Аннотації

Алгоритм управління роботою енергоефективних газорозподільчих пунктів

Автор(и):
Франчук Ю. Й., Клапченко В. І., Кузнецова І. О.
Автор(и) (англ)
Franchuk Y., Klapchenko V., Kuznetsova I.
Дата публікації:

20.11.2024

Анотація (укр):

Під час роботи розподільних мереж газопостачання тиск газу при русі до споживача знижується на газорозподільному пункті (ГРП). При зниженні тиску газу на ГРП спостерігається зниження температури газу, який транспортується (ефект Джоуля – Томпсона або адіабатичне розширення). Внаслідок зниження температури газу можливе утворення конденсату у вигляді рідких фракцій і кристалогідратів. У результаті цього стає вірогідним відхилення роботи регулятора тиску ГРП від запланованого режиму з можливим налипанням конденсату на стінках, імпульсних трубках та порожнинах регулятора, вплив на роботу контрольно-вимірювальної апаратури, забруднення фільтрів тощо. Традиційно з цим борються способом підтримання необхідної температури газу за рахунок часткового спалювання газу, що транспортується, з обігрівом приміщення ГРП та газу. Проте завжди при спалюванні газу витрачались певні його об’єми, а отже, і кошти, тож одночасно в атмосферу потрапляли продукти горіння газу. Крім того, спалювання газу, тобто використання відкритого вогню, підвищувало ризики роботи ГРП. У роботі пропонується інший алгоритм процесу підготовки газу при подачі його до споживача: відмовитись від додаткових витрат газу і вказаних з процедурою спалювання недоліків, зберігаючи необхідну якість підготовки газу для подальшого його використання за допомогою нескладного переобладнання байпасних ліній двома вихровими каналами. Основою такого способу газопідготовки стала серія робіт кафедри фізики з теоретичного обґрунтування статистичних закономірностей при формуванні направлених молекулярних потоків. Запропонована фізична статистика спирається на універсальний механізм хвильової далекодії (УМХД), селективний характер якого на стадії неперервних стрімерів визначає як швидкість хвильової компоненти, так і втрату обертальних степенів вільності руху молекул. Завдяки цьому ми спостерігаємо теплові ефекти, притаманні ефекту Ранка – Хілша. Власне на цій фізичній основі дано пояснення роботи як вихрових труб, так і цілої низки атмосферних явищ, включаючи явища торнадо та появу блискавок. Саме на основі УМХД дано описання фізичної суті роботи двох вихрових каналів (конденсаційного та деконденсаційного) з виграшом по енергії та якості підготовки газової суміші.

Анотація (рус):

Анотація (англ):

During the operation of gas distribution networks, the gas pressure when moving to the consumer decreases at the gas distribution point (GDP). When the gas pressure at the hydraulic fracturing site decreases, a decrease in the temperature of the transported gas is observed (Joule-Thompson effect or adiabatic expansion). As a result of a decrease in gas temperature, condensate may form in the form of liquid fractions and crystalline hydrates. As a result, it becomes possible that the operation of the hydraulic fracturing pressure regulator will deviate from the planned mode with possible condensate adhesion on the walls, impulse tubes and cavities of the regulator, affecting the operation of instrumentation, contamination of filters, etc. Traditionally, this is dealt with by maintaining the required gas temperature through partial combustion of the transported gas with heating of the hydraulic fracturing room and gas. But always, when burning gas, certain volumes of it were consumed, and therefore funds, and at the same time gas combustion products entered the atmosphere. In addition, gas combustion, that is, the use of open fire, increased the risks of hydraulic fracturing. In this paper, it is proposed another algorithm for the gas preparation process when supplying it to the consumer: to abandon additional gas costs and the disadvantages indicated with the combustion procedure, while maintaining the necessary quality of gas preparation for its further use using a simple conversion of bypass lines with two vortex channels. The basis for this method of gas preparation was a series of works by the Department of Physics on the theoretical substantiation of statistical patterns in the formation of directed molecular flows. The proposed physical statistics is based on the universal mechanism of long-range wave action (ULWM), the selective nature of which at the stage of continuous streamers determines both the speed of the wave component and the loss of rotational degrees of freedom of molecular motion. Thanks to this, we observe thermal effects inherent in the Ranque-Hilsch effect. On this physical basis, an explanation is given for the operation of both vortex tubes and a number of atmospheric phenomena, including tornadoes and the appearance of lightning. It is on the basis of ULWM that a description of the physical essence of the operation of two vortex channels (condensation and decondensation) is given with a gain in energy and quality of preparation of the gas mixture.

