Теория и расчет истечения газа из газопровода высокого давления в штатных и аварийных ситуациях

Некляев, Алексей Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теория и расчет истечения газа из газопровода высокого давления в штатных и аварийных ситуациях
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Теория и расчет истечения газа из газопровода высокого давления в штатных и аварийных ситуациях"

на правах рукописи

НЕКЛЯЕВ АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ ИСТЕЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ГАЗОПРОВОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ В ШТАТНЫХ И АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Специальность 25.00.19. - "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ" (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010

004600552

Работа выполнена в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина

Научный руководитель: Лурье Михаил Владимирович

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Калинин Александр Федорович

доктор технических наук, профессор

Адилова Мария Дмитриевна кандидат технических наук

Ведущая организация: Общество с ограниченной ответственностью

«Газпром ВНИИГАЗ», г. Москва

Защита диссертации состоится « ^ » 2010 г. в час. в

аудна заседании диссертационного совета Д.212.200.06 в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д. 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Государственного Университета нефти и газа имени И.М. Губкина

Автореферат разослан «.

» 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета —

доктор технических наук, профессор A.M. Ревазов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена развитию теории неустановившегося неизотермического течения газа в газопроводе. Отличительная особенность работы состоит в том, что рассматриваемые процессы характеризуются высокими скоростями течения газа, которые в отдельных сечениях могут приближаться к скорости звука. Такие процессы возникают при аварийных разрывах стенок трубопровода, а также в штатных ситуациях, в частности, при продувках и опорожнении участков газопровода высокого давления.

В качестве исходного базиса использовано математическое моделирование, основанное на численном решении полной системы уравнений, описывающих нестационарное неизотермическое течение газа в газопроводе. Поскольку объектом исследования являются не только «медленные», но и так называемые «быстрые» процессы, протекающие с околозвуковыми скоростями, к рассмотрению привлечена полная система газодинамических уравнений, состоящая из уравнений сохранения массы, изменения количества движения и энергии, отражающего термодинамические превращения, происходящие с газом. В работе изучались распределения скоростей, давлений и температур газа по длине газопровода, и на этой основе выявлялись новые, ранее неизвестные эффекты, а также проверялись и уточнялись существующие методы расчета.

Актуальность темы диссертации. Общеизвестны успехи, достигнутые механикой в области исследования неустановившихся течений газа с большими, в т.ч. звуковыми и гиперзвуковыми скоростями. Эти исследования выполнялись, главным образом, в связи с решением проблем авиации и ракетостроения, с задачами «внутренней баллистики», а также движения газа в соплах и каналах промышленных установок. Основными факторами, определяющими неустановившееся течение газа, при этом являлись силы давления и инерции, а действие сил трения и тяжести полагалось пренебрежимо

малым, в то время как именно они оказываются весьма существенными для понимания переходных процессов в длинных газопроводах.

Газовая динамика развивалась и в приложении к проблемам проектирования и эксплуатации газопроводов. Классики этого направления Н.Е. Жуковский, С.А. Чаплыгин, Л.С. ЛеЙбензон, Л.И. Седов, С.А. Христианович, И.А. Чарный, И.П. Гинзбург, Н.И. Белоконь, Б.П. Поршаков, К.П. Станюкович, Ф.Г. Темпель, И.Е. Ходанович, В.А. Яблонский, В.И. Черникин, А.Ф. Воеводин и многие другие отечественные и зарубежные ученые сформулировали и решили основные задачи установившихся и неустановившихся течений газа в длинных трубопроводах, что позволило успешно создавать и развивать мощные газотранспортные системы. Целая плеяда отечественных и зарубежных ученых совершенствовала теорию расчета переходных процессов в газопроводах и достигла в этом направлении значительного прогресса. Однако большинство выполненных исследований опиралось на предположение об изотермическом характере процессов, в которых скорость полагалась существенно меньшей скорости звука, в связи с чем инерцией газа можно либо пренебречь, либо учесть ее в упрощенном виде. Как правило, использовались линеаризованные уравнения движения, краевые условия и условия сопряжения, позволяющие находить решения соответствующих математических задач операционными методами или в виде рядов (И.А. Чарный, М.А. Гусейнзаде, В.А. Юфин, М.Г. Сухарев, Б.Л. Кривошеин и др.).

В то же время эксплуатация газотранспортных систем связана с множеством технологических режимов, когда «упрощающие предположения» не соответствуют действительности и не позволяют выявить некоторые важные для практики эффекты. В газопроводах существуют процессы, в которых течение газа происходит с высокими скоростями, температура газа при сжатии и расширении изменяется на десятки градусов, а силы инерции весьма существенны. Прежде всего это относится к процессам истечения газа при разрывах газопроводов высокого давления, а также в технологических операциях,

связанных с частичным перепуском газа или его сбросом в атмосферу.

Газотранспортная система России непрерывно развивается, увеличиваются рабочие давления в газопроводах, возрастает их пропускная способность. Сами газопроводы прокладываются во все более сложных термодинамических условиях, характеризуемых большой разностью высотных отметок, пролеганием под водой и преодолением горных перевалов. В подобных экстремальных условиях любая смена режимов транспортировки ведет к возникновению волн повышенного и пониженного давления, сопровождаемых значительными колебаниями температуры транспортируемого газа. Для расчета и анализа переходных процессов, возникающих в таких газопроводах, существующая «классическая» теория нуждается в дальнейшем развитии.

Таким образом, актуальность настоящего исследования обусловлена прежде всего практическими задачами проектирования и эксплуатации газопроводов, протяженность и сложность устройства которых постоянно возрастают. Актуальность исследования обусловлена также общенаучными задачами развития теории, учитывающей в полном объеме все факторы, определяющие течение реальных газов в длинных газопроводах.

Цель диссертационной работы: развить теорию «быстрых» неустановившихся процессов течения реального газа в газопроводе, в частности, теорию переходных процессов, возникающих при разгерметизации и штатных ситуациях опорожнения газопроводов, выявив и исследовав при этом ранее неизвестные эффекты.

Для осуществления цели диссертации потребовалось решить следующие научные задачи:

- выполнить сравнение результатов аналитического и численного методов расчета неустановившихся процессов течения газа между собой и сопоставить их с имеющимися экспериментальными данными. На основе сравнения оценить погрешность приближенных решений, дать рекомендации по выбору адекватного метода расчета переходных процессов;

- разработать метод численного решения задач об истечении газа через отверстие в газопроводе, исследовать динамику изменений параметров газового потока в возникающем переходном процессе;

- дать решение задачи о расчете времени, необходимого для полного опорожнения участка газопровода через свечу, сопоставить полученные результаты с имеющимися решениями и данными, приведенными в нормативной документации;

- дать решение задачи об истечении газа из газопровода при гильотинном разрыве, изучить гидравлическую и термодинамическую картину переходного процесса, порождаемого истечением, исследовать возникающие эффекты, сравнить результаты расчета с приближенными решениями;

- решить задачу об истечении газа из газопровода при гильотинном разрыве в случае бегущей трещины, рассчитать кольцевые напряжения в стенках газопровода для различных скоростей распространения разрушения.

- сделать обобщающие выводы и дать практические рекомендации, касающиеся вопросов проектирования и эксплуатации газопроводов.

Научная новизна работы. В диссертации доказана необходимость использования более сложных методов расчета «быстрых» переходных процессов в газопроводах, т.е. процессов, характеризующихся высокими скоростями течения газа и значительными изменениями параметров исходного рабочего режима. Показано, что для расчета таких процессов допущение об изотермическом характере течения газа приводит к большим погрешностям, что доказывает необходимость использования полной системы уравнений, включающей уравнения неразрывности, движения и энергии.

В диссертационном исследовании развивается теория переходных процессов, вызванных истечением газа из газопровода через отверстия различных размеров, выявлены погрешности имеющихся приближенных решений, теоретически доказано существование ранее неизвестных эффектов, объяснена их физическая природа.

Практическая значимость работы состоит в уточнении результатов, используемых в процессе проектирования и эксплуатации магистральных газопроводов. Предложены уточненные номограммы для расчета времени опорожнения участков газопровода, обнаружен эффект подсасывания воздуха в разрушенный газопровод, учет которого позволит повысить безопасность ремонтно-восстановительных работ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных научно-технических семинарах и конференциях:

- 7-й Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности» (25-28 сентября 2007 г., г. Москва);

- Открытом научно-практическом семинаре молодых работников ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург» «Новые технологии в газовой промышленности. Актуальные проблемы развития газотранспортной системы» (2-5 июня 2008 г., г. Санкт-Петербург);

- 14й International Conference on Transport&Sedimentation of Solid Partielles (23-27 June, 2008, Saint Petersburg, Russia).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 5 работ, в т. ч. 3 из них в периодических изданиях, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 187 страниц состоит из введения, пяти глав с выводами по отдельным главам, общих выводов и включает 52 рисунка, 3 таблицы, приложения и перечень литературы из 174 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко изложена сущность работы и показана актуальность проводимого исследования.

В первой главе диссертации анализируется современное состояние теории нестационарного течения газа в газопроводах. Отмечается, что фундамент разделов газовой динамики, занимающихся исследуемыми в настоящей работе вопросами, был сформирован трудами в области гидравлики И.П. Гинзбурга, И.С. Громеко, A.A. Гриба, Н.Е. Жуковского, H.A. Картвели-швили, JI.C. Лейбензона, М.А. Мосткова и многих других отечественных и зарубежных ученых. Выдающиеся достижения газовой динамики связаны с именами Л.А. Вулиса, Я.Б. Зельдовича, Т. Кармана, Э. Маха, Г.Ф.Б. Римана, Л. Прандтля, Л.И. Седова, Дж. Тейлора, С.А. Христиановича, С.А. Чаплыгина, Г.Г. Черного и др.

Вероятно, первое обстоятельное исследование задачи одномерного стационарного движения газа в трубах принадлежит К. И. Страховичу, которым были сформулированы основные уравнения с учетом трения, теплообмена, реальных свойств газа и намечены пути решения ряда задач этого раздела газовой динамики. Изучением нестационарного течения газа в протяженных газопроводах занимались A.B. Александров, Д.Б. Баясанов, Н.И. Бе-локонь, С.А. Бобровский, З.Т. Галиуллин, М.А. Гусейнзаде, Ф.Г. Темпель, И.Е. Ходанович, И.А. Чарный, В.И. Черникин, С.Г. Щербаков, В.А. Юфин и многие другие отечественные и зарубежные ученые.

Наиболее широкое распространение при решении задач о неустановившемся течении газа в газопроводе получил подробно разработанный И.А. Чарным метод линеаризации. С целью повышения его точности и возможности применения к исследованию сложных трубопроводных систем были предложены разные варианты его модернизации, а на основе линеаризованной системы уравнений разработан метод электромеханической аналогии.

