ТРАНСПОРТА

При транспортировании газа по трубопроводу от пункта добычи до места потребления легко можно определить оптимальные размеры и рабочие параметры газопровода. При отсутствии промежуточных компрессорных станций расчет оптимальных трассы и диаметра проводят по методике для нефтепроводов (см. раздел 7.1-4).

Если по трассе газопровода предусмотрено строительство одной или нескольких промежуточных компрессорных стаиЦий (Сосьете..., Руководство, 1968 г.), то диаметр трубопровода рассчитывают по методике, разработанной Ренольдоном.