Под глубокой реконструкцией в составе комплексной задачи реструктуризации гидравлической сетевой системы будем понимать, в отличие от отключения отдельных ремонтируемых участков, отторжение и (или) возрождение множества новых потребителей, источников, колец, цепей, сетевых фрагментов, в том числе ненагруженное резервирование [1,2,3,4,5,6].
Городская система газоснабжения низкой ступени давления, транспортирующая природный газ бытовым и мелким коммунальным потребителям, ограничивает или полностью прекращает подачу газа в результате природных катаклизм, терактов, глубокой (плановой) реконструкции. Восстановление работоспособности рассматриваемой системы возможно в результате её реструктуризации, представляющей собой непрерывный процесс одновременного возрождения новых и отторжения старых (разрушенных) элементов. В данной, наиболее упрощенной концепции реструктуризации, такими элементами являются участки, присоединяемые (отторгаемые) к функционирующей уличной системе, не подвергающейся реструктуризации (см. рис.).
Известна постановка задачи реструктуризации для прямой подзадачи моделирования потокораспределения при отторжении множества участков с помощью управляемых из компьютерного центра дросселей (УД) для систем подачи и распределения воды [5]. Однако прямая подзадача, в отрыве от обратной (возрождении новых участков), иллюстрирует ограниченную область реструктуризации. Кроме того трудно себе представить возрождение части системы с помощью УД, в рамках обратной подзадачи, которая в цитируемой работе не ставилась.
Все участки системы следует разделить на четыре группы: 1-не изменяемые (Di=const, Si=const); 2-восстанавливаемые (исключаемые) реальные (Di=var, Si=var); 3-восстанавливаемые (исключаемые) фиктивные (=var); 4-не изменяемые фиктивные (=const).
Группы 3, 4 включают участки, эквивалентирующие дворовые и внутридомовые (внутрицеховые) инфраструктурные сети (рис.), несущие узловые отборы и путевую нагрузку.
Известно, что развитый турбулентный режим течения природного газа в газопроводах низкого давления адекватно описывается на основе режима гидравлической гладкости:
, (1)
где ; а - постоянный коэффициент, зависящий от свойств газа; Qi-расчетный расход участка i, м3/ч;Di – внутренний диаметр участка i; =1,75 и =4,75 - показатели степени, определяемые режимом течения и шероховатостью труб; - потери давления газа на участке i.
В составе комплексной модели потокораспределения задачи реструктуризации линейная модель, приводимая ниже, является наиболее информативной:
;(2)
; (3)
Рисунок - Бинарный структурный орграф исходной системы газоснабжения низкой ступени давления
(4)
, (5)
где C, K, A – блочные матрицы независимых цепей (маршрутов), контуров и узлов соответственно, составленные из единичных элементов; n1 – число реальных участков в составе системы при Di = const, Si = const, не подвергающихся возрождению (исключению), в соответствии с постановкой задачи; n2 – число реальных участков, вновь возрождаемых (исключаемых), при условии Di=var, Si=var; n3 – число фиктивных возрождаемых (исключаемых) инфраструктурных участков в системе дворовых и внутридомовых (внутрицеховых) сетей с =var; n4 – число фиктивных не возрождаемых (не исключаемых) участков при =const; P, r, m – число независимых цепей, контуров (цикломатическое число), узлов (промежуточных) с незаданным давлением соответственно. - относительное отклонение коэффициента Sвозрождаемых (исключаемых) участков в составе матрицы-столбца, задаваемых по величине относительного отклонения диаметра означенных участков ; n1r– подгруппа участков в составе n1, формирующих систему независимых контуров.
В составе (2) – (5) содержатся линеаризованные подсистемы уравнений независимых цепей (2), контуров (3), узловых балансов (4) и условие реструктуризации фиктивных инфраструктурных сетей (5). Последнее отражает одну из версий авторов которая, по их мнению, в наибольшей степени способствует сохранению устойчивого горения газа на горелках газопотребляющих агрегатов в условиях глубоких возмущений, обусловленных процессом реструктуризации.