В большинстве работ газ полагался идеальным, его движение - изотермическим, скорости течения потока - достаточно малыми, чтобы пренебречь в уравнении движения конвективным и инерционным членами, а функция сопротивления представлялась в линейном виде. В таком приближении зада-

ча сводилась к решению телеграфного уравнения.

Принимая во внимание используемые при линеаризации допущения, следует предположить, что круг процессов, который может быть исследован с помощью подобных методов, ограничивается течением газа с низкими скоростями, малыми изменениями первоначальных параметров, относительно невысокими давлениями и высокими температурами. В противном случае погрешность расчетов может оказаться значительной.

В настоящее время к решению задач нестационарного неизотермического течения газа широко привлекаются разнообразные численные методы. Их главное преимущество - возможность интегрировать полную систему уравнений газовой динамики, не прибегая к дополнительным упрощающим предположениям. Ожидается, что использование численных методов для исследования «быстрых» процессов позволит существенно уточнить уже имеющиеся решения, а также обнаружить неизвестные ранее эффекты.

Как результат проведенного литературного анализа, в заключении главы формулируются цель и задачи исследований, изложенных в диссертации.

Во второй главе диссертации рассмотрена теория нестационарного неизотермического течения газа в трубопроводе. Приведена полная система дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая неустановившиеся процессы в газопроводах:

др-Б ар-Б-у

8t дх

(1)

где р(х,1), у(х, 1:), р(х,с) - неизвестные плотность, скорость и давление газового потока; 8, (1- площадь поперечного сечения и внутренний диаметр га-

зопровода соответственно; % - касательное напряжение трения на стенке трубы; % - ускорение свободного падения; а - угол наклона оси газопровода к горизонтали; евнут - удельная по массе внутренняя энергия потока газа; qn - удельный по поверхности тепловой поток, проходящий через стенку

трубы; пвнут - удельная по массе мощность сил внутреннего трения.

В работе подробно описан модифицированный метод характеристик для численного интегрирования соотношений (1). Показано, что на плоскости переменных (х, I) существует три семейства кривых (характеристик), уклон которых равен (сЬс/с!^ 2 = ±с + V, (дх/Л)3 = V. Скорость распространения звука в газе с, зависит от давления и температуры:

с(р.Т) =

Су -р/р2 • (ф/оГ)р ^Л = |С„(р,Т) (др"

=пЫр,т)-

Р?)

,(2)

где Ср и Су - теплоемкости газа при постоянном давлении и объеме соответственно; у(р, Т) - показатель адиабаты. Вдоль характеристик выполняются обыкновенные дифференциальные уравнения, называемые условиями совместности:

л+р"с'"А =с 1 +2 '

»-р.с.^--с.ф1+ [у(р:т);11 •ф2,дхм=у-с, <1( Й 1 р/р • {8р/8р\ 2'

(3)

(др

р ¿л т рг

= 0,с1х/(Й = у,

где Ф1=-Х,-р-у2/(2-а); Ф2=-4-к/с1-(т-Токр)+>.-р-у3/(2-с1); X - коэффициент гидравлического сопротивления; к - коэффициент теплопередачи; Токр- температура окружающей среды.

Систему уравнений (3) можно записать для каждой из множества точек, выбранного в заданной области координатной плоскости (х, I) с некоторым шагом по координате и времени, рисунок 1. I

jj ;!

;1 1 1 1П-1 n n+i! Ш

II i1

in-1 // n n+i! / / m-1

Рисунок 1 - Расчетная схема метода характеристик

При выборе достаточно малого шага по времени М систему дифференциальных уравнений (3) с высокой степенью точности можно заменить конечно-разностными соотношениями, которые связывают между собой параметры потока на т-1 и т временном слоях:

Рпда-Р 1 , п—,т-1

-—5г— +(p-c)nJ,m_1-

At 2

V=~v 1

n—,m-l _2

(Y-1)

Рпда-Р 1 ,

n+-,m-l 2

vn,m ~ v I

n+-,m-l 2

-с-Ф,+

р'р-(ф;ф)Т И)

h—,m-l 2

Tn,m~T 1 ,

n—,m-l __2

чФ/rJ

Prun-P 1

n—,m-l 2

ti—,m-l 2

р/р-(ф/ф)г $2

- P Jn--.m-l 2'

•Ф,

(4)

n+-,m-l 2

В заключении главы кратко рассмотрены проблема выбора уравнения состояния газа, формулы для определения коэффициента сжимаемости Z(p,T), а также вопросы задания начальных, граничных условий и условий сопряжения при решении задач транспорта газа по газопроводам.

В третьей главе диссертации оценивается погрешность приближенных

методов расчета процессов неустановившегося течения газа в газопроводе, основанных на использовании линеаризованной системы уравнений газовой динамики. Существующие аналитические решения задач о заполнении газопровода:

п2/„л_п2 8'(рнач -РкОН) аГ(-1)п-5щ(хп-х)-ехр(-Хл2/а2-1)"

Р 1А> V~~ Рнач 2 (. . \2

я П=с (1 + 2-п)

( у)2=4 (рнач-ркон)-а0 у |"(~ 0" • С056сп ' х)• ехр(~ Хп•*) ^ } 7са-К-Тср-Ь п=о[ (1 + 2-п)

(5)

и о включении попутного отбора:

Р2М=Р™Ч"

Рнач ~Ркок х 2 ТсР '3 О

Гх,х5) _ -и°тб"[х1,х>х1

16-р™- К-Т.,,- а -Ь -I УсР °Р__п . V

а • я п=1

5шфп • х,)• 8ш(ря • х)• ехр(-Р^/а2 • t)" (2-п-1)2

(р.у)2 =

О,

2 • РСр"а ^о

г Ср

'ср

отб |0,Х>Х1

Я-Кр'Л п—I

51п(рп • X,)• софп • х)■ ехр(- Рп/'а2 • О' (2-п-1)

(6)

где рнач > Р кон ~ давление во входном и выходном сечениях газопровода в исходном стационарном режиме;рср,Тср- средние по длине участка газопровода давление и температура газа в исходном стационарном режиме; а - коэффициент линеаризации; 0отб - массовый расход отбора газа; х^ координата сечения с отбором; Б - площадь поперечного сечения газопровода; Ь - протяженность участка; хп =я-(1 + 2-п)/(2-Ь); Рп = тс-(2-п-1)/(2-Ь), сравниваются с численными, полученными на основе модифицированного метода характеристик.

Расчеты осуществлялись с помощью написанных автором диссертации

компьютерных программ «Заполнение газопровода» и «Включение отбора». Данные программы позволяют в реальном времени получать распределения параметров потока газа, рассчитанные точным и приближенным методами, а также вычислять ряд показателей, используемых для количественной оценки ошибки аналитического решения: текущую относительную К тек, максимальную относительную Ктах, максимальную местную абсолютную Дтах и максимальную местную относительную е^ погрешности.

Текущая относительная погрешность приближенного решения К.тек представляет собой среднее отклонение распределения параметра потока £ полученного аналитически, от определенного численно и рассчитывается по формуле:

где N - общее количество точек сравнения; Г;хар и - значения параметра потока Г в точке вычисленное методом характеристик и аналитически соответственно. Максимальная относительная погрешность Ктах представляет собой наибольшую за все время от начала нестационарного процесса текущую относительную погрешность Ктек.

Сравнение результатов численного и аналитического решений задач о заполнении газопровода и включении попутного отбора показало, что приближенные методы схематизируют физическую картину протекания нестационарных процессов. Пренебрежение инерционным членом в уравнении движения полностью исключает из решения волновые процессы. По этой причине приближенные методы расчетов не показывают наличие колебаний параметров потока, в результате которых давление в газопроводе оказывается в некоторых сечениях выше максимального равновесного, а в начальном сечении возникает обратное течение газа, рисунок 2.

Рисунок 2 - Графики изменения: а) давления потока в конечном сечении; б) скорости потока в начальном сечении при заполнении

газопровода

Проведено количественное сравнение численного и аналитического решений рассматриваемых в данной главе задач. Значительного влияния термодинамических условий на точность приближенных расчетов обнаружено не было. Максимальное среднее отклонение Ктахв большинстве случаев не превысило 2%. Предполагается, что это обусловлено относительно малыми изменениями параметров исходного рабочего режима. При других условиях роль термодинамических факторов может оказаться существенной.

Наибольшее влияние на точность приближенных методов исследования переходных процессов, основанных на использовании линеаризованной системы уравнений газовой динамики, имеет величина диапазона возможного изменения скорости течения газа, на котором оценивается константа линеаризации а. Чем он больше, тем более высоких значений достигает погрешность решения в рядах. Инерционные эффекты, качественно изменяющие картину протекания нестационарных процессов, оказывают меньшее влияние на количественное значение ошибки аналитического метода.

Процессы истечения газа из газопровода в атмосферу характеризуются наиболее широким диапазоном возможного изменения скоростей потока, а также значительным изменением параметров исходного рабочего режима. Возникающие при этом в трубопроводе нестационарные процессы, согласно сделанным выводам, следует изучать при помощи численных методов, а су-

ществующие приближенные решения необходимо уточнить.

В заключении главы по результатам оценки погрешности приближенных методов расчета, имеющих в своей основе линеаризованную систему уравнений газовой динамики, сформулированы рекомендации относительно выбора адекватного метода исследования нестационарного течения газа в зависимости от решаемой задачи и требований, предъявляемых к точности вычислений.

В четвертой главе исследуется неустановившийся процесс, вызванный истечением газа из газопровода в атмосферу через малое отверстие, характерные размеры которого не превышают внутренний диаметр трубопровода. Газопровод с внешним диаметром , толщиной стенки 8 и протяженностью Ь отсечен по краям закрытыми шаровыми кранами. В нем под давлением р0 и при температуре Т0 находится природный газ заданного химического состава. В некотором сечении рассматриваемого участка с координатой хсв расположена закрытая свеча с внутренним диаметром с1св. В начальный момент времени I =0 с свеча открывается, и начинается истечение газа. Температура окружающей среды Токр и коэффициент теплопередачи к известны.

Для исследования нестационарного процесса, возникающего в газопроводе при истечении газа через свечу, автором диссертационной работы была создана компьютерная программа «Свеча», производящая расчет изучаемого процесса модифицированным методом характеристик. В сечении, где установлена свеча, условия на характеристиках дополнялись условием совместности, выражающим в своей сути баланс массового расхода газа: С" - в- = = Осв, где С1" = р • Б^р • у+ и С = р • • V- - массовый расход газа до и после сечения со свечой соответственно; Осв - массовый расход истечения.

