АЛГОРИТМ ВИЗНАЧЕННЯ ОБСЯГІВ ВТРАТ ПРИРОДНОГО ГАЗУ ЗА УМОВИ ВИМІРЮВАННЯ ЙОГО ПАРАМЕТРІВ НА ВИХОДІ ГАЗОПРОВОДУ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.66(2).2023.294964Ключові слова:
алгоритм розрахунку, втрати газу, пошкодження газопроводу, математична модель, конфігурація газопроводуАнотація
Газопровідні мережі є складними розподіленими системами, які складаються з сотень кілометрів трубопроводів різної конфігурації. Забезпечення усіх ділянок газопроводів засобами обліку газу та вимірювання параметрів газу, які б дали можливість швидко виявляти пошкодження газопроводів та визначати обсяги втрат газу, вимагає великих коштів, внаслідок чого значна частина газопроводів і транспортних, і розподільних не обладнані засобами вимірювання. Тому розроблення алгоритмів, які дозволять оцінити обсяги втрат газу на основі інформації з наявних вимірювальних станцій без реконструкції газотранспортних мереж є надзвичайно важливим завданням.
В роботі представлено удосконалену авторами математичну модель стаціонарного режиму руху природного газу в газопроводах, яка враховує зміну швидкості потоку по довжині газопроводу. Цю модель доповнено рівнянням для обчислення витрати газу, що витікає в атмосферу через отвір пошкодження надземного газопроводу. Для визначення коєфіцієнта витрати застосовано розроблене авторами рівняння, яке для діапазону
тиску в газопроводі від 0,1 до 1,2 МПа забезпечує обчислення коєфіцієнта витрати з методичною похибкою не більше 1,7 %. На основі отриманих математичних моделей розроблено алгоритм розрахунку обсягу втраченого через пошкодження газу для конфігурацій газопроводу з пунктами вимірювання параметрів газу на виході газопроводу. Виконано апробацію розробленого алгоритму та представлено приклад його застосування для аналізу розподілів тиску та температури газу у газопроводі з наявним пошкодженням. Представлено результати моделювання процесу витікання газу через пошкодження газопроводу та ітераційного уточнення параметрів газу в місці пошкодження газопроводу, а також результати обчислення витрати газу через пошкодження.
Застосування розробленого алгоритму дає можливість підвищити точність визначення обсягів втрат газу через пошкодження газопроводів, а його апаратна реалізація в перспективі дасть можливість зменшити час виявлення пошкоджень, їх локалізації та усунення.
Посилання
Technique for determining the volumes of normative technological losses/expenses of natural gas during the distribution of natural gas. Approved by the resolution of the National Commission for State Regulation in the Energy and Utilities Sectors of November 6, 2020 No. 2033 (in Ukrainian)
Technique for determining the production and technological expenses of natural gas for its extraction, transportation through main gas pipelines and operation of underground gas storage facilities. Part II. Process gas. Approved by order of the Ministry of Fuel and Energy of Ukraine from 03.03.2011 No 43. (in Ukrainian)
Wojciech Kostowski, Janusz Skorek, Modyfikacja algorytmów do wyznaczania ilosci gazu uchodzacego do atmosfery w przypadku awarii – badania eksperymentalne. M.: Gliwice, 2010. (in Polish)
Dong Yuhu, Gao Huilin, Zhou Jing’en, Feng Yaorong, “Mathematical modeling of gas release through holes in pipelines”, Chemical Engineering Journal, vol. 92, is. 1-3, pp. 237–241, 2003. DOI:10.1016/S1385-8947(02)00259-0.
F. D. Matiko, "Determination of the amount of natural gas in sections of complex configuration gas pipelines", Methods and devices of quality control, № 1(32), p. 54–63, 2014. (in Ukrainian)
F.D. Matiko, L.V. Lesovoy, V.O. Dzhyhyrei, "Improvement of mathematical models of natural gas outflow from a damaged gas pipeline", Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, Issue 1, p. 224–230, 2016. (in Ukrainian)
F.D. Matiko. Methodological principles of determining the volume of natural gas losses and minimizing its imbalances in gas transportation and distribution systems: Abstract of the dissertation of the doctor of technical science: 05.11.01. Lviv Polytechnic National University. Lviv, 41 pages, 2015. (in Ukrainian)
Kegang Ling, Guoqing Han and Xiao Ni, Chunming Xu, Jun He, Peng Pei and Jun Ge. A New Method for Leak Detection in Gas Pipelines, Oil and Gas Facilities, p. 97-106, April 2015.
D. Waleed et al., "An In-Pipe Leak Detection Robot With a Neural-Network-Based Leak Verification System," in IEEE Sensors Journal, vol. 19, no. 3, pp. 1153-1165, 1 Feb.1, 2019. DOI:10.1109/JSEN.2018.2879248.
A. Ch. Igbojionu, U. Ju. Obibuike, M. Udechukwu, Ch. D. Mbakaogu, S. Toochukwu Ekwueme, “Hydrocarbon Spill Management Through Leak Localization in Natural Gas Pipeline”, International Journal of Oil, Gas and Coal Engineering, vol. 8, is. 6, pp. 137-142, 2020. DOI: 10.11648/j.ogce.20200806.13
S. M. Mujtaba, T. A. Lemma, S. A. A. Taqvi, T. N. Ofei, and S. K. Vandrangi, “Leak Detection in Gas Mixture Pipelines under Transient Conditions Using Hammerstein Model and Adaptive Thresholds,” Processes, vol. 8, is. 4, 474, pр. 1-21, Apr. 2020, DOI: 10.3390/pr8040474.
P. Gigih and M. F. Ghazali, “Leak Detection in Pipelines Using Wavelet Transform and Cepstrum Analysis Methods”, IJEEPSE, vol. 4, no. 2, pp. 159-162, Jun. 2021. DOI:10.31258/ijeepse.4.2.159-162
Jesus Peralta, Cristina Verde, Fermın Delgado, “Wave propagation patterns in gas pipelines for fault location”, in 21st IFAC World Congress, Berlin, Germany, pp. 198-203, July 12-17, 2020.
Małgorzata Amanda Kwestarz, Andrzej Janusz Osiadacz, Łukasz Kotyński, “Method for leak detection and location for gas networks”, Archives of Mining Sciences, vol. 64, no. 1, pp.131-150, 2019. DOI: 10.24425/ams.2019.126276
Ubanozie Julian Obibuike, Anthony Kerunwa, Mathew Udechukwu, Remmy Chindu Eluagu, Anthony Chemazu Igbojionu, Stanley Toochukwu Ekwueme. “Mathematical Approach to Determination of the Pressure at the Point of Leak in Natural Gas Pipeline”, International Journal of Oil, Gas and Coal Engineering, vol. 8, is. 1, pp. 22-27, 2020. DOI: 10.11648/j.ogce.20200801.14
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