Значения диаметров труб возрождаемых (исключаемых) участков наиболее наглядно и информативно иллюстрируют сущность процедуры реструктуризации. Вместе с тем диаметры, как таковые, не включены в состав искомых переменных (2) – (5), поэтому их можно вынести в состав алгоритма и определять (задавать) в рамках текущей итерации по формуле перевода:
i = 1, 2, …, n2. (6)
После чего решать систему уравнений (2) – (5). Значение принималось равным в данной задаче , см., = const, i = 1, 2,…, n2.
Очевидно, что для возрождаемых участков > 0, для исключаемых < 0, для участков, достигших заданного диаметра = 0, .
Результаты моделирования процесса реструктуризации системы газоснабжения низкой ступени давления представлены в нижеследующих таблицах.
Таблица 1
Результаты моделирования потокораспределения при реструктуризации
систем газоснабжения по возрождению группы n2 и n3 участков (см. рис.)
№ уч-ка |
До реструктуризации |
По итогам реструктуризации |
|||||||
н.у. |
к.у. |
L, м |
, мм |
Dвн; см |
Q, м3/ч |
, |
Q, м3/ч |
, |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
2 |
1 |
540 |
108х3,5 |
10,1 |
120,2 |
92,455 |
123,303 |
96,672 |
2 |
2 |
4 |
490 |
108х3,5 |
10,1 |
96,2 |
55,814 |
105,204 |
65,275 |
3 |
3 |
2 |
460 |
219х5,0 |
20,9 |
477,8 |
27,545 |
519,741 |
31,915 |
4 |
7 |
1 |
460 |
89х3,0 |
8,3 |
73,0 |
83,088 |
66,225 |
70,066 |
5 |
8 |
4 |
490 |
108х3,5 |
10,1 |
97,4 |
57,104 |
108,471 |
68,943 |
6 |
3 |
8 |
320 |
219х5,0 |
20,9 |
567,8 |
26,256 |
592,021 |
28,247 |
7 |
3 |
13 |
450 |
219х5,0 |
20,9 |
571,6 |
37,398 |
600,094 |
40,721 |
8 |
3 |
7 |
550 |
219х5,0 |
20,9 |
508,5 |
36,913 |
661,692 |
58,52 |
9 |
7 |
12 |
450 |
127х3,5 |
12,0 |
179,3 |
68,682 |
173,348 |
64,742 |
10 |
13 |
12 |
550 |
127х3,5 |
12,0 |
160 |
68,197 |
178,442 |
82,542 |
11 |
8 |
14 |
480 |
159х4,0 |
15,1 |
244,1 |
41,616 |
257,978 |
45,844 |
12 |
13 |
14 |
150 |
127х3,5 |
12,0 |
209,8 |
30,474 |
220,973 |
33,37 |
13 |
4 |
5 |
400 |
76х3,0 |
7,0 |
21,6 |
18,497 |
15,246 |
10,054 |
14 |
12 |
18 |
550 |
127х3,5 |
12,0 |
67,4 |
14,406 |
68,999 |
15,009 |
15 |
19 |
18 |
280 |
108х3,5 |
10,1 |
32,2 |
4,502 |
26,539 |
3,21 |
16 |
20 |
19 |
490 |
108х3,5 |
10,1 |
53,7 |
19,648 |
63,049 |
26,02 |
17 |
14 |
19 |
900 |
159х4,0 |
15,1 |
185,5 |
47,626 |
213,62 |
60,97 |
18 |
5 |
6 |
150 |
89х3,0 |
8,3 |
58,5 |
18,144 |
61,89 |
20,024 |
19 |
9 |
5 |
770 |
159х4,0 |
15,1 |
198,2 |
45,906 |
206,152 |
49,177 |
20 |
10 |
9 |
100 |
127х3,5 |
12,0 |
211,3 |
20,564 |
214,04 |
21,033 |
21 |
10 |
11 |
450 |
127х3,5 |
12,0 |
167,9 |
60,863 |
180,235 |
68,902 |
22 |
11 |
6 |
450 |
127х3,5 |
12,0 |
99,6 |
23,751 |
93,67 |
21,332 |
23 |
16 |
10 |
450 |
219х5,0 |
20,9 |
554,6 |
35,386 |
569,196 |
37,032 |
24 |
16 |
15 |
260 |
219х5,0 |
20,9 |
554,7 |
20,435 |
568,6 |
21,34 |
25 |
16 |
17 |
470 |
219х5,0 |
20,9 |
537,5 |
34,903 |
625,73 |
45,538 |
26 |
16 |
21 |
500 |