При определении Осв учитывалась возможность реализации звукового и докритического режимов истечения. Если давление в месте врезки р*

7/(1-7)

удовлетворяет неравенству (р*/Ратм)>[(У + 0/2] , где ратм - атмосферное давление; у - показатель адиабаты, то имеет место критический режим. В этом случае параметры газового потока на срезе свечи определяются по следующим формулам:

Рс»=Р

12;

у+1'Рсв 2(рсв,Тсв).К-Тс

где Т * - температура в месте врезки свечи. Если неравенство не выполняется, то имеет место докритический режим истечения. При этом на срезе свечи устанавливаются следующие значения параметров потока газа:

Рсв=РЭТ«Тсв=Т*

^РатмУ

Г р _Рев

- V = > *св

И]

7-1 \Pг^IмJ

(9)

Результаты расчета процесса опорожнения газопровода, получаемые с помощью программы «Свеча», сопоставлены с приведенными в статье В. А. Сулейманова экспериментальными данными. На рисунке 3 показаны графики изменения давления в начальном и конечном сечениях опорожняемого участка газопровода.

Рнач,МПа. 2,0

1,5 1,0 0,5

ркон.,МПа 2,0

20 40 60 экспериментальные данные

20 40 60 80 1, мин — расчетные данные

Рисунок 3 - Графики изменения давления: а) в начальном сечении; б) в конечном сечении участка газопровода

Среднее отклонение расчетных функций давления в начальном и конечном

сечениях от экспериментальных данных составило соответственно 2,9% и 3,9%, что свидетельствует о высокой точности вычислений.

Для диапазона начальных давлений р0 от 0 до 15 МПа и температур Т0 от 273,15 до 303,15 К были проведены термодинамические и гидравлические исследования нестационарного процесса, вызванного опорожнением газопровода через свечу, показавшие, что условно он может быть разделен на два этапа. Первый характеризуется высокими скоростями истечения, значительным понижением давления и температуры газа вследствие его быстрого расширения, рисунок 4. Степень охлаждения газового потока определяется комплексом факторов и может составлять десятки градусов. Для второго этапа, напротив, характерен рост температуры за счет внешнего притока тепла, который поддерживает давление в трубопроводе на уровне, незначительно превышающем атмосферное, рисунок 4. Скорости истечения газа при этом относительно малы и имеют порядок нескольких десятков метров в секунду.

Р,МПа 3,0

2,0

1,0

1= Юс

1 I А [ = 600 с

—4—-1 1 А 1 = 1800 с

| > 1 / (-4200 с 1 = 4800 с 1=14400 с

I -1- ! У

1 —т

1 ■А

Т.К 300

250

, 200

1= 10с

! '1= 14400 с 1=600 с

1 1 4 = 10800с

1=1800 с

) Л I = Т>00 с

V , 1-4200 с

1 = 4800 с

30 х, ш

Рисунок 4 - Графики изменения давления и температуры при истечении газа через свечу

На завершающей стадии исследуемого нестационарного течения возникает колебательное движение, которое при определенном сочетании начальных параметров вызывает подсасывание атмосферного воздуха во внутреннюю полость газопровода. Данный эффект представляет опасность, т.к. может привести к образованию газовоздушной смеси взрывоопасной концентрации. Интенсивность подсасывания воздуха возрастает при увеличении диаметра свечи, уменьшении начального давления и протяженности участка.

Другие факторы не оказывают существенного влияния на характер возникающего колебательного движения.

Рассмотрен вопрос определения времени полного истечения газа из газопровода через свечу. Участок газопровода полагался опорожненным, когда скорость газа на срезе свечи становилась меньше 0,1 м-с-1. Потребность в подобных расчетах может возникать как в процессе проектирования, например, при выборе минимального диаметра и количества свечей, достаточных для освобождения внутренней полости трубопровода от газа за нормативное время, так и в реальных условиях эксплуатации, например, для выбора безопасного момента времени начала огневых и газоопасных работ.

Исследования показали, что наибольшее влияние на продолжительность истечения газа оказывают начальное давление, внутренний объем участка, диаметр свечи и коэффициент теплопередачи от потока в окружающую среду. В меньшей степени время полного опорожнения газопровода зависит от координаты установки свечи, начального градиента температур внутри и вне трубопровода, химического состава газа. В большинстве случаев действие данных факторов можно не учитывать.

Сравнение времени полного опорожнения, получаемого на основе программы «Свеча», с существующими решениями, а также с данными, имеющимися в нормативной документации, показало, что приближенное и точное решения отличаются в 2-3 раза, рисунок 5.

Обнаруженные расхождения объясняются использованием в приближенных решениях предположения об изотермическом (адиабатическом) характере исследуемого нестационарного процесса. Такое допущение не соответствует действительности и не учитывает, во-первых, вызываемое охлаждением газового потока падение скорости звука, в результате которого продолжительность стадии критического истечения возрастает, а, во-вторых, время, необходимое на восстановление температурного равновесия на заключительном этапе процесса опорожнения газопровода.

0 2 4 б 8 10 Р0,МПа

« программа "Свеча" —я— номограмма —решение Л.Н. Пивовара —решение И.Е. Ходановича Рисунок 5 - Определение времени полного опорожнения газопровода различными методами

По результатам расчетов, проведенных с помощью программы «Свеча», номограмма, приведенная в ОНТП 51-1-85. Магистральные трубопроводы, была уточнена, рисунок 6.

Рисунок 6 - Номограмма для определения времени опорожнения газопровода

В пятой главе диссертационной работы исследован переходный процесс, вызванный истечением газа из газопровода через отверстие, характер-

ные размеры которого больше или равны внутреннему диаметру трубы. В реальных условиях эксплуатации такое истечение может происходить, например, при лавинообразном нарушении целостности трубопровода, т.е. при гильотинном разрыве.

Решаемая задача формулируется следующим образом. На участке газопровода с внешним диаметром и толщиной стенки 8 до возникновения аварийной ситуации существует стационарное течение газа, заданное массовым расходом газа в, давлением рнач и температурой Тнач на входе в него. В начальный момент времени происходит разрушение стенки трубы, распространяющееся вдоль оси трубопровода с некоторой скоростью. Считается, что системы защиты, установленные на магистральном газопроводе, идентифицировали аварийную ситуацию и гидравлически изолировали аварийный участок от соседних с помощью шаровых кранов. В точке с координатой х равной Ь и отсчитанной от ближайшего шарового крана, дальнейшее развитие разрушения прекращается. Температура Токр, давление р окр

окружающей среды и коэффициент теплопередачи к известны.

Нестационарный процесс, вызванный истечением газа при гильотинном разрыве, рассчитывался модифицированным методом характеристик с помощью созданной автором диссертационной работы программы «Разрыв». Возможность реализации различных режимов истечения учитывалась в виде специального краевого условия. Система рекуррентных соотношений (4) для аварийного сечения при критическом режиме истечения записывалась в виде:

Рп,т + (р ' с)п-Л/2,т-Г Уп,т =

Р р-с-у А (у-1) . + £-+ с.ф -¿——.ф

АХ ДХ р/р • (ф/Эр)Т

•Д1,

1_ср • Р

• Рп,ш =

п-1/2,т-1

Ф2 А4. | Т Р*

•Д1 + Т-

СР-Р

Ср'р2 1Ф.

а-У2,т-1

-1п-1/2,т-1

а для случая истечения в дозвуковом режиме - в виде:

Рп,т+(Р-С)п^2,т-Гуп,т: Рп,т ~Рокр>

Т -

1п,т

[.Ср'Р

ф .ФЛ

Р р ■ с • V . (у-1) л —+ --+ С-Ф, +——Ц-ГТ--Ф2

А1 Д1 1 р/р • (ф/ф)Т

2 %

■М,

п-1/2,т-1

(И)

■Рп

п-1/2,т-1

2. -Д1 + Т—

Ср'Р

.Ф.

п-1/2,т-1

Полученное численное решение сравнивалось с аналитическим при истечении газа из одного и того же участка газопровода в область с различным давлением окружающей среды. Для количественной оценки точности приближенного решения использовались показатели: Яда, Ятах, Атах и етах.

При истечении газа из газопровода, давление рнач в котором поддерживалось на уровне 6,0 МПа, в область с давлением рокр, равным 4,5 МПа, приближенное решение достаточно точно описывает нестационарный процесс, рисунок 7. Для функции р(х, I) максимальная относительная погрешность Ип^ составила 6,34%, максимальная местная абсолютная Дтах и относительная етах погрешности - 0,41 МПа и 9,02% соответственно.

Рн,МПа 6,0

3,5 5,0 4.5

Ц-\\ 1 ! !

1 ! 1

| :

600 Пс 0

а) с о)

---прнолиженное решение —

200 400 600 - численное решение

Рисунок 7 - Графики изменения параметров газового потока при малом градиенте давления: а) скорости истечения в область низкого давления; б) давления в начальном сечении

Если истечение газа из того же газопровода происходит в область с

давлением рокр, равным атмосферному (101325 Па), то использование приближенного решения приводит к значительной ошибке, рисунок 8. Для функции р(х,1) максимальная относительная погрешность Ктах составила 2701,13%, максимальная местная абсолютная Дтах и местная относительная е,^ погрешности - 4,48 МПа и 800,7%. Отмечается также, что полученные в приближенном решении скорости истечения газа в окружающую среду (более 10 000 м -с-1) невозможны в исследуемом процессе с физической точки зрения.

а-) 0 1000 2000 1.с ^ 0 1000 2000 г, с ---приближенное решение - численное решение

Рисунок 8 - Графики изменения параметров газового потока при большом градиенте давления: а) скорости истечения в область низкого давления; б) давления в начальном сечении

Обнаруженное существенное различие между классическим и численным решениями объясняется пренебрежением инерционными и термическими эффектами, которые из-за возникающих в газопроводе высоких скоростей течения газового потока оказывают существенное влияние на неустановившееся течение газа. Кроме того, нестационарный процесс в данном случае характеризуется широким диапазоном изменения скоростей потока газа: от нуля до скорости звука, что делает практически невозможным выбор значения константы линеаризации а, при котором с по.мощью уравнения теплопроводности могут быть получены результаты, близкие к точным.

Решение, найденное численным методом, в отличие от приближенного,

показало возможность возникновения колебательного движения на заключительном этапе исследуемого нестационарного процесса, рисунок 9.

г> М'С~' 400

300

200

100

-50

пЧ

3 я Б

I. с

10 20 30 40 50 60 Рисунок 9 - График скорости истечения газа через аварийное

сечение

Скорость истечения потока газа через аварийное сечение изменяется во времени периодически, по закону, близкому к синусоидальному, с постепенно затухающей амплитудой. В некоторые моменты времени значение скорости становится отрицательным, что свидетельствует о подсасывании газа из окружающей среды во внутреннюю полость газопровода.

