Формализованный алгоритм распределенной газоснабжающей сети выбора диаметров участков

В существующей практике распределительная газоснабжающая сеть рассчитывается на определенный перепад давления, а абонентские ответвления – на меньший перепад давления. Сокращение длины ответвлений приводит к уменьшению стоимости сети.

Как показывает практика, для многих абонентских ответвлений, расположенных ближе к газораспределительному пункту, имеющийся перепад давления не используется полностью, в результате чего сеть оказывается дороже. Дополнительным резервом снижения стоимости является уточнение распределения расчетного перепада давления между участками сети в зависимости от характера планировки, застройки путем технико-экономического расчета.

В проектных организациях распределением расчетного перепада давления при проведении гидравлического расчета газовых сетей целенаправленно не занимаются.

Обычно, зная длину расчетных участков сети и расчетный расход газа, подбирают диаметр газопровода и определяют потери давления, после чего проверяют непревышение нормативного значения у полученного перепада давления [1].

В качестве критерия оптимальности рассматривается минимум капитальных вложений в сеть, так как расходы на ремонт и обслуживание для сравниваемых вариантов будут одинаковыми. При составлении целевой функции учитывалась переменная часть капиталовложений, зависящая от диаметра газопровода:

k = b x d _z x l

0,3680,21

d = a ⁰²¹ G

i

i

=>

m

Z k = b i=1

m      0,3681,21

x a 021 Z GHo^ i=1

где k – коэффициент одновременности; b – стоимостный коэффициент, руб/(м⋅см); d _i – диаметр i-го участка газопровода, см; l_i – длина i-го участка газопровода, м; a – коэффициент пропорциональности, зависящий от состава газа; G – расход газа i-го участка газопровода, м³/ч; P – перепады давления i-го участка газопровода, Па; m – число участков сети.

Для определения геометрических параметров распределительных газопроводов воспользуемся следующими допущениями:

– планировка газоснабжаемой территории - прямоугольная;

– расстояние между центрами зданий в продольном и поперечном направлениях постоянно и равно по величине a . Схема тупикового разветвленного газопровода приводится на (рис. 1).

Рис. 1. Схема тупиковой разветвленной газоснабжающей сети. где Z_{m , k} - количество участков сети.

Расход газа на всех участках газопровода определяется по формуле

G = G х/ +G xl гм гм       отв отв , где  lrм, lОТВ - длины головной магистрали и ответвлении;  Grм,

G0Tв -  расходы газа на головной магистрали и на ответвлении соответственно, м 3 /ч определяется по формуле:

n

G „в = 0,55 < £ G “ х n ; i = 1

где n - число квартир; G max - максимальный часовой расход газа.

В качестве ограничения к целевой функции задачи используется следующее условие сумма перепадов давлений на участках, от точки питания сети до концевых точек с заданными давлениями равна расчетному перепаду давления в сети. Для нахождения минимума целевой функции воспользуемся методом Лагранжа. Распишем условие ограничения по всем направлениям распределения газа:

P ol + P 1 + P 21 + ... + P m ,1 - P p = 0;

P o,1 + P o,2 + P ,2 + P 2,2 + ... P m ,2 — P p = 0;

J     P o,i + P o,2 + P o,3 + P 3 + P 23 + ... + P m ,3 — P p = 0;

^P 0,1 ^{+ P} 0,2 ^{+ P} 0,3 ⁺ ... ^{+ P} 0, K ^{+ P} 1, K ^{+ P} 2, K ⁺ ... ^{+ P}m , K   ^PP = ^0.

где P - перепады давлений.

По полученным оптимальным перепадам давления определяются оптимальные диаметры участков распределительной сети [2]. Проведение расчетов по изложенному методу сводится к выполнению последовательных алгебраических действий с применением ЭВМ.