219х5,0 |
20,9 |
441,4 |
25,917 |
601,084 |
44,49 |
27 |
21 |
22 |
480 |
89х3,0 |
8,3 |
76,4 |
94,083 |
72,403 |
85,639 |
28 |
17 |
22 |
500 |
108х3,5 |
10,1 |
119,8 |
85,098 |
119,392 |
84,591 |
29 |
15 |
20 |
520 |
108х3,5 |
10,1 |
109,8 |
75,415 |
119,691 |
87,702 |
30 |
17 |
11 |
450 |
127х3,5 |
12,0 |
168,6 |
61,346 |
167,103 |
60,396 |
31 |
21 |
20 |
450 |
108х3,5 |
10,1 |
114,1 |
69,933 |
108,998 |
64,552 |
32 |
15 |
9 |
480 |
159х4,0 |
15,1 |
223,8 |
35,515 |
228,127 |
36,725 |
Таблица 2
Результаты моделирования потокораспределения при реструктуризации
системы газоснабжения по возрождению группы n2иn3 участков
№ уч-ка |
До реструктуризации |
По итогам реструктуризации |
||||||
н.у. |
к.у |
Q, м3/ч |
, даПа |
S, |
Q, м3/ч |
, даПа |
S, |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
33 |
1 |
100 |
193,2 |
260 |
0,0259693 |
189,528 |
251,413 |
0,0259693 |
34 |
2 |
101 |
261,4 |
352,45 |
0,0207405 |
259,543 |
348,085 |
0,0207405 |
35 |
3 |
118 |
312,3 |
380,0 |
0,0163788 |
312,3 |
380,0 |
0,0163785 |
36 |
4 |
102 |
172 |
296,64 |
0,0363125 |
167,371 |
282,811 |
0,0363125 |
37 |
5 |
103 |
161,3 |
278,14 |
0,0380955 |
159,508 |
272,757 |
0,0380985 |
38 |
6 |
104 |
158,1 |
260 |
0,0368844 |
155,56 |
252,734 |
0,0368844 |
39 |
7 |
117 |
256,2 |
343,09 |
0,0209118 |
246,85 |
321,479 |
0,0209118 |
40 |
8 |
120 |
226,3 |
353,74 |
0,0267911 |
225,571 |
351,753 |
0,0267911 |
41 |
9 |
107 |
336,9 |
324,05 |
0,0226529 |
236,015 |
321,935 |
0,0226529 |
42 |
10 |
106 |
175,4 |
344,61 |
0,0407044 |
174,92 |
342,968 |
0,0407644 |
43 |
11 |
105 |
236,9 |
283,75 |
0,0198357 |
232,245 |
274,065 |
0,0198357 |
44 |
12 |
110 |
271,9 |
274,41 |
0,0150722 |
261,754 |
256,738 |
0,0150722 |
45 |
13 |
119 |
201,8 |
342,6 |
0,0317086 |
200,679 |
339,279 |
0,0317080 |
46 |
14 |
121 |
268,4 |
312,13 |
0,0175373 |
265,33 |
305,908 |
0,0175373 |
47 |
15 |
108 |
221,1 |
359,56 |
0,0283627 |
220,782 |
358,66 |
0,0283627 |
48 |
16 |
109 |
294,7 |
380,0 |
0,0181288 |
294,7 |
380,0 |
0,0181288 |
49 |
17 |
110 |
249,1 |
345,1 |
0,0220946 |
244,684 |
334,462 |
0,0220946 |
50 |
18 |
115 |
99,6 |
260 |
0,0827979 |
95,538 |
241,729 |
0,0827979 |
51 |
19 |
114 |
207 |
264,5 |
0,0234143 |
198,107 |
244,938 |
0,0234143 |
52 |
20 |
113 |
170,2 |
284,15 |
0,0354298 |
165,639 |
270,958 |
0,0354298 |
53 |
21 |
112 |
250,9 |
354,08 |
0,0223861 |
243,293 |
335,51 |
0,0223861 |
54 |
22 |
111 |
196,2 |
260 |
0,0252784 |
191,795 |
249,871 |
0,0252784 |
Таблица 3
Результаты моделирования реструктуризации системы газоснабжения
по возрождению группы n2 участков
№ уч-ка |
До реструктуризации (0-я итерация) |
По итогам реструктуризации |
||||||||||
н.у. |
к.у |
L, м |
Q(0), м3/ч |
(0), даПа |
, см |
S(0), |
Q(к), м3/ч |
(к), даПа |
, см |
S(к), |
,мм |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
55 |
2 |
26 |
500 |
0,00429 |
92,48 |
0,3 |
1,284∙106 |