Обнаруженное явление объясняется следующим образом. Разогнанный поток газа в коротком трубопроводе обладает достаточной инерцией, которую сразу погасить нельзя. В тот момент, когда давление газа в трубопроводе оказывается равным давлению окружающей среды рокр, скорость истечения еще положительна. В результате этого внутри трубы начинает расти разрежение. В тот момент времени, когда скорость истечения становится равной нулю (точка С), градиент давления оказывается отрицательным, и под его воздействием газ из окружающей среды всасывается в газопровод. Уместна аналогия с предварительно сжатой и отпущенной пружиной, которая по инерции минует положение равновесия и продолжает растягиваться с последующим изменением направления движения.

Если истечение природного газа из газопровода происходит в атмосфе-

ру, то во внутреннюю полость подсасывается воздух, что может привести к образованию газовоздушной смеси взрывоопасной концентрации. Следует подчеркнуть, что обнаруженное явление представляет реальную опасность для работников ремонтно-восстановигельных служб.

Расчеты показали, что интенсивность всасывания воздуха определяется, главным образом, следующими факторами: начальным градиентом давления в трубопроводе и вне него, протяженностью участка, площадью поперечного сечения, условиями теплообмена между газовым потоком и окружающей средой. На рисунке 10 представлена полученная с помощью программы «Разрыв» диаграмма, которая позволяет, основываясь на исходных данных, сделать вывод о существовании или отсутствии данного явления.

Рскр 100

0 2 4 б 8 10 12 14 ^"Ю" 1 - к =2 Вт м^-К"1; 2 - к = 1 Вт-м'2-К'1; 3 - к =0,5 Вт-м^К"1 Рисунок 10 - Границы существования эффекта подсасывания

Если для рассматриваемого участка газопровода точка с абсциссой, определяемой безразмерным числом, равным отношению его длины к диаметру, и ординатой, заданной соотношением давлений внутри газопровода и области, в которую происходит истечение, оказывается на представленном графике справа от кривой, построенной для соответствующих условий теплообмена, то эффект подсасывания себя не проявляет. В противном случае газ из окружающей среды попадает во внутреннюю полость трубопровода.

1 2 3

к.

В главе исследован также характер изменения кольцевых напряжений вблизи вершины трещины, возникающей при разрыве газопровода, для различных скоростей ее развития. Подобные задачи рассматривались в работах Г.И. Макарова. В диссертационном исследовании расчет осуществляется методом характеристик с помощью компьютерной программы «Разрыв» с модифицированным правым граничным условием, учитывающим движение аварийного сечения с некоторой заданной скоростью . В результате проведенных вычислений была построена диаграмма изменения во времени отношения текущего кольцевого напряжения к первоначальному для различных скоростей развития трещины, рисунок 11.

дПМКЦ.^

Рисунок 11 - Кольцевые напряжения в вершине трещины при различных скоростях ее движения

Зная прочностные свойства материала трубы, скорость распространения трещины, и решая соответствующую задачу механики твердых тел, можно определить с ее помощью, возможна ли и в какой момент времени остановка разрушения, обусловленная гидравлическими причинами.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Показано, что «быстрые» нестационарные процессы течения газа в газопроводе неверно описываются аналитическими решениями, основанны-

ми на использовании линеаризованной системы уравнений движения газа. При линеаризации уравнений из рассмотрения исключается ряд эффектов, во многих случаях важных для понимания процесса и существенно изменяющих характер его протекания.

2. Доказано, что применение приближенных методов решения задач нестационарного течения газа в газопроводах возможно для исследования только «медленных» нестационарных процессов, характеризуемых низкими скоростями потока, малым диапазоном изменения скорости при небольших изменениях параметров исходного рабочего режима. Если эти условия не выполняются, то следует использовать численные методы. В работе даются рекомендации по выбору адекватного метода исследования неустановившегося течения газа.

3. Утверждается, что для нестационарных процессов, вызванных истечением газа из газопровода в атмосферу, характерны значительное охлаждение газового потока и широкий диапазон изменения скоростей его движения по длине участка (при истечении через отверстия, сопоставимые по своим размерам с диаметром трубы), в связи с чем использование приближенных методов для их исследования следует признать некорректным.

4. Доказывается, что продолжительность полного истечения газа из газопровода через свечу, вычисленная точными методами, в несколько раз превышает результаты приближенного решения и данные, приведенные в нормативной документации, что объясняется недостоверной схематизацией нестационарного процесса. Результаты проведенных расчетов стали основой для построения уточненной номограммы, позволяющей определять время полного истечения газа из газопровода через свечу заданного диаметра.

трубы атмосферного воздуха и образование в ней газовоздушной смеси взрывоопасной концентрации. Обнаруженное явление представляет серьезную опасность, вследствие чего действующие нормативные документы по ремонту и эксплуатации газопроводов необходимо дополнить положениями, учитывающими возможность его возникновения. В работе приведена построенная на основе расчетных данных диаграмма, которая позволяет сделать вывод о существовании эффекта подсасывания воздуха для данного участка газопровода при заданном рабочем режиме и условиях теплообмена с окружающей средой.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Некляев, A.B. Об одном опасном явлении, сопровождающем истечение газа из газопровода / A.B. Некляев, М.В. Лурье // Газовая промышленность. - 2008. - №1. - С. 82-84.

2. Некляев, A.B. Определение времени опорожнения газопровода / А.В.Некляев // Газовая промышленность. - 2009. - №2. - С. 20-24.

3. Некляев, A.B. Возникновение знакопеременных колебаний газа на заключительном этапе истечения из газопровода / A.B. Некляев // Известия вузов. Нефть и газ. - 2009. - №2. - С. 79-83.

4. Некляев, A.B. Моделирование процессов истечения реального газа из газопровода через отверстие в стенке трубы / A.B. Некляев // Сборник докладов Открытого научно-практического семинара молодых работников «Новые технологии в газовой промышленности. Актуальные проблемы развития газотранспортной системы» (Санкт-Петербург, 2-5 июня 2008 г.). -Санкт-Петербург, 2008. - С. 71-74.

5. Neklyaev A. Emergency gas outlet from gas pipeline // 14th International Conference on Transport and Sedimentation of solid particles: Absracts. - Saint Petersburg,Russia2008. -P. 422-429.

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 22.03.2010 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печл. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 118. Тел. 939-3890. Тел./факс 939-3891 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Некляев, Алексей Васильевич

ВВЕДЕНИЕ - 7

1 ОБЗОР И КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ

НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В ГАЗОПРОВОДЕ - 13

1.1 Обзор научных исследований в области нестационарного течения газа в газопроводе -13

1.1.1 Начало изучения неустановившегося изотермического течения идеального газа в газопроводе -13

1.1.2 Критический анализ методов исследования нестационарного течения газа в газопроводах - 21

1.1.3 Совершенствование методов линеаризации. Использование обобщенных функций для изучения течения газа в сложных газопроводах - 24

1.1.4 Исследование неустановившегося изотермического течения идеального газа средствами аналогового и квазианалогового моделирования - 29

1.1.5 Применение численных методов к изучению нестационарного течения идеального газа в газопроводах - 33

1.1.6 Исследование неустановившегося течения газа в газопроводе, вызванного аварийными режимами работы - 36

1.1.7 Неустановившееся неизотермическое течение газа в газопроводе с учетом реальных свойств газа - 38

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теория и расчет истечения газа из газопровода высокого давления в штатных и аварийных ситуациях"

Диссертация посвящена развитию теории неустановившегося неизотермического течения газа в газопроводах, а также исследованию практических вопросов эксплуатации газотранспортной системы. Отличительная особенность работы состоит в том, что рассматриваемые процессы, характеризуются высокими скоростями движения газового потока, которые в отдельных сечениях могут приближаться к скорости звука. Исследуемые в диссертации течения могут возникать при аварийных разрывах стенки трубопровода, а также в штатных ситуациях, в частности, при продувках и опорожнении участков газопровода высокого давления.

В качестве исходного базиса используется математическое моделирование, основанное на численном решении полной системы уравнений, описывающих нестационарное неизотермическое течение газа в круглой трубе. Поскольку объектом исследования являлись не только «медленные», но и так называемые «быстрые» процессы, протекающие с околозвуковыми скоростями, то к рассмотрению привлекаются как уравнения сохранения массы и изменения количества движения, так и уравнение энергии, отражающее термодинамические превращения, происходящие с газом. В расчетах строятся распределения скорости, давления и температуры газа, и на этой основе выявляются новые, ранее неизвестные эффекты, а также проверяются и уточняются известные результаты и существующие методы расчета.

Общеизвестны выдающиеся успехи, достигнутые механикой в области неустановившихся течений газа с большими, в т.ч. звуковыми и гиперзвуковыми скоростями. Эти исследования выполнялись, главным образом, в связи с решением задач авиации и ракетостроения, «внутренней баллистики», а также движения газа в соплах и каналах промышленных установок. Во всех подобных исследованиях основными факторами, определяющими неустановившиеся течения газа, являлись силы давления и силы инерции, а силы трения и тяжести полагались пренебрежимо малыми, в то время как именно они оказываются наиболее существенными для понимания переходных процессов в длинных газопроводах.

Газовая динамика развивалась, конечно, и в приложении к проблемам проектирования и эксплуатации трубопроводов. Классики этого направления Н.Е. Жуковский, С.А. Чаплыгин, Л.С. Лейбензон, И.А. Чарный, И.П. Гинзбург, С.А. Христианович и многие другие отечественные и зарубежные исследователи сформулировали и решили основные задачи установившихся и неустановившихся течений газа в длинных трубопроводах, что позволило успешно создать мощные газотранспортные системы. Широко известны работы по расчету переходных процессов в газопроводах - смены одного установившегося режима работы газопровода другим, работы поршневых компрессоров, определению аккумулирующей способности газопроводов и т.п.

Целая плеяда отечественных и зарубежных ученых развивала теорию расчета нестационарных течений газа в газопроводах и, необходимо констатировать, достигла в этом направлении значительного прогресса. Однако большинство выполняемых исследований опиралось на предположение об изотермическом характере процессов, о том, что скорость движения газа существенно меньше скорости звука, а инерцией потока можно либо пренебречь, либо учесть ее в упрощенном виде. Как правило, использовались линеаризованные уравнения движения, краевые условия и условия сопряжения, позволяющие находить решения соответствующих математических задач операционными методами или в виде рядов.

