Надежность кольцевых сетей

Надежность тупиковых сетей

О надежности газовых сетей можно судить, прежде всего, по их структуре (конфигурации). Существуют две характерные структуры газопроводов: тупиковая и кольцевая.

Тупиковая разветвленная сеть представляет собой «Дерево». Роль ствола выполняет цепочка последовательно соединенных участ­ков и элементов оборудования главной наиболее нагруженной магист­рали от точки питания до наиболее удаленной точки или потребителя. Главная магистраль прокладывается вблизи основных потребителей. От главной магистрали, как от ствола дерева, отходят ответвления, которые представляют собой также цепи последовательно соединенных участков. К каждому потребителю имеется единственный путь потока газа.

К полному отказу тупиковой сети приводят лишь отказы головного участка ствола. Отказы других участков и головных участков ответвлений приводят к существенным нарушениям работы сети, в результате которых прекращается подача газа значительной части потребителей. Но при этом некоторая часть потребителей будет получать газ в необходимом количестве, и не будет ощущать ущерб от аварийных ситуаций сети. Отказы в участках ответвлений приводят к незначительным нарушениям системы газоснабжения и отражаются на обеспечении газом наименьшего количества потребителей.

Таким образом, с точки зрения надежности участки тупиковой сети неравноценны. Для возможности расчета показателей надежности системы отказом системы принято считать такое ее состояние, когда хотя бы один потребитель отключен от сети и не получает газ.

Надежность (вероятность безотказной работы) тупиковых сетей составляет около 0,95, т.е. из ста систем газоснабжения за десятилетний период эксплуатации откажет от двух до пяти систем. Следовательно, тупиковые сети высокого (среднего) давления можно проектировать только для поселков и небольших городов. Причем следует учитывать, что с увеличением длительности эксплуатации системы вероятность ее отказов растет. Поэтому желательно предусматривать при развитии и реконструкции сети возможность повышения ее надежности кольцеванием или дублированием наиболее ответственных участков.

Надежность подачи газа отдельным потребителям тупиковой сети определяется как произведение вероятностей безотказной работы всех последовательно соединенных элементов системы от источника питания до данного потребителя по формуле (2.7).

Основное отличие кольцевых сетей от тупиковых заключается в том, что они состоят из замкнутых контуров, в результате чего газ может поступать к потребителям по двум или нескольким линиям.

Надежность кольцевой сети достигает 0,9988, что значительно выше надежности тупиковое сети (0,95), т.к. кольцевая сеть имеет резервирующие элементы – замыкающие участки. При отказе одного из элементов сети, расположенного на расчетном пути движения газа к потребителю, возникает другой путь движения газа через резервирующий элемент. Обычно резервный путь оказывается длиннее расчетного пути и для преодоления гидравлических сопротивлений на нем необходимо располагать дополнительным давлением.

Кольцевание сети, само по себе не может обеспечить достаточно надежного газоснабжения. Структурный резерв должен сопровождаться резервом мощности (пропускной способности), который создается во время проектирования сетей и выражается в запасах диаметров труб сети. Диаметры труб сети подбирается по расчетным расходам с оставлением некоторого резерва давления, и проверяют их достаточность в аварийных гидравлических режимах.

Сеть высокого (среднего) давления резервируется путем коль­цевания и дублирования отдельных участков. В результате образуется кольцевая сеть, которая содержит основные и второстепенные контуры. Основные контуры должны объединять источники питания и охватывать весь город. Второстепенные контуры образуются при сое­динении перемычками главных магистралей. Сети высокого (среднего) давления малых и средних городов обычно состоят из одного или нескольких колец и только у больших и крупных городов они представляют собой многокольцевые системы.

Кольцевая сеть низкого давления имеет ряд отличий от сети высокого (среднего) давления:

- большое количество точек питания, соответствующее числу ГРП;

- ГРП располагаются, как правило, в центрах своих зон, сеть достаточно равномерно простирается во все стороны от ГРП и протяженность от точек питания до концевых точек невелика (до 1000 м);

- сеть низкого давления представляет собой низший уровень городских газопроводов, следовательно, надежность газоснабжения коммунально-бытовых потребителей, присоединенных к ней, зависит и от надежности элементов сетей высокого (среднего) давления, по которым газ движется от ГPC до сетевых ГРП;

- большая часть ремонтов сети низкого давления производится под газом без выключения участков из сети и без отключения потребителей.

Учитывая изложенные особенности, сети низкого давления следует выполнять смешанной конфигурации с кольцеванием только основных трубопроводов, включающих головные участки, выходящие из ГРП.

Большое значение для повышения надежности газоснабжения потребителей от сетей всех давлений имеет рациональное секционирование кольцевых газопроводов с помощью задвижек.