31,695 |
89,752 |
8,05 |
0,212 |
88,5х4 |
56 |
4 |
25 |
450 |
0,00429 |
36,67 |
0,3 |
0,51∙106 |
31,063 |
34,361 |
8,05 |
0,08407 |
88,5х4 |
57 |
11 |
24 |
420 |
0,00429 |
23,73 |
0,3 |
0,33∙106 |
21,428 |
22,541 |
7,0 |
0,105626 |
76х3 |
58 |
17 |
23 |
430 |
0,00429 |
85,07 |
0,3 |
1,18∙106 |
95,555 |
80,85 |
12,1 |
0,0282 |
132х5,5 |
Окончание таблицы 3 |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
59 |
21 |
30 |
400 |
0,00429 |
94,06 |
0,3 |
1,306∙106 |
176,394 |
87,29 |
15,3 |
0,010224 |
165х6 |
60 |
19 |
29 |
320 |
0,00429 |
5,005 |
0,3 |
0,07∙106 |
52,028 |
4,35 |
9,8 |
0,004514 |
108х5 |
61 |
12 |
28 |
550 |
0,00429 |
14,38 |
0,3 |
0,2∙106 |
21,042 |
13,233 |
7,0 |
0,064016 |
76х3 |
62 |
7 |
27 |
440 |
0,00429 |
80,04 |
0,3 |
1,113∙106 |
175,272 |
73,45 |
15,3 |
0,0087 |
165х6 |
Таблица 4
Результаты моделирования реструктуризации системы газоснабжения
по возрождению группы n3 участков
№ уч-ка |
До реструктуризации (0-я итерация) |
По итогам реструктуризации |
||||||
н.у. |
к.у. |
Q(0), м3/ч |
(0), даПа |
S(0), |
Q(к), м3/ч |
(к), даПа |
S(к), |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
63 |
26 |
125 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
31,695 |
258,33 |
0,610157 |
64 |
25 |
124 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
31,063 |
248,45 |
0,607873 |
65 |
24 |
123 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
21,428 |
251,52 |
1,178568 |
66 |
23 |
122 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
94,555 |
253,61 |
0,088454 |
67 |
30 |
129 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
174,39 |
248,22 |
0,0296602 |
68 |
29 |
128 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
52,028 |
240,38 |
0,238561 |
69 |
28 |
127 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
21,04 |
243,5 |
1,178064 |
70 |
27 |
126 |
0,00429 |
260 |
3,615∙106 |
175,27 |
248,02 |
0,0293764 |
Tаблица 5
Результаты моделирования потокораспределения при реструктуризации
системы газоснабжения по исключению группы n2иn3 участков
№ уч-ка |
До реструктуризации |
По итогам реструктуризации |
|||||||||
н.у. |
к.у. |
L, м |
, см |
,мм |
Q, м3/ч |
, даПа |
S, |
Q, м3/ч |
, даПа |
S, |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
1 |
2 |
1 |
540 |
10,1 |
108х3,5 |
123,303 |
96,668 |
0,021188 |
119,986 |
92,167 |
0,021188 |
2 |
2 |
4 |
490 |
10,1 |
108х3,5 |
105,204 |
65,276 |
0,018888 |
106,75 |
66,96 |
0,018888 |
3 |
3 |
2 |
460 |
20,9 |
219х5 |
519,74 |
31,912 |
0,000564 |
487,706 |
28,55 |
0,000564 |
4 |
7 |
1 |
460 |
8,3 |
89х3 |
66,225 |
70,077 |
0,045575 |
72,908 |
82,9 |
0,045575 |
5 |
8 |
4 |
490 |
10,1 |
108х3,5 |
108,47 |
68,942 |
0,01891 |
107,867 |
68,27 |
0,01891 |
6 |
3 |
8 |
320 |
20,9 |
219х5 |
592,02 |
28,247 |
0,000398 |
579,91 |
27,24 |
0,000398 |
7 |
3 |
13 |
450 |
20,9 |
219х5 |
600,09 |
40,72 |
0,00056 |
580,25 |
38,39 |
0,00056 |
8 |
3 |