В то же время эксплуатация газотранспортных систем связана с множеством технологических режимов, когда «упрощающие предположения» противоречат действительности и не позволяют выявить важные для практики эффекты. Простейшие оценки показывают, что в газопроводах существуют течения, характеризуемые большими скоростями, при которых силы инерции весьма существенны, а температура газа вследствие сжатия и расширения потока изменяется на десятки градусов. Прежде всего, это относится к процессам, порождаемым истечением газа через отверстия при разрывах газопровода, а также технологическими операциями, связанными с частичным перепуском газа или его сбросом в атмосферу. Данная работа посвящена исследованию именно таких явлений.

Сеть магистральных газопроводов России постоянно растет, увеличиваются рабочие давления в них, сами газопроводы прокладываются во все более сложных термодинамических условиях, характеризуемых большой разностью высотных отметок, пролеганием под водой и преодолением горных перевалов. В настоящее время ОАО «Газпром» реализует ряд проектов, которые выходят за рамки накопленного опыта проектирования и эксплуатации. В этом ряду следует назвать магистральные газопроводы «Голубой поток», «ТМогс^йеат», «Ямал-Европа», «Бованенково-Ухта», «Южный поток». Особенность этих трубопроводов заключается в следующем:

- в эксплуатации при повышенных рабочих давлениях;

- в обеспечении более высокой по сравнению с ранее построенными газопроводами пропускной способности;

- в пролегании по территориям с многолетнемерзлыми породами;

- в прокладке по дну морей на глубине нескольких тысяч метров и т.п.

В подобных экстремальных условиях любая смена режимов транспортировки приводит к возникновению в газопроводе волн повышенного и пониженного давления, сопровождаемых значительными колебаниями температуры транспортируемого газа. Для расчета и анализа переходных процессов, возникающих в таких газопроводах, существующая «классическая» теория нуждается в дальнейшем развитии.

Таким образом, актуальность настоящего исследования обусловлена, прежде всего, практическими задачами эксплуатации газопроводов, протяженность и сложность устройства которых постоянно возрастают, для решения этих усложняющихся задач необходимо развивать более сложную теорию. Поэтому актуальность исследования обусловлена также общенаучными задачами развития теории, учитывающей в полном объеме факторы, определяющие течение реальных газов в длинных газопроводах.

В качестве метода исследования переходных процессов в магистральных газопроводах выбрано математическое моделирование, основанное на численном решении одномерных уравнений движения газа в трубопроводе и модифицированных схемах сквозного счета. Математические постановки ряда задач, используемый алгоритм решения, формулы и многие полученные результаты обладают новизной. В работе найдены решения некоторых актуальных задач, возникающих в процессе проектировании и эксплуатационной практике газопроводов.

В первой главе диссертации приведен исторический обзор научных исследований нестационарных течений газа в газопроводах. На основе их критического анализа сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе подробно рассмотрен алгоритм вывода рекуррентных соотношений модифицированного метода характеристик, предложенного проф. М.В.Лурье, позволяющего осуществлять численное интегрирование полной системы уравнений газовой динамики в наиболее полном виде, не прибегая к ее упрощению. Кратко рассмотрен вопрос задания начальных, граничных условий и условий совместности при изучении нестационарных течений газа в газопроводе в зависимости от исследуемого процесса.

В третьей главе приведены решения ряда типичных задач газопроводного транспорта модифицированным методом характеристик и приближенными методами, основанными на использовании линеаризованной системы уравнений газовой динамики. На основе оценки погрешности результатов, полученных аналитическими способами, по сравнению с данными численных расчетов сформулированы выводы и рекомендации по выбору методики исследования переходных процессов в газопроводах. Эталоном точного решения при этом полагаются решения, полученные методом характеристик.

Четвертая глава диссертационной работы посвящена изучению переходного процесса в газопроводе, вызванного истечением газа в атмосферу через малое отверстие в стенке трубы. Приведена постановка задачи, ее решение методом характеристик с помощью созданной автором компьютерной программы «Свеча», используемые при этом граничные, начальные условия, а также условия совместности. Подробно исследован вопрос определения времени, необходимого для полного опорожнения газопровода через свечу заданного диаметра, а также изучен набор параметров, влияющих на продолжительность этого процесса. Дано сравнение полученных результатов с рекомендациями, имеющимися в действующей и уже утратившей актуальность нормативной документации, уточнены имеющиеся решения.

В пятой главе приведены результаты исследования неустановившегося процесса, возникающего в результате аварийного истечения газа в атмосферу при нарушении герметичности стенки трубопровода. Дана постановка задачи, ее решение методом характеристик с помощью созданной автором компьютерной программы «Разрыв», используемые при этом начальные и граничные условия. Исследована динамика изменения распределений параметров потока. В частности, изучена зависимость скорости истечения газа в сечении разрыва от времени. Показано, что существующие при этом колебательные процессы могут привести к образованию в газопроводе газовоздушной смеси взрывоопасной концентрации. Изучено влияние изменения начальных условий на интенсивность возникающих колебаний. Решена задача об истечении газа из газопровода в случае развивающейся трещины. Исследован вопрос изменения кольцевых напряжений при различных скоростях движения разрушения.

Результаты, полученные в диссертации, опубликованы в пяти научных работах, три из которых - в периодических изданиях, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК, а также докладывались на ряде международных и всероссийских конференций и семинаров, в том числе:

- 14й1 International Conference on Transport&Sedimentation of Solid Particles (23-27 June, 2008, Saint Petersburg, Russia).

Автор благодарит д.т.н. профессора М.В.Лурье за научное руководство работой и ценные указания. Автор также благодарен всему профессорско-преподавательскому коллективу кафедры «Проектирование и эксплуатация нефтегазопроводов» РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина, творческая атмосфера которой помогала ему в работе над диссертацией. Особую благодарность автор приносит заведующему этой кафедры - д.т.н., профессору В.М. Писаревскому.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Некляев, Алексей Васильевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

На основе проведенных исследований можно сформулировать следующие выводы и рекомендации:

1. Показано, что аналитические решения, основанные на использовании линеаризованной системы уравнений, неверно описывают физическую картину протекания нестационарных процессов в газопроводах. При этом из рассмотрения исключаются ряд важных для понимания процесса явлений и эффектов.

2. Доказано, что применение приближенных методов для решения задач неустановившегося течения газа в газопроводах возможно при исследовании только «медленных» нестационарных процессов, характеризуемых низкими скоростями потока, малым диапазоном изменения скорости, при небольших изменениях параметров исходного рабочего режима. В противном случае следует использовать численные методы. В работе даны рекомендации по выбору адекватного метода исследования неустановившегося течения газа.

3. Утверждается, что для нестационарных процессов, вызванных истечением газа из газопровода в атмосферу, характерно значительное охлаждение газового потока и широкий диапазон изменения скоростей его движения по длине участка (при истечении через отверстия, сопоставимые по своим размерам с диаметром трубы) в связи с чем применение приближенных методов для их исследования следует признать некорректным.

4. Доказывается, что вычисленная точными методами продолжительность полного истечения газа из газопровода через свечу в 2-3 раза превышает результаты приближенных решений и данные, приведенные в нормативной документации, что объясняется недостоверной схематизацией нестационарного процесса. Результаты проведенных расчетов стали основной для построения уточненной номограммы, позволяющей определять время полного истечения газа из газопровода через свечу заданного диаметра.

5. Показано, что на заключительном этапе истечения, вызванного гильотинным разрывом газопровода, при определенном сочетании геометрических характеристик опорожняемого участка, параметров рабочего режима и условий теплообмена возможно подсасывание во внутреннюю полость трубы атмосферного воздуха и образование в ней газовоздушной смеси взрывоопасной концентрации. Обнаруженное явление представляет серьезную опасность, в связи с чем действующие нормативные документы по ремонту и эксплуатации газопроводов необходимо дополнить положениями, учитывающими возможность его возникновения. Приведена построенная на основе расчетных данных диаграмма, позволяющая сделать вывод о существовании для данного участка газопровода эффекта подсасывания воздуха при заданном рабочем режиме и условиях теплообмена с окружающей средой.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Некляев, Алексей Васильевич, Москва

1. ОНТГТ 51-1-85. Магистральные трубопроводы. Часть 1. Газопроводы (п.п. 1, 2, 5). - Взамен ВСН 51-2-79; введ. 1986-01-01 // Сб. норм, докум. для работа, лин.-эксплуат. службы и авар.-восстан. поездов. - М.-Брянск, 2005.-Кн. 5.-С. 185-214.

2. СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. Введ. 2006-07-03. -М.: ЗАО «Изд. Дом Полиграфия», 2006. - 196 с.

3. Абдуллаев, М.Н. Исследование аварийных режимов магистральных газопроводов: дис. . канд. техн. наук/М.Н. Абдуллаев. -М., 1965.

4. Абдуллаев, М.Н. Эффективность применения автоматов аварийного перекрытия трубопроводов / М.Н. Абдуллаев // Транспорт природного газа: Сб. науч. тр. / ВНИИ природ, газов. 1967. - Вып. 29/37. - С. 170-175.

5. Александров, A.B. Выбор оптимального режима эксплуатации сложной системы дальнего транспорта газа с применением ЭВМ: научно-техн. обзор / A.B. Александров, Р.Я. Берман, Е.И. Яковлев; ВНИИЭГазпром. -М., 1970,- 92 с.

6. Александров, A.B. Применение электронно-вычислительных машин для расчета и управления в системах дальнего транспорта газа / A.B. Александров, Д.Б. Баясанов. М.: Недра, 1970. - 255 с.

7. Александров, A.B. Проектирование и эксплуатация систем дальнего транспорта газа/A.B. Александров, Е.И. Яковлев. -М.: Недра, 1974. 432 с.

8. Аронзон, Н.З. Применение электрического моделирования для расчета компрессорных станций / Н.З. Аронзон, В.А. Козлов, A.A. Козобков.1. М.: Недра, 1969.-178 с.

9. Аронович, Г.В. Гидравлический удар и уравнительные резервуары / Г.В. Аронович, Н.А. Картвелишвили, Я.К. Любимцев. М.: Наука, 1968. -248 с.

10. Асатурян, А.Ш. О неустановившихся движениях газа в трубопроводах / А.Ш. Асатурян, З.Т. Галиуллин, В.И. Черникин // Изв. вузов. Нефть и газ. 1961. - №10. - С. 73-79.

11. Ахвердиев, К.С. О некоторых случаях решения задачи о неизотермическом движении газа в трубопроводах / К.С. Ахвердиев, А.К. Никитин // Известия вузов. Нефть и газ. 1969. - №3. - С. 24 - 25.

12. Бабаджанян, Г.А. Движение газа в длинном газопроводе при переменном расходе на конце трубы / Г.А. Бабаджанян // Изв. вузов. Нефть и газ. 1961.-№1,-С. 99-105.

13. Бабаджанян, Г.А. Об одной задаче неустановившегося движения газа в длинном газопроводе / Г.А. Бабаджанян // Изв. АН АрмССР. Сер. физ.-мат. наук.-1961.-Т. 14.- №3.-С. 121-131.

