ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математическое моделирование установившихся режимов транспортирования природного газа через компрессорный цех и компрессорную станцию из "Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов" Рассмотрим процесс моделирования КЦ (КС) более подробно. Изложение технологии построения и численного анализа математических моделей транспортирования природного газа через КЦ (КС) в установившемся режиме будем проводить на примере гипотетического КЦ (рис. 2.43). Он содержит три ГПА, которые объединены в КЦ по параллельной схеме. На схеме ТГ условно показаны в виде тонких линий, выходной коллектор КЦ - в виде прямоугольника, ЦН - в виде равнобедренных трапеций. Направление течения газа на схеме указано стрелками. [c.241] При построении математической модели гипотетического КЦ в его состав могут быть включены АВО и ПУ. Включение указанных математических моделей в гипотетическую модель КЦ не влияет на изложение методов моделирования и оптимизации (см. ниже) работы группы ГПА (КЦ или КС), но делает его более громоздким. Поэтому при изложении материала данного Раздела АВО и ПУ в гипотетический КЦ не включаются. Общность изложения при этом не нарушается. [c.242] Для упрощения последующего представления материала участок трубопроводной системы, включающий подводящий (входной) ТГ, ЦН и отводящий (выходной) ТГ далее будет условно называться ветвью . Отметим, что существование противотоков природного газа в трубопроводной системе КС, работающей в установившемся режиме, не допускается. Это соответствует технологии транспортирования природного газа через КЦиКС. [c.242] Разделение потоков природного газа на входе группы ГПА, имеющей общий входной коллектор, при моделировании рассматривается как изотермический процесс. Течение по ТГ до и после ЦН также считается изотермическим. При разделении потоков пррфод-ного газа перед группой ГПА (КЦ или КС) обязательно, в соответствии с законом сохранения масс, должен выполняться баланс массовых расходов газа. При этом местными сопротивлениями в зоне разветвления условно пренебрегают (тем самым исключая случай дросселирования). Распределение давлений в зоне разветвления приближается к статическому (давление после зоны разветвления будет равно давлению до зоны разветвления Р ). [c.243] Неравенства в (2.471) являются эквивалентными. При расчетах применяется одно из них, в зависимости от используемого набора независимых переменных. Они введены для исключения возникновения противотока газа в трубопроводной системе КЦ и случая, соответствующего отключению ГПА. Положительным считается массовый расход газа при течении газа от точки разветвления во входном коллекторе к ЦН. [c.243] Учитывая, что температуры природного газа за ЦН могут быть различными, а процесс транспортирования по ТГ считается изотермическим, порции газа в выходной коллектор доставляются с разными температурами. Результаты изучения технологии транспортирования природного газа через КЦ позволяют при моделировании рассматривать процесс смешения потоков газа в выходном коллекторе КЦ как адиабатический процесс (см. рис. 2.44). [c.244] Из этого следует, что напор во всех параллельных ветвях трубопроводной системы рассматриваемой группы ГПА (КЦ или КС) одинаков (см. рис. 2.43). [c.245] Массовые расходы природного газа по каждой ветви трубопроводной системы на практике имеют, по сравнению с рабочими давлениями природного газа в магистральных газопроводах, небольшие значения. Таким образом, использование в модели квадратов значений массовых расходов вполне оправдано. [c.249] Теперь рассмотрим модель КЦ (КС), разработанную В.В. Киселевым и включающую в себя условия равенства напоров природного газа в параллельных ветвях [2]. В этом случае процесс транспорта природного газа через группу ГПА (КЦ) можно представить следующим образом (рис. 2.45). [c.250] Особо отметим, что значению давления Р . в выходном коллекторе КЦ будет равно значение любой из функций Р. , рассчитанной через параметры, характеризующие движение природного газа по /-ой ветви. Таким образом, давление Р, - это давление в ТГ в конце /-0Й ветви (на входе в выходной коллектор КЦ) (см. (2.470) и (2.473)). [c.251] Подкоренное вьфажение в (2.4846) для гидравлически согласованных систем, которыми являются группы ГПА (КЦ или КС), будет всегда больше нуля в соответствии с формулой Дарси - Вейсбаха. [c.251] С учетом вышесказанного, вьшолнение равенств (2.484а) обеспечивает сохранение равенства напоров в параллельных ветвях моделируемой трубопроводной системы и вьшолнение первого закона Кирхгофа при разделении потоков во входном коллекторе. [c.251] СНАУ (2.484) должна быть дополнена простыми ограничениями на независимые переменные (2.4836-г). Равенства (2.484) при соблюдении этих простых ограничений на переменные автоматически обеспечивают отсутствие противотоков в отводящих ТГ моделируемой группы ГПА (КЦ или КС). [c.251] В нашем случае непосредственное решение СНАУ (2.483) и (2.484) может быть заменено на численное решение эквивалентной оптимизационной задачи. Температура в выходном коллекторе КЦ определяется после решения СНАУ (2.483) с помощью уравнения (2.474). Здесь следует особо подчеркнуть, что, с точки зрения физики, использование одной или другой группы уравнений эквивалентно, но илшются различия в численной реализации методов их решения. Результаты расчетов с использованием математических моделей на базе условия сохранения массового расхода через подводящий и отводящий ТГ в одной ветви и математических моделей на базе условия равенства напоров природного газа в параллельных ветвях совпадают [2]. [c.252] В случае соединения ГПА с помощью ТГ в КЦ или КС по параллельнопоследовательной схеме для каждого ЦН также применяется модель А.И. Степанова. Для последовательного соединения ГПА выходные параметры течения газа предшествующего ЦН являются входными параметрами для последующего ЦН. При этом значения оборотов валов и характеристики присоединенных последовательно ЦН добавляются в исходные данные. [c.252] Дополнительная информация о моделировании КС, КЦ или групп ГПА представлена в монографиях [1, 2, 6]. [c.252] Вернуться к основной статье