7 |
550 |
20,9 |
219х5 |
661,69 |
58,505 |
0,000678 |
515,58 |
37,82 |
0,000678 |
9 |
7 |
12 |
450 |
12 |
127х3,5 |
173,35 |
64,75 |
0,007818 |
186,86 |
73,83 |
0,007818 |
10 |
13 |
12 |
550 |
12 |
127х3,5 |
178,44 |
82,534 |
0,009474 |
166,67 |
73,25 |
0,009474 |
11 |
8 |
14 |
480 |
15,1 |
159х4 |
257,98 |
45,841 |
0,002761 |
246,1 |
42,21 |
0,002761 |
Окончание таблицы 5 |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
12 |
13 |
14 |
150 |
12 |
127х3,5 |
220,97 |
33,368 |
0,002635 |
212,11 |
31,06 |
0,002635 |
13 |
4 |
5 |
400 |
7 |
76х3 |
15,24 |
10,054 |
0,085469 |
15,516 |
10,368 |
0,085469 |
14 |
12 |
18 |
550 |
12 |
127х3,5 |
68,99 |
15,008 |
0,009086 |
63,502 |
12,98 |
0,009086 |
15 |
19 |
18 |
280 |
10,1 |
108х3,5 |
26,54 |
3,211 |
0,010343 |
35,081 |
5,23 |
0,010343 |
16 |
20 |
19 |
490 |
10,1 |
108х3,5 |
63,03 |
26,013 |
0,018444 |
49,737 |
17,18 |
0,018444 |
17 |
14 |
19 |
900 |
15,1 |
159х4 |
213,6 |
60,96 |
0,005108 |
190,59 |
49,93 |
0,005108 |
18 |
5 |
6 |
150 |
8,3 |
89х3 |
61,89 |
20,023 |
0,014663 |
59,98 |
18,95 |
0,014663 |
19 |
9 |
5 |
770 |
15,1 |
159х4 |
206,15 |
49,177 |
0,004385 |
204,43 |
48,46 |
0,004385 |
20 |
10 |
9 |
100 |
12 |
127х3,5 |
214,04 |
21,033 |
0,001756 |
213,51 |
20,94 |
0,001756 |
21 |
10 |
11 |
450 |
12 |
127х3,5 |
180,23 |
68,9 |
0,007772 |
175,73 |
65,92 |
0,007772 |
22 |
11 |
6 |
450 |
12 |
127х3,5 |
93,67 |
21,333 |
0,007564 |
96,42 |
22,44 |
0,007564 |
23 |
16 |
10 |
450 |
20,9 |
219х5 |
569,19 |
37,031 |
0,000558 |
564,32 |
36,48 |
0,000558 |
24 |
16 |
15 |
260 |
20,9 |
219х5 |
568,59 |
21,339 |
0,000322 |
562,71 |
20,95 |
0,000322 |
25 |
16 |
17 |
470 |
20,9 |
219х5 |
625,67 |
45,53 |
0,000582 |
548,05 |
36,11 |
0,000582 |
26 |
16 |
21 |
500 |
20,9 |
219х5 |
601,08 |
44,49 |
0,00061 |
594,08 |
43,59 |
0,00061 |
27 |
21 |
22 |
480 |
8,3 |
89х3 |
72,4 |
85,64 |
0,047654 |
70,59 |
81,92 |
0,047654 |
28 |
17 |
22 |
500 |
10,1 |
108х3,5 |
119,39 |
84,59 |
0,019616 |
123,22 |
89,4 |
0,019616 |
29 |
15 |
20 |
520 |
10,1 |
108х3,5 |
119,69 |
87,7 |
0,020249 |
114,58 |
81,26 |
0,020249 |
30 |
17 |
11 |
450 |
12 |
127х3,5 |
167,11 |
60,4 |
0,007777 |
176,23 |
66,29 |
0,007777 |
31 |
21 |
20 |
450 |
10,1 |
108х3,5 |
108,99 |
64,548 |
0,017556 |
103,16 |
58,63 |
0,017556 |
32 |
15 |
9 |
480 |
15,1 |
159х4 |
228,12 |
36,725 |
0,002743 |
227,2 |
36,47 |
0,002743 |
Таблица 6
Результаты моделирования потокораспределения при реструктуризации
системы газоснабжения по исключению группы n2иn3 участков
№ уч-ка |
До реструктуризации |
По итогам реструктуризации |
||||||
н.у. |
к.у. |
Q, м3/ч |
, даПа |
S, |
Q, м3/ч |
, даПа |
S, |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
33 |
1 |
100 |
189,53 |
251,413 |
0,025969 |
192,894 |
259,2806 |
0,025969 |
34 |
2 |
101 |
259,54 |
348,085 |
0,02074 |
260,973 |
351,448 |
0,02074 |
35 |
3 |
118 |
312,3 |
380 |
0,016379 |
312,3 |
380 |