14. Бармин, С.Р. Исследование переходных режимов на участке магистрального газопровода / С.Р. Бармин, Ю.И. Максимов, В.С. Шахиджанов // Газовая промышленность. 1966. - №1. - С. 29-30.

15. Баясанов, Д.Б. Автоматизация газорегуляторных станций магистральных газопроводов: монография / Д.Б. Баясанов, З.А. Керимов. Л.: Недра, 1969.-240 с.

16. Баясанов, Д.Б. Автоматическое управление магистральными газопроводами / Д.Б. Баясанов. Л.: Недра, 1964. - 436 с.

17. Баясанов, Д.Б. Некоторые особенности моделирования нестационарных процессов в газопроводах / Д.Б. Баясанов, З.Я. Быкова // Газовая промышленность. 1968. -№8. - С. 17-19.

18. Баясанов, Д.Б. Расчет и проектирование городских газовых сетей среднего и высокого давления / Д.Б. Баясанов, З.Я. Быкова. М.: Стройиздат,1972.-207 с.

19. Берман, Р.Я. Расчет режимов работы закольцованной системы газопроводов на ЭВМ / Р.Я. Берман, С.А. Бобровский, З.Т. Галиуллин // Газовая промышленность. 1966. —№12. - С. 14-16.

20. Бобровский, С.А. Вопросы гидравлического и термодинамического расчета газопроводов: дис. . канд. техн. наук / С.А. Бобровский. М., 1963. - 157 с.

21. Бобровский, С.А. Время перетекания газа из одного газгольдера в другой / С.А. Бобровский // Транспорт и хранение газа и нефти. Труды МИНХ и ГП. 1963. - Вып. 45. - С. 177-180.

22. Бобровский, С.А. Движение газа в газопроводах с путевым отбором / С.А. Бобровский, С.Г. Щербаков, М.А. Гусейнзаде. -М.: Наука, 1972. -272 с.

23. Бобровский, С.А. Неустановившиеся процессы в трубопроводах с путевым отбором / С.А. Бобровский, М.А. Гусейнзаде, С.Г. Щербаков // Труды МИНХ и ГЛ. 1971. - Вып. 97. - С. 20-21.

24. Бобровский, С.А. Применение метода последовательной смены стационарных состояний для решения задач о переходных процессах в газопроводах / С.А. Бобровский, В.И. Черникин // Изв. вузов. Нефть и газ. 1963. - №2. — С. 87-91.

25. Быкова, З.Я. Исследование нестационарного движения газа в городских газопроводах для диспетчеризации сетей высокого и среднего давления / З.Я. Быкова // Труды «Гипрониигаз». 1968. - Вып. 7. - С. 37-47.

26. Быкова, З.Я. Исследование нестационарных процессов в городских газопроводах: дис. . канд. техн. наук / З.Я. Быкова. -М., 1969. 177 с.

27. Васильев В.В. Неизотермическое течение газа в трубах / В.В. Васильев, Э.А. Бондарев, А.Ф. Воеводин, М.А. Каниболотский. Новосибирск: Наука, 1978. - 128 с.

28. Васильев, О.Ф. О газотермодинамическом расчете потоков в простых и сложных трубопроводах (постановка задачи) / О.Ф. Васильев, А.Ф. Воеводин // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1968. - Вып. 3. - №13. - С. 53-62.

29. Воеводин, А.Ф. Численный метод расчета неустановившихся потоков газа и жидкости в сложных системах трубопроводов и открытых русел: автореф. дис. . канд. техн. наук/ А.Ф. Воеводин.-Новосибирск, 1970. 17 с.

30. Галиуллин, З.Т. Некоторые вопросы неустановившегося течения газа в трубопроводах / З.Т. Галиуллин, В.И. Черникин // Изв. вузов MB и ССО СССР. Нефть и газ. 1960. -№12. - С. 113 -120.

31. Галиуллин, З.Т. Нестационарное движение газа в кольцевом газопроводе высокого давления / З.Т. Галиуллин, В.А. Трохин, Б.Л. Кривошеин, И.Е. Ходанович // Транспорт природного газа: Сб. науч. тр. / ВНИИ природ, газов. 1967. - Вып. 29/37. - С. 17-23.

32. Галиуллин, З.Т. Новые методы проектирования газонефтепроводов / З.Т. Галиуллин, В.И. Черникин. М., 1964. - 132 с.

33. Галиуллин, З.Т. О некоторых неустановившихся движениях газа в магистральных трубопроводах / З.Т. Галиуллин // Транспорт природного газа: Сб. науч. тр. / ВНИИ природ, газов. 1967. - Вып. 29/37. - С. 10-17.

34. Галиуллин, З.Т. Оптимизация технологических параметров трубопроводного транспорта газа и нефти: автореф. дис. . докт. техн. наук / З.Т. Галиуллин. -М., 1969. -35 с.

35. Гарляускас, А.И. О способах линеаризации уравнений неустановившегося движения газа в трубах / А.И. Гарляускас, В.И. Фейгин // Изв. вузов. Нефть и газ, 1976. -№1. - С. 62-66.

36. Гарляускас, А.И. Прикладные вопросы решения линеаризованныхуравнений неустановившегося движения газа в трубопроводах / А.И. Гарляу-скас, В.И. Фейгин, М.Е. Буланая // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1975. — №2. - С. 134 - 139.

37. Гинзбург, М.Я. Электрическое моделирование нелинеаризованных уравнений неустановившегося движения газа и оценка точности методов линеаризации / М.Я. Гинзбург // Газовая промышленность. 1962. - №6. - С. 35-39.

38. Гинцбург, Э.Я. Электрическое моделирование при расчете газовых сетей / Э.Я. Гинцбург // Газовая промышленность. 1968. - №8. - С. 20-22.

39. Голицына, М.Г. Перепуск газа из одного участка трубопровода в другой / М.Г. Голицына, Е.С. Калашникова, О.Н. Петрова // Материалы конф. Нефть и газ. -М., 1997. С. 245-246.

40. Грачев, В.В. Динамика трубопроводных систем / В.В. Грачев, С.Г. Щербаков, В.И. Яковлев. М.:Наука, 1987. - 467 с.

41. Громека, И.С. О скорости распространения волнообразного движения жидкостей в упругих трубках / И.С. Громека // Собр. соч. М.: Изд-во АН СССР. - 1952. - С. 172 - 183.

42. Гусейнзаде, М.А. Некоторые вопросы неустановившегося движения газа в газопроводе / М.А. Гусейнзаде // Сер. Академические чтения. -Вып. 25. М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. - 16 с.

43. Гусейнзаде, М.А. Неустановившееся движение нефти и газа в магистральных трубопроводах / М.А. Гусейнзаде, В.А. Юфин. М.: Недра, 1981.-232 с.

44. Гусейнзаде, М.А. Оценка места утечки газа в сложной газопроводной системе /М.А. Гусейнзаде, О.Н. Петрова. — М.: Изд-во «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2003. 32 с.

45. Гусейнзаде, М.А. Переходный режим течения газа в газопроводах / М.А. Гусейнзаде, М.Г. Голицына, М.С. Калашникова. -М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. ИМ. Губкина, 1999. 276 с.

46. Долетал, Ш. Линеаризация уравнений неустановившегося движения реального газа в трубах при политропическом процессе / Ш. Долешал // Изв. вузов. Нефть и газ. — 1963. —№ 1. С. 71-75.

47. Долешал, Ш. Некоторые задачи стационарного и нестационарного движения реальных газов в трубах: автореф. дис. . канд. техн. наук / Ш. Долешал. -М., 1963. 23 с.

48. Долешал, Ш. Общие уравнения дозвукового неустановившегося движения реальных газов в трубах / Ш. Долешал // Изв. вузов. Нефть и газ. -1962. -№10. -С. 71-76.

49. Жидкова, М.А. Линейная электрическая модель газопровода / М.А. Жидкова // Доклады АН УССР. 1960. - № 3. - С. 23-27.

50. Жидкова, М.А. Трубопроводный транспорт газа / М.А. Жидкова. -Киев, 1973.-142 с.

51. Жуковская, З.И. Основы теории расчета магистральных газопроводов / З.И. Жуковская. Минск, 1971. - 223 с.

52. Жуковская, З.И. Расчет и проектирование магистральных газопроводов / З.И Жуковская. Минск, 1966. - 212 с.

53. Жуковский, Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах /Н.Е. Жуковский. -М.-Л.: Гостехиздат, 1949. 103 с.

54. Иванов, A.B. Специализированные средства вычислительной техники для газовой промышленности / A.B. Иванов, Ф.Г. Темпель // Автоматизация и телемеханизация в газовой промышленности. М., 1970. - С. 29 - 34.

55. Калашникова, Е.С. Вариационный метод моделирования задач транспорта газа / Е.С. Калашникова//Математика. Компьютер. Образование:сб.трудов -М.: Прогресс-традиция. 1998. -№5. - С. 52-56.

56. Калашникова, Е.С. Переходные процессы в трубопроводном транспорте: автореф. дис. . канд. техн. наук/Е.С. Калашникова. М., 2000. -23 с.

57. Калашникова, Е.С. Приближенное решение задач переходного режима течения газа в трубопроводах / Е.С. Калашникова // Газовая промышленность. 1998.-№3. - С. 11-12.

58. Карпова, H.A. Исследования параметров нестационарной газопередачи и выбор оптимально технологического режима работы магистральных газопроводов: автореф. дис. . канд. техн. наук / H.A. Карпова. М., 1970.-20 с.

59. Карпова, H.A. О нестационарных режимах работы магистрального газопровода при остановках промежуточных компрессорных станций / H.A. Карпова, З.Т. Галиуллин, И.Е. Ходанович // Газовая промышленность. -1968. -№10.-С. 22-23.

60. Картвелишвили, H.A. Неустановившиеся режимы в силовых узлах гидроэлектрических станций / H.A. Картвелишвили. М—Л.: Госэнергоиз-дат, 1951.

61. Козобков, A.A. Исследование вибраций технологических трубопроводов: дис. . канд. техн. наук/ A.A. Козобков. -М., 1962.

62. Козобков, A.A. Электрическое моделирование вибраций трубопроводов / A.A. Козобков, А.И. Коппель, A.C. Мессерман. -М., 1974. 168 с.

63. Кривошеин, Б.Л. Расчет пускового режима газопровода / Б.Л. Кри-вошеин, В.П. Радченко, И.Е. Ходанович // Газовая промышленность». 1968. -№12.-С. 7-10.

64. Левин, A.M. Гидравлический расчет закольцованных газовых сетей низкого давления / A.M. Левин, В.А. Смирнов // Строительство трубопроводов. 1961. - №8. - С. 15-18.