Література:

  1. ДБН В.2.5-20-2018. Газопостачання. Київ: Мінрегіон України, 2019. 109 с.
  2. Кодекс 2:2021. Газорозподільчі системи. Рекомендації щодо проектування, будівництва, контролювання за будівництвом, уведення та виведення з експлуатації газорозподільчих систем. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2022. 88 с.
  3. НПАОП 0.00-1.76-15. Правила безпеки систем газопостачання. Київ: Основа, 2015. 179 с.
  4. Кодекс газорозподільних систем. Офіційний вісник України. Київ, 2015. № 92. С. 461.
  5. Єнін П. М., Шишко Г. Г., Предун К. М. Газопостачання населених пунктів і об’єктів природним газом. Київ: Логос, 2002. 198 с.
  6. Ткаченко В. А., Скляренко О. М. Газопостачання. Київ: ІВНВКП «Укргеліотех», 2012. 587 с.
  7. Савченко О.О. Фрикційне нагрівання природного газу в енергетичному роздільнику: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.03. Львів: Національний ун-т «Львівська політехніка», 2008. С. 24.
  8. Сідак В. С., Супонєв В. М., Броневський Ю. Ф. Сучасні та інноваційні технології в безпеці газопостачання. Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2015. 434 с.
  9. Франчук Ю. Й., Пєфтєєва І. О. Енергоефективний підхід до підігріву і обліку газу в стаціонарних ГРП системи газопостачання України. The scientific heritage. 2023. №114(114). С. 52 – 56.
  10. Мартыновский B. C., Мельцер Л. З. О холодильном эффекте вихревой трубы. Холодильная техника. 1952. № 4. С. 75 – 96.
  11. Baker P. S., Rathcamp W. R. Investigations on the Ranque - Hilsh (vortex) tube. Oak Ridge: Oak Ridge National Laboratory, 1954. 38 р.
  12. Ahlborn B. K., Gordon J. M. The vortex tube as a classic thermodynamic refrigeration cycle. Journal of applied physics. 2000. Vol. 88, № 6. P. 3645-3653.
  13. Gao C. Experimental study on the Ranque - Hilsh vortex tube. PhD Study. 2005. 151 р.
  14. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. Москва: Наука, 1964. 568 с.
  15. Клапченко В. И. Фазовые переходы второго рода. Перколяционная теория. Киев: Випол, 1999. 36 с.
  16. Клапченко В. І., Кузнецова І. О., Краснянський Г. Ю. Фрагментована фізична статистика та процеси самоупорядкування в складних системах. Управління розвитком складних систем. Київ, 2023. № 53. С. 80 – 90.
  17. Клапченко В. І., Кузнецова І. О., Краснянський Г. Ю. Універсальний механізм розвитку процесів самоупорядкування в системах тотожних частинок. Управління розвитком складних систем. Київ, 2023. № 54. С. 122 – 131.
  18. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. Москва: Наука, 1979. 552 с.

References:

  1. DBN V.2.5-20-2018. (2019). Gas supply. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine, 109.
  2. Code 2:2021. Gas distribution systems. Recommendations for the design, maintenance, monitoring of maintenance, monitoring and monitoring of the operation of gas distribution systems. (2022). Kyiv: DP “UkrNDNC”, 88.
  3. NPAOP 0.00-1.76-15. (2015). Safety rules for gas supply systems. Kyiv: Osnova, 179.
  4. Code of gas distribution systems. (2015). Official newsletter of Ukraine. Kyiv, 92, 461.
  5. Enin, P. M., Shishko, G. G. & Predun, K. M. (2017). Gas supply to settlements and facilities with natural gas. Kyiv: Logos, 198.
  6. Tkachenko, V. A. & Sklyarenko, O. M. (2019). Gas supply. Kyiv: IVNVKP “Ukrgeliotech”, 587.
  7. Savchenko, O. O. (2008). Frictional heating of natural gas in an energy separator: PhD thesis: 05.23.03. Lviv: National University “Lviv Polytechnics”, 24.
  8. Sidak, V. S., Suponev, V. M. & Bronevsky, Yu. F. (2015). Current and innovative technologies in the security of gas supply. Kharkiv: KhNUMG im. O.M. Beketova, 434.
  9. Franchuk, Yu. Y. & Pefteva, I. O. (2023). Energy-efficient approach to preheating and supply of gas in stationary hydraulic fracturing of the gas supply system of Ukraine. The scientific heritage, 114(114), 52–56.
  10. Martynovsky, B. S. & Meltser, L. Z. (1952). On the cooling effect of a vortex tube. Refrigeration equipment, 4, 75–96.
  11. Baker, P. S. & Rathcamp, W. R. (1954). Investigations on the Ranque - Hilsh (vortex) tube. Oak Ridge: Oak Ridge National Laboratory, 38.
  12. Ahlborn, B. K. & Gordon, J. M. (2000). The vortex tube as a classic thermodynamic refrigeration cycle. Journal of applied physics, 88(6), 3645-3653.
  13. Gao, C. (2005). Experimental study on the Ranque - Hilsh vortex tube. PhD Study, 151.
  14. Landau, L. D. & Lifshits, E. M. (1964). Statistical Physics. Moscow: Nauka, 568.
  15. Klapchenko, V. I. (1999). Phase transitions of the second order. Percolation theory. Kyiv: Vipol, 36.
  16. Klapchenko, Vasily, Kuznetsova, Irina & Krasnianskyi, Grygorii. (2023). Fragmented physical statistics and self-ordering processes in complex systems. Management of Development of Complex Systems, 53, 80–90.
  17. Klapchenko, Vasily, Kuznetsova, Irina & Krasnianskyi, Grygorii. (2023). A universal mechanism for the development of self-ordering processes in systems of identical particles. Management of Development of Complex Systems, 54, 122–131.
  18. Sivukhin, D. V. (1979). General physics course. Thermodynamics and molecular physics. Moscow: Nauka, 552.