0,016379 |
36 |
4 |
102 |
167,371 |
282,811 |
0,036313 |
167,937 |
284,486 |
0,036313 |
37 |
5 |
103 |
159,508 |
272,76 |
0,038099 |
159,962 |
274,117 |
0,038099 |
38 |
6 |
104 |
155,56 |
252,73 |
0,036884 |
156,412 |
255,161 |
0,036884 |
39 |
7 |
117 |
246,85 |
321,479 |
0,020912 |
255,815 |
342,184 |
0,020912 |
40 |
8 |
120 |
225,57 |
351,753 |
0,026791 |
225,939 |
352,756 |
0,026791 |
41 |
9 |
107 |
236,015 |
321,935 |
0,022653 |
236,285 |
322,58 |
0,022653 |
42 |
10 |
106 |
174,921 |
342,968 |
0,040764 |
175,082 |
343,521 |
0,040764 |
43 |
11 |
105 |
232,245 |
274,065 |
0,019836 |
233,953 |
277,602 |
0,019836 |
44 |
12 |
116 |
261,754 |
256,738 |
0,015072 |
268,457 |
268,355 |
0,015072 |
45 |
13 |
119 |
200,679 |
339,279 |
0,031709 |
201,465 |
341,606 |
0,031709 |
46 |
14 |
121 |
265,33 |
305,908 |
0,017537 |
267,62 |
310,542 |
0,017537 |
47 |
15 |
108 |
220,78 |
358,66 |
0,028363 |
220,918 |
359,046 |
0,028363 |
Окончание таблицы 6 |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
48 |
16 |
109 |
294,7 |
380 |
0,018129 |
294,7 |
380 |
0,018129 |
49 |
17 |
110 |
244,684 |
334,462 |
0,022095 |
248,6 |
343,89 |
0,022095 |
50 |
18 |
115 |
95,538 |
241,729 |
0,082798 |
98,583 |
255,375 |
0,082798 |
51 |
19 |
114 |
198,107 |
244,938 |
0,023414 |
205,252 |
260,605 |
0,023414 |
52 |
20 |
113 |
165,639 |
270,958 |
0,03543 |
168,011 |
277,786 |
0,03543 |
53 |
21 |
112 |
243,293 |
335,51 |
0,022386 |
243,667 |
336,414 |
0,022386 |
54 |
22 |
111 |
191,795 |
249,871 |
0,025278 |
193,814 |
254,492 |
0,025278 |
Таблица 7
Результаты моделирования реструктуризации системы газоснабжения
по исключению группы n2 участков
№ уч-ка |
До реструктуризации (0-я итерация) |
По итогам реструктуризации |
|||||||||
н.у. |
к.у |
L, м |
Q(0), м3/ч |
(0), даПа |
, см |
S(0), |
Q(к), м3/ч |
(к), даПа |
, см |
S(к), |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
55 |
2 |
26 |
500 |
31,695 |
89,75 |
8,05 |
0,212 |
0,00138 |
88,852 |
0,2 |
8,989691∙ ∙106 |
56 |
4 |
25 |
450 |
31,063 |
34,36 |
8,05 |
0,08407 |
31,168 |
34,565 |
8,05 |
0,08407 |
57 |
11 |
24 |
420 |
21,428 |
22,541 |
7,0 |
0,105626 |
21,585 |
22,832 |
7,0 |
0,105626 |
58 |
17 |
23 |
430 |
95,555 |
80,85 |
12,1 |
0,0282 |
0,001374 |
81,333 |
0,2 |
8,292513∙ ∙106 |
59 |
21 |
30 |
400 |
176,394 |
87,29 |
15,3 |
0,01022 |
176,665 |
87,525 |
15,3 |
0,010224 |
60 |
19 |
29 |
320 |
52,028 |
4,35 |
9,8 |
0,00451 |
0,001368 |
4,742 |
0,2 |
0,487181∙ ∙106 |
61 |
12 |
28 |
550 |
21,042 |
13,233 |
7,0 |
0,064016 |
21,5805 |
13,832 |
7,0 |
0,064016 |
62 |
7 |
27 |
440 |
175,272 |
73,45 |
15,3 |
0,0087 |
0,001373 |
76,4 |
0,2 |
7,803111∙ ∙106 |
Таблица 8
Результаты моделирования реструктуризации системы газоснабжения
по исключению группы n3 участков
№ уч-ка |
До реструктуризации (0-я итерация) |
По итогам реструктуризации |
||||||
н.у. |
к.у |
Q(0), м3/ч |
(0), даПа |
S(0), |