65. Левин, A.M. Методика расчета аккумулирующей способности газопровода / A.M. Левин // Работа и конструкции газовых печей. Киев, 1953. - С. 28-40.

66. Левин, A.M. Расчет многокольцевых городских газовых сетей на электронной вычислительной машине / A.M. Левин, В.А. Смирнов, А .Я. Черкасова//Газовая промышленность. 1961. -№11. - С. 33-35.

67. Лурье, А.И. Операционное исчисление и его приложения к задачам механики / А.И. Лурье. 2-е изд. - Л.-М., 1950. - 431 с.

68. Лурье, М.В. Задачник по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа: учеб. пособие для вузов / М.В. Лурье. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. - 349 с.

69. Лурье, М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: учеб. пособие / М.В. Лурье. — М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. -336 с.

70. Лурье, М.В. Об условии изотермичности при исследовании неустановившихся процессов в газопроводах / М.В. Лурье // Изв. вузов. Энергетика. 1976. - №7. - С. 147-151.

71. Макаров, Г.И. Протяженные разрушения магистральных газопроводов / Г.И. Макаров; под ред. А.Д. Седых. М.: Academia, 2002. - 208 с.

72. Макаров, Г.И. Сопротивляемость магистральных газопроводов распространению протяженных разрушений: дис. . докт. техн. наук / Г.И. Макаров. -М., 1989.-310 с.

73. Максимов, Ю.И. Выбор начальных условий при расчетах нестационарного течения газа / Ю.И. Максимов, B.C. Шахиджанов, А.И. Корчагин, Н.А. Феофанова // Газовая промышленность. 1966. - №7. - С. 22 - 23.

74. Максимов, Ю.И. Имитационные модели оперативного планирования и управления магистральным транспортом газа / Ю.И. Максимов. Новосибирск: Наука, 1982. - 198 с.

75. Максимов, Ю.И. Пример расчета на быстродействующей вычислительной машине нестационарного движения газового потока / Ю.И. Максимов // Газовая промышленность. 1962. - №10. - С. 49 - 51.

76. Минский, Е.М. О расчете нестационарного течения газа по линейным участкам магистрального газопровода с расположенными между ними компрессорными станциями / Е.М. Минский, Ю.И. Максимов // Газовая промышленность. 1964. - №12. - С. 37-40.

77. Минский, Е.М. Основы расчета сложных газосборных сетей на электронных вычислительных машинах / Е.М. Минский, Ю.И. Максимов // Газовая промышленность. 1962. - №10. - С. 35-37.

78. Минский, Е.М. Применение электронных вычислительных машин для расчета некоторых случаев нестационарного движения газа в трубах на быстродействующих вычислительных машинах / Е.М. Минский, Ю.И. Максимов // Газовая промышленность. 1961. - №9. - С. 46-49.

79. Мовсесян, JI.A. К вопросу об инерционном сопротивлении магистральных трубопроводов / JI.A. Мовсесян // Изв. АН АрмССР. Сер. физ.-мат. наук. 1960. - Т. 13. - №4. - С. 37-42.

80. Мовсесян, JI.A. К теории неустановившегося движения реальной сжимаемой жидкости в длинных трубопроводах / JI.A. Мовсесян // Изв. АН АрмССР. Сер. физ.-мат. наук. 1961. - Т. 14. - №3. - С. 139-148.

81. Мовсесян, JI.A. Неустановившееся движение вязкого газа в длинных трубопроводах: автореф. дис. . канд. техн. наук / JI.A. Мовсесян. М., 1964.-21 с.

82. Мовсесян, JI.A. О неустановившемся движении сжимаемой жидкости в длинных трубопроводах / JI.A. Мовсесян // Инженерно-физич. журн. 1961. -№1. -С. 22-26.

83. Мостков, М.А. Расчёты гидравлического удара / М.А. Мостков, A.A. Башкиров; под ред. В.А. Орлова. -М. -Д.: Госэнергоиздат, 1952. 200 с.

84. Овсянников, JI.B. Лекции по основам газовой динамики / Л.В. Овсянников. М.: Наука, 1981. - 368 с.

85. Петрова, О.Н. Неустановившееся движение газа в сложных системах магистральных трубопроводов: дис. . канд. техн. наук / О.Н. Петрова. — М., 1971.-126 с.

86. Пивовар, Л.Н. Расчет времени опорожнения участка газопровода / Л.Н. Пивовар //Нефтяная и газовая промышленность. -1979. -№4. С. 37-40.

87. Пятакова, О.Н. Об определении места утечки газа в газопроводе и о ее компенсации / О.Н. Пятакова, Т.С. Соболева // Нефть и газ. 1997. - С. 241-244.

88. Радченко, В.П. Решение задач нестационарного неизотермического движения газа в трубопроводах с помощью ЭВМ: автореф. дис. . канд. техн. наук / В.П. Радченко. М., 1970. - 21 с.

89. Рено дон, А. Системы и методы моделирования в применении к расчетам магистральных и распределительных газопроводов. Техника зару-беж. газ. пром-ти / А. Ренодон // Докл. и реф. УП Междунар. газ. конгресса. -М.: Гостоптехиздат, 1960. 22 с.

90. Селезнев, В.Е. Основы численного моделирования магистральных трубопроводов / В.Е. Селезнев, В.В. Алешин, С.Н. Прялов; под ред. В.Е. Селезнева. -М.: КомКнига, 2005. -495 с.

91. Синельникова, О.Л. Изменение давления в магистральном газопроводе при неустановившемся течении газа / ОЛ. Синельникова // Газовая промышленность. 1958. - №5. - С. 48-50.

92. Синельникова, ОЛ. Преодоление суточных «пик» расхода газа: автореф. дис. . канд. техн. наук / ОЛ. Синельникова. -М., 1952.-23 с.

93. Смирнов, В.А. Расчет тупиков газопроводов / В.А. Смирнов, Н.И. Никитин // Газовая промышленность. 1959. — №11. - С. 31-34.

94. Смирнов, Д.Н. Гидравлический удар в напорных водоводах / Д.Н. Смирнов, Л.Б. Зубов. -М.: Стройиздат., 1975. 125 с.

95. Страхович, К.И. Прикладная газодинамика / К.И. Страхович. Л.-М.: ОНТИ, 1937.-300 с.

96. Сулейманов, В.А. Численное решение уравнений неустановившегося движения газа в длинных трубопроводах методом характеристик / В.А. Сулейманов // Приближенные методы анализа и их приложения: сб. СЭИ СО АН СССР. Иркутск, 1984. - Вып. 16. - С. 37-43.

97. Сулейманов, В.А. Численный гидравлический расчет опорожнения газопровода через факельное устройство / В.А. Сулейманов // Изв. вузов. Нефть и газ. 1988. - №5. - С. 65-71.

98. Сухарев, М.Г. Инвариантные решения уравнений, описывающих движение жидкости и газа в длинных трубопроводах / М.Г. Сухарев // Докл. АН СССР. 1967. - Т. 175. - №4. - С. 781-784.

99. Сухарев, М.Г. Исследования и оптимизация систем транспорта газа: дис. докт. техн. наук/М.Г. Сухарев. -М., 1972.

100. Сухарев, М.Г. О некоторых неустановившихся течениях газа в длинных трубопроводах / М.Г. Сухарев // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1968. - №6. - С. 108-114.

101. Сухарев, М.Г. Расчеты систем транспорта газа с помощью вычислительных машин/М.Г. Сухарев, E.P. Ставровский. -М., 1971.-206 с.

102. Темпель, Ф.Г. Автомодельные задачи для одного класса уравнений математической физики / Ф.Г. Темпель // Изв. АН УзССР. Сер. тех. наук. 1969. -№1. - С. 59-64.

103. Темпель, Ф.Г. Влияние места привязки параллельного газопровода на аккумулирующую способность основного газопровода / Ф.Г. Темпель // Газовая промышленность. 1958. - №5. - С. 45-47.

104. Темпель, Ф.Г. Выбор рациональной технологической схемы транспорта газа / Ф.Г. Темпель // Разраб. газ. мест-ний и транспорт газа. Л.,1970.-С. 196-214.

105. Темпель, Ф.Г. К вопросу о нестационарном режиме газопередачи: автореф. дис. . канд. техн. наук / Ф.Г. Темпель. -М., 1959. 16 с.

106. Темпель, Ф.Г. К вопросу о применении методов и средств вычислительной техники для диспетчеризации систем дальнего газоснабжения / Ф.Г. Темпель, A.B. Иванов. -М., 1964. 9 с.

107. Темпель, Ф.Г. К методике решения некоторых квазилинейных уравнений математической физики / Ф.Г. Темпель // Разработка газ. мест-ний.-Л., 1969.-С. 161-168.

108. Темпель, Ф.Г. Метод приближенного решения некоторых квазилинейных уравнений математической физики / Ф.Г. Темпель, В.И. Толстова // Мат-лы по геологии, добыче и транспорту природ, газа в Средн. Азии. -Ташкент, 1965.-С. 172-177.

109. Темпель, Ф.Г. Метод решения некоторых квазилинейных уравнений математической физики / Ф.Г. Темпель // Журнал вычислит, математики и мат. физики. 1966. - Т. 6. - С. 175-177.

110. Темпель, Ф.Г. Метод решения одного класса систем нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных / Ф.Г. Темпель // Изв. АН УзССР. 1962. - №9. - С. 15-20.

111. Темпель, Ф.Г. Методические указания по проектированию технологического процесса транспорта газа в трубопроводных системах с учетом нестационарности режима газопотребления во времени / Ф.Г. Темпель // Экон. рефератив. сборник. 1968. -№4. - С. 42-49.

112. Темпель, Ф.Г. Механика газовых потоков в трубах. (Прикладные аспекты) / Ф.Г. Темпель. Л., 1972. - 213 с.

113. Темпель, Ф.Г. Моделирование гидрогазодинамических процессов, протекающих в сложных трубопроводных системах / Ф.Г. Темпель, A.B. Иванов, В.А. Васильев // Геология, добыча и транспорт природного газа / СредазНИИГаз. Ташкент, 1965. - С.37-45.

114. Темпель, Ф.Г. Моделирование нестационарных процессов движения газа в магистральном трубопроводе / Ф.Г. Темпель, A.B. Иванов // Газовое дело. 1962. - №9. - С. 15-20.

115. Темпель, Ф.Г. Моделирование процесса аккумуляции в магистральном газопроводе / Ф.Г. Темпель // Газовая промышленность. 1956. -№7. - С. 32-36.