Q(к), м3/ч |
(к), даПа |
S(к), |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
63 |
26 |
125 |
31,695 |
258,33 |
0,610157 |
0,00138 |
262,595 |
26,57844∙106 |
64 |
25 |
124 |
31,063 |
248,45 |
0,607873 |
31,168 |
249,921 |
0,607873 |
65 |
24 |
123 |
21,428 |
251,52 |
1,178568 |
21,585 |
254,77 |
1,178642 |
66 |
23 |
122 |
95,555 |
253,61 |
0,088454 |
0,001374 |
262,56 |
26,778174∙106 |
67 |
30 |
129 |
176,394 |
248,22 |
0,0296602 |
176,665 |
248,89 |
0,029073 |
68 |
29 |
128 |
52,028 |
240,38 |
0,238561 |
0,001368 |
255,86 |
26,296∙106 |
69 |
28 |
127 |
21,042 |
243,5 |
1,178064 |
21,5805 |
254,52 |
1,177916 |
70 |
27 |
126 |
175,272 |
248,05 |
0,0293764 |
0,001373 |
265,78 |
27,13979∙106 |
Таблицы 1, 5 иллюстрируют изменение потокораспределения на реальных участках в составе группы n1 (32 участка), при возрождении (табл. 1) и исключении (табл. 5) участков.
Таблицы 2, 6 иллюстрируют изменение потокораспределения на фиктивных участках в составе группы n4 (22 участка). Отметим, что группа n4 включает расходы, проходящие через горелки газопотребляющих агрегатов, подлежащие «жесткому» контролю.
Таблицы 3, 7 демонстрируют процесс возрождения (табл. 3) и исключения (табл. 7) реальных участков в составе группы n2.
Таблицы 4, 8 демонстрируют процесс возрождения (табл. 4) и исключения (табл. 8) в составе фиктивных инфраструктурных участков в группе n3.
В результате возмущений, обусловленных возрождением и исключением участков в составе групп n2, n3, естественно меняется потокораспределение и в основной (базовой) сетевой системе, не подвергающейся реконструкции. При этом изменение расходов на участках группы n4 отражает изменение расходов на горелках функционирующих газопотребляющих агрегатов (газовых плит, проточных и емкостных водонагревателей, местных отопительных котлов и т. д.), которые не оснащены стабилизаторами горения. Поэтому необходим контроль качества сжигания газа в процессе реструктуризации системы газоснабжения. Косвенный контроль возможен по диапазону изменения расхода газа на участках в составе группы n4.
По результатам моделирования можно заключить, что означенные расходы меняются незначительно (табл. 2, 6), в пределах 45% () и данный процесс реструктуризации в этом смысле является достаточно умеренным («щадящим»). Это следует из того факта, что горелки бытовой газовой аппаратуры, согласно [7,8,9,15], допускают 2-х и более кратное изменение расхода и 4-х кратное изменение перепада давления, обеспечивая при этом устойчивый процесс горения. Однако возможны более глубокие изменения расходов (перепадов давлений) на горелках газопотребляющих агрегатов, в особенности если реконструкции подвергается базовая система газоснабжения. В этом случае необходимо вводить так называемое «ненагруженное резервирование» [10,11,16], позволяющее восстанавливать (стабилизировать) условия качественного сжигания газа на горелках.
Процесс ненагруженного резервирования может быть моделирован в рамках приведенной модели реструктуризации путем возрождения резервных участков системы с возможностью промежуточного контроля эффективности [11,12,13,14].
Аналогичные решения могут быть получены и для систем газоснабжения средней (высокой) ступени давления.
Результаты моделирования демонстрируют возможность промежуточного контроля параметрического состояния системы, косвенного анализа качества сжигания газа, резервирования системы с выбором (на основе промежуточного контроля) оптимальной структуры резервных линий, преодоления последствий природных катаклизм и глубокой реконструкции.
Библиографический список
Колосов, А.И. Математическое моделирование процесса реструктуризации городских систем газоснабжения низкой ступени давления / А.И. Колосов, М.Я. Панов // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2013. - № 2. - С. 34-41.
Колосов, А.И. Прогнозирование разрушений и восстановление систем теплогазоснабжения / А.И. Колосов. – Germany, KG: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. - 2012. – 191 с.
Колосов, А.И. Ликвидация последствий аварий на инженерных системах теплогазоснабжения / А.И. Колосов, О.А. Сотникова, Д.М. Чудинов // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2009. - № 1. - С. 113-118.
Колосов, А.И. Восстановление систем теплогазоснабжения после аварий / А.И. Колосов, Д.Н. Шабанов, В.Л. Бочарников // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2010. - № 1. – С. 98-105.
Панов, М.Я. Моделирование возмущенного состояния гидравлических систем сложной конфигурации на основе принципов энергетического эквивалентирования / М.Я. Панов, И.С. Квасов // Изв. АН. РФ. – 2002. – С. 88-97.
Меренков, А.П. Теория гидравлических цепей / А.П. Меренков, В.Я. Хасилев. – М.: Наука, 1985. – 278 с.
Сафонов, В.С. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности / В.С. Сафонов, Г.Э. Одишария, А.А. Швыряев. – М.: НУМЦ Минприроды России, 1996. – 337 с.
Стаскевич, Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец, Д.Я. Вигдорчик. – Л.: Недра, 1990. – 762 с.
Ионин, А.А. Газоснабжение: Учебник для вузов / А.А. Ионин. – М.: Стройиздат, 1991. – 439 с.
Сухарев, М.Г. Резервирование систем магистральных трубопроводов /М.Г. Сухарев, Е.Р. Ставровский. - М.: Недра, 1987. – 168 с.
Сухарев, М.Г. Модель оценки надежности инженерных трубопроводных сетей/ М.Г. Сухарев, Д.Л. Ткач //Изв. АН СССР. Энергетика.- 1994. - №2 – с. 47-54.
Колосов, А.И. Динамическое моделирование как инструмент прогнозирования и планирования мероприятий эксплуатации инженерных систем в неопределенных стохастически развивающихся ситуациях / А.И. Колосов, Г.И. Щербинин, О.В. Свищев, И.В. Васильев // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2012. - № 3. - С. 39-43.
Полосин, И.И. Прогнозирование предотвращенного экологического ущерба ресурсам внутригородских водоемов при охране атмосферного воздуха / И.И. Полосин, С.А. Яременко, Р.Ю. Черных, Т.Ю. Данилова // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2011. - № 2. - С. 9-16.
Фролов, Д.И. Внедрение мероприятий по снижениюэнергозатрат здания / Д.И. Фролов, К.Н. Сотникова, А.В. Карташов, В.С. Фролова // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2012. - №2. – С. 34-37.
Колосов, А.И. Исследование влияния условий эксплуатации на прочностные характеристики трубопроводов систем теплогазоснабжения / А.И. Колосов, О.А. Сотникова, Г.Н. Мартыненко // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2009. - №1. – С. 113-118.
Колодяжный, С.А. Экономическое обоснование применения вторичных энергоресурсов в инженерных системах / С.А. Колодяжный, Е.А. Сушко, К.А. Скляров // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2012. - №1. – С.31-35.