116. Темпель, Ф.Г. Некоторые автомодельные задачи движения газа в трубопроводе / Ф.Г. Темпель, Ф.Б. Абуталиев, P.C. Буханцева, Б. Мосолов // Изв. АН УзССР. 1962. - №6. - С. 35-40.

117. Темпель, Ф.Г. Некоторые методические указания по прогнозированию режимов газопередачи / Ф.Г. Темпель, В.М. Маслов // Разраб. газ. мест-ний и транспорт газа. JL, 1970. - С. 151-183.

118. Темпель, Ф.Г. Некоторые методические указания по расчету технологического процесса транспорта газа / Ф.Г. Темпель // Разработка газ. мест-ний. Л., 1969. - С. 96-104.

119. Темпель, Ф.Г. Новый метод решения некоторых квазилинейных уравнений математической физики / Ф.Г. Темпель // Мат-лы к науч. сес. по вопр. геологии, добычи и транспорта газа в Средн. Азии. Ташкент, 1966. -С. 112-119.

120. Темпель, Ф.Г. О гидравлическом режиме магистрального газопровода / Ф.Г. Темпель // Газовое дело. 1965. - №2. - С. 12 -14.

121. Темпель, Ф.Г. О методике расчета аккумулирующей способности магистрального газопровода / Ф.Г. Темпель // Газовая промышленность. -1956.-№3.-С. 29-32.

122. Темпель, Ф.Г. О расчете магистрального газопровода при уеловии нестационарности режима газопередачи / Ф.Г. Темпель, И.Е. Ходанович //Газовая промышленность. 1959. - №2. - С. 49-54.

123. Темпель, Ф.Г. Об автомодельных движениях газа в трубопроводах / Ф.Г. Темпель, И.Е. Ходанович // Транспорт природного газа. -М., 1960. -С. 50-59.

124. Темпель, Ф.Г. Об одной автомодельной задаче движения капельной жидкости в трубопроводе / Ф.Г. Темпель // Докл. АН УзССР. 1961. -№1. - С.41-44.

125. Темпель, Ф.Г. Оценка аккумулирующей способности магистрального газопровода / Ф.Г. Темпель // Нефтяное хозяйство. 1953. - №10. -С. 49-54.

126. Темпель, Ф.Г. Технология режима газопередачи / Ф.Г. Темпель, В.М. Маслов. Л., 1974. - 110 с.

127. Темпель, Ф.Г. Технология транспорта газа. (Основы рачета и управления) / Ф.Г. Темпель. Л.: Недра, 1976. - 279 с.

128. Требин, Ф.А. Изотермическое течение газа в трубах / Ф.А. Тре-бин, С.А Христианович, В.И. Черникин // Изв. АН СССР. Отд-ние техн. наук. -1945.-№9.-С. 845-856.

129. Хачатурян, С.А. Моделирование газодинамических процессов в трубопроводах нефтепромысловых компрессоров / С.А. Хачатурян. М., 1980.-35 с.

130. Ходанович, И.Е. Аналитические основы проектирования и эксплуатации магистральных газопроводов / И.Е. Ходанович. М.: Гостоптех-издат, 1961. — 128 с.

131. Ходанович, И.Е. Гидравлический расчет магистральных газопроводов и их систем / И.Е. Ходанович, Е.М. Минский, Ф.Г. Темпель // Докл. Комитету экспертов по газу ЕЭК ООН. М., 1962. - 24 с.

132. Ходанович, И.Е. Изменение давления по длине газопровода при неустановившемся движении газа / И.Е. Ходанович, В.А. Мамаев, Н.В. Нефелова, Г.Н. Ганчева // Транспорт природного газа: Сб. науч. тр. / ВНИИ природ, газов. 1960. - Вып. №8. - С. 14-26.

133. Ходанович, И.Е. Изучение закономерностей изменения давления и расхода газа по длине газопровода при нестационарном движении / И.Е. Ходанович // Транспорт газа. М., 1961. - С. 3-27.

134. Ходанович, И.Е. Метод приближенного расчета газопроводного кольца высокого давления / И.Е. Ходанович, Ф.Г. Темпель // Газовая промышленность. 1960. -№12. -С. 39-42.

135. Ходанович, И.Е. Методика расчета аккумулирующей способности газопровода с учетом скорости распространения фронта волны давления. / И.Е. Ходанович, Ф.Г. Темпель // Транспорт газа. -М., 1961. С. 50-57.

136. Ходанович, И.Е. Моделирование нестационарных процессов движения газа в магистральном трубопроводе / И.Е. Ходанович, Ф.Г. Темпель // Газовая промышленность. — 1959. №8. - С. 34-39.

137. Ходанович, И.Е. Неизотермическое течение реального газа в газопроводе при переменном значении коэффициента теплопередачи / И.Е. Ходанович, З.Т. Галиуллин, Б.Л. Кривошеин // Транспорт газа. М., 1964. — С. 38-43.

138. Ходанович, И.Е. О некоторых расчетах газопроводов при нестационарном движении / И.Е. Ходанович, В.А. Мамаев // Транспорт природного газа: Сб. науч. тр. / ВНИИ природ, газов. 1959. - Вып. №5 (13). - С. 214228.

139. Ходанович, И.Е. О режиме давления на газопроводе при заполнении его газом / И.Е. Ходанович, Н.В. Нефелова // Транспорт природного газа: Сб. науч. тр. / ВНИИ природ, газов. 1957. - Вып. №1 (9). - С. 10-16.

140. Ходанович, И.Е. Об изменении давления газа на конце газопровода в период его опорожнения / И.Е. Ходанович // Газовая промышленность. 1956.-№2.-С.31-33.

141. Ходанович, И.Е. Тепловые режимы магистральных газопроводов

142. И.Е. Ходанович, Б.Л. Кривошеин, Р.Н. Бикчентай. М.:Недра, 1971. - 216 с.

143. Христианович, С.А. Основы газовой динамики / С.А. Христианович, Ф.И. Франкль, Р.Н. Алексеева. -М.: ЦАГИ, 1938. 112 с.

144. Цатурян, С.И. К задаче о неустановившемся движении газа в длинных газопроводах при переменном расходе его на конце трубы / С.И. Цатурян // Вестник Моск. ун-та. Математика механика. - 1969. - №1. - С. 76-85.

145. Чаплыгин, С.А. О газовых струях: дис. . докт. техн. наук / С.А. Чаплыгин. 1902.

146. Чарный, И.А. Краткий курс газовой динамики / И.А. Чарный. -. М„ 1960.-115 с.

147. Чарный, И.А. Некоторые задачи неустановившегося движения газа в газопроводах / И.А. Чарный // Труды ВНИИГАЗ. М.: Гостоптехиздат, 1951.

148. Чарный, И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах / И.А. Чарный. М.: Недра, 1975. - 296 с.

149. Чарный, И.А. Основы газовой динамики / И.А. Чарный. — М.: Гостоптехиздат, 1961. 199 с.

150. Щербаков, С.Г. Влияние сосредоточенных отборов на неустановившийся процесс в газопроводах / С.Г. Щербаков, С.А. Бобровский, М.А. Гусейнзаде // Труды МИНХ и ГЛ. 1971. - Вып. 97. - С. 25-26.

151. Щербаков, С.Г. Неустановившееся движение газа в газопроводах при путевом отборе / С.Г. Щербаков, С.А. Бобровский, М.А. Гусейнзаде // Тематические научно-технические обзоры ВНИИОЭНГ. М., 1969.

152. Щербаков, С.Г. Неустановившийся процесс в газопроводе после включения отбора газа / С.Г. Щербаков, О.Н. Петрова // Труды МИНХ и ГП. -1971.-Вып. 97.-С. 30-31.

153. Щербаков, С.Г. Определение аварийного состояния газопровода / С.Г. Щербаков, С.А. Бобровский // Тематические научно-технические обзоры ВНИИОЭНГ.-М, 1970.

154. Щербаков, С.Г. Определение среднего давления газа в магистральном газопроводе / С.Г. Щербаков, С.А. Бобровский // Газовая промышленность. 1968. - №8. - С. 21-22.

155. Щербаков, С.Г. Распределение давления и расхода в газопроводе при путевых отборах на отдельных участках / С.Г. Щербаков // Труды МИНХ иГП. 1971. - Вып. 97. - С. 24-25.

156. Щербаков, С.Г. Распределение давления и расхода с непрерывным путевым отбором газа / С.Г. Щербаков // Труды МИНХ и ГП. 1971. -Вып. 97.-С. 24.

157. Щербаков, С.Г. Теоретические исследования движения газа и жидкости в трубопроводах с путевыми отборами и аварийными утечками: дис. . докт. техн. наук / С.Г. Щербаков. -М., 1972.

158. Яблонский, B.C. Проектирование нефтегазопроводов / B.C. Яблонский, В.Д. Белоусов. -М., 1959.

159. Яковлев, Е.И. Некоторые вопросы расчетов нестационарных режимов в магистральных газопроводах: автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1968.-22 с.

160. Гидродинамические процессы в сложных трубопроводных системах / М.А. Гусейнзаде и др.. -М.: Недра, 1991. 164 с.

161. Исследование гидравлических режимов кольцевого газопровода Московской области / И.Е. Ходанович и др. // ЦНТИ Мингазпром. 1967. -№8.-С. 31-35.

162. Некоторые вопросы проектирования газопроводов / В.И. Черникин и др. // Развитие газовой промышленности в СССР. — М.: Гостоптехиз-дат, 1960. С.257-293.

163. Некоторые математические модели нестационарного течения газа в магистральных трубопроводах / Б.Л. Кривошеин и др. // Известия АН СССР. Разд. Энергетика и транспорт. 1974. - №6. - С. 112-120.

164. Результаты исследования аварийных режимов газопроводов на линейной электромодели / И.Е. Ходанович и др. // Транспорт природного газа: Сб. науч. тр. / ВНИИ природ, газов. 1967. - Вып. 29/37. - С. 61-85.

165. Сложные трубопроводные системы / В.В. Грачев и др.. М.: Недра, 1982.-410 с.

166. Трубопроводные системы энергетики: модели, приложения, информационные технологии / A.A. Атавин и др.; под общ. ред. М.Г. Сухарева. М.: ГУЛ Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000.-320 с.

167. Трубопроводный транспорт газа / С.А. Бобровский и др.. М.: Наука, 1976.-495 с.

168. Численные решения уравнений, описывающих неизотермическое течение газа в трубопроводах / Б.Л. Кривошеин и др. // Инженерно-физич. журн. 1969. - №4. - С. 15-19.

169. Электрическое моделирование компрессорных станций / A.A. Козобков и др.. -М.:Недра, 1971.

Информация о работе

Некляев, Алексей Васильевич
кандидата технических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.19

Диссертация

Теория и расчет истечения газа из газопровода высокого давления в штатных и аварийных ситуациях - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы