БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Тищик Сергій Миколайович

УДК 696.2: 622.691

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОЗПОДІЛУ ПРИРОДНОГО ГАЗУ В УМОВАХ ОБМЕЖЕНИХ ПОСТАЧАНЬ

05.23.03 – Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Макіївка – 2003

Дисертація є рукописом.

Роботу виконано в Донбаській державній академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Губар Валентин Федорович, Донбаська державна академія будівництва і архітектури, завідувач кафедри “Теплотехніка, теплогазопостачання та вентиляція”

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Соколов Володимир Ілліч, Східноукраїнський національний університет ім. В.Даля, кафедра “Гідрогазодинаміка” (м.Луганськ);

кандидат технічних наук, професор Шишко Геннадій Григорович, Київський національний університет будівництва і архітектури, завідувач кафедри “Енергоресурсозбереження”.

Провідна установа: Харківська державна академія міського господарства Міністерства освіти і науки України, кафедра “Експлуатація газових і теплових мереж”.

Захист відбудеться 18 вересня 2003 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12.085.01 Донбаської державної академії будівництва і архітектури за адресою: 86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2, перший учбовий корпус, зала засідань.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донбаської державної академії будівництва і архітектури (86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2).

Автореферат розіслано 6 серпня 2003р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., доцент Югов А.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Питома вага споживання природного газу завдяки його високим експлуатаційним характеристикам у паливному балансі України неухильно зростає. Тому рівень надійності паливопостачання споживачів у цілому залежить від того, наскільки ефективно вирішено проблему забезпечення безперервного газопостачання.

Надійність газопостачання тісно пов'язана з вирішенням питань регулювання нерівномірності газоспоживання, що властива всім споживачам природного газу.

Особливу складність представляє покривання пікових витрат газу, що виникають при різкому похолоданні. При цьому складаються диспетчерські графіки лімітних обмежень буферних споживачів. Звести до мінімуму збитки, що завдаються через недопоставки палива в умовах лімітних обмежень, можна в результаті забезпечення взаємопогоджуваних режимів газоспоживання в системах розподілу природного газу. Дані режими досягаються складанням і реалізацією оптимального диспетчерського графіка вилучення і компенсації газу з використанням буферних споживачів..

На сьогодні немає рекомендацій з вибору кількості черг обмеження, немає алгоритмів складання програм розрахунків на ЕОМ графіків розподілу природного газу.

У зв'язку з цим актуальним є підвищення ефективності розподілу природного газу шляхом розроблення методики вибору кількості черг обмеження, визначення їх тривалостей, при яких досягатиметься найкраща апроксимація газоспоживання комунально-побутового сектору для аналізованого періоду часу, а також розробки алгоритму складання графіків лімітних обмежень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні дослідження теоретичного і прикладного характеру виконувалися в рамках проекту за завданням Міністерства освіти і науки України №Д2-3-03 "Створення теоретичних та технологічних засад розробки систем автономного теплопостачання" (№ держ. реєстрації 0103U000585), держбюджетної науково-дослідної теми ДО3-08-01 "Розробка і удосконалення екологічних процесів утилізації теплоти та використання нетрадиційних джерел енергії" (№ держ. реєстрації 0102U002850) і госпдоговірної науково-дослідної теми 102-01 "Экотер" "Дослідження температурного режиму житлових будинків в умовах обмежених постачань природного газу" (№ держ. реєстрації 0102U002851).

Мета роботи. Підвищення стійкості функціонування систем газопостачання міст в умовах обмежених постачань природного газу шляхом розроблення, наукового обґрунтування і реалізації на практиці методики регулювання нерівномірності газоспоживання комунально-побутовим сектором з використанням буферних споживачів.

Поставлена мета досягається за рахунок вирішення таких завдань:

- встановити залежність газоспоживання на комунально-побутові потреби від температури зовнішнього повітря з використанням місячних витрат газу;

- експериментально встановити вплив температури зовнішнього повітря на побутове споживання природного газу в житлових будинках;

- розробити математичну модель побудови графіка витрати газу на комунально-побутове споживання по тривалості стояння температур зовнішнього повітря за аналізований період часу;

- оптимізувати вибір кількості черг обмеження;

- розробити алгоритм розрахунку, виконати його програмну реалізацію і зробити чисельне дослідження з визначення тривалості черг обмеження споживачів газу;

- розробити і впровадити у виробництво комплексну програму розрахунку на ЕОМ параметрів графіків розподілу природного газу.

Об'єкт дослідження. Режими газоспоживання в міських системах газопостачання.

Предмет дослідження. Моделі витрат природного газу на комунально-побутове споживання в залежності від тривалості стояння температури зовнішнього повітря з наростаючим підсумком.

Наукова новизна отриманих результатів:

- залежність витрати газу в житлових будинках на побутове споживання від температури зовнішнього повітря;

- аналітичні рівняння, використовувані при побудові графіка витрати газу на комунально-побутове споживання в залежності від тривалості стояння температур зовнішнього повітря з наростаючим підсумком;

- математична модель визначення тривалості і вибору кількості черг вилучення і компенсації природного газу споживачам;

- методика розрахунку на ЕОМ графіка лімітних обмежень в умовах дефіциту газу.

Практичне значення отриманих результатів:

- підвищено стійкість газопостачання комунально-побутових і промислових споживачів природного газу в умовах лімітних обмежень за рахунок перерозподілу потоків газу;

- розроблено програму на ЕОМ зі складання графіка лімітних обмежень, застосування якої забезпечує оптимізацію формування й оперативне коригування диспетчерських графіків розподілу природного газу;

- результати роботи впроваджено у ВАТ “Донецькоблгаз”.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації викладено й обговорено на VII Міжнародній науково-технічній конференції “Машинобудування і техносфера на рубежі XXI століття” (Севастополь, 2000р.); на Першій міжнародній науковій конференції “Раціональне використання природних ресурсів. Проблеми екології, енергозбереження, економіки освіти та інформації в умовах ринкових відносин” (Черкаси, 2001р.); на I, II Міжнародних наукових конференціях студентів, аспірантів і молодих учених “Будівлі та споруди із застосуванням нових конструкцій та матеріалів” (Макіївка, 2002р., 2003р.); на II Міжнародній науково-практичній конференції “Сталий розвиток міст. Проблеми та перспективи енерго-, ресурсозбереження житлово-комунального господарства” (Харків, 2003р.); на ХХVІ, XXVII науково-технічних конференціях студентів і аспірантів Донбаської державної академії будівництва й архітектури (Макіївка, 2000р.,2001р.).

Особистий внесок здобувача. Використані в дисертаційній роботі результати отримані здобувачем самостійно. Особистий внесок автора полягає в наведеному нижче:

- сформульовано постановку завдань дослідження;

- розроблено експериментальну установку з обліку газу й організовано її монтаж;

- проведено чисельно-експериментальні дослідження залежності витрати газу від температури зовнішнього повітря;

- здійснено моделювання газоспоживання комунально-побутовим сектором;

- запропоновано методику і розроблено програмне забезпечення для складання графіків розподілу природного газу.

Автор брав також особисту участь у впровадженні результатів досліджень у виробництво.

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 7 статтях у науково-технічних журналах і збірниках наукових праць.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку літературних джерел і п'яти додатків. Повний обсяг дисертації складає 153 сторінки. Дисертація містить 114 сторінок машинописного тексту, 17 рисунків, 22 таблиці, 101 посилання на роботи вітчизняних і закордонних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми; сформульовано мету та завдання досліджень, наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів; наведено дані про апробацію роботи і публікації за темою дисертації.

В першому розділі розглянуто питання оперативного керування системами розподілу природного газу і покривання нерівномірності газоспоживання. Дослідженням в області оперативного керування системами розподілу природного газу, а також питанням покривання нерівномірності газоспоживання присвячено роботи А.Р. Владимирова, В.Ф. Губаря, П.М. Єніна, В.І. Захарова, О.О. Іоніна, В.Ф. Іродова, І.І. Капцова, А.Г. Ляукониса, М.Я. Розкіна, В.А. Смирнова, В.І. Соколова, Л.Я. Фурмана, Г.Г. Шишка, P.N.Ross. Відзначається, що найбільш складними є періоди значних похолодань, коли різко зростає витрата газу на опалювальні потреби. У ці періоди міські системи газопостачання випробують найбільші навантаження. При дефіциті газу й обмеженні його постачань споживачам перед газовими господарствами ставиться завдання розподіляти виділені ліміти природного газу між споживачами, використання яких дозволить досягти найвищого економічного і соціального ефекту у розвитку для народного господарства.

Розв’язання цього завдання може бути виконано в два етапи:

- прогнозування витрат газу споживачами;

- визначення збитку від обмеження постачань газу і вибір черговості обмеження споживачів.

При прогнозуванні витрат газу на комунально-побутове споживання враховується основний метеорологічний фактор - температура зовнішнього повітря. З проведеного аналізу літературних джерел випливає, що залежність витрат газу від температури зовнішнього повітря приймається лінійною. Рекомендується споживачів-регуляторів вибирати, виходячи з ефективності використання того або іншого виду палива на підприємстві, і складати графік лімітних обмежень найменш ефективних споживачів, що забезпечить мінімізацію збитку, заподіюваного народному господарству від недопоставки природного газу.

Для визначення пікових витрат газу М.Я. Розкін пропонує використовувати графік витрати газу за тривалістю стояння температур зовнішнього повітря, а графік лімітних обмежень доповнити графіком повернення (компенсації) природного газу при наявності надлишків газу, що не може бути раціонально використаний на потреби комунально-побутового сектору.

Аналітично пікові витрати газу визначаються з використанням узагальненої залежності витрати газу на комунально-побутове споживання в залежності від тривалості стояння температур зовнішнього повітря. Ця залежність описується рівнянням, що запропоновано В.І. Захаровим:

(1)

де: B і - постійні коефіцієнти, що залежать від кліматичних умов, визначувані за рівняннями:

, (2)

. (3)

Дослідження показали, що ця методика визначення В и справедлива в цілому для опалювального періоду, а для періоду, відмінного від опалювального, вона має потребу в коригуванні. Це пояснюється тим, що коефіцієнт за даною методикою приймає значення менше одиниці, а при обробці фактичних добових витрат газу по Донецькій області для більшості минулих років показник ступеня вийшов більше одиниці.

Аналіз вищезазначених робіт, а також існуючих методик формування диспетчерських графіків дозволив дійти висновку, що поліпшення апроксимації газоспоживання чергами обмеження і компенсації при керуванні системами розподілу природного газу досягається вибором кількості черг і їхньої тривалості, що може бути виконано на основі узагальненої залежності між рівнем газоспоживання на комунально-побутове споживання і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря з наростаючим підсумком. При цьому складові цієї залежності повинні дозволяти описувати витрати газу для будь-якого періоду часу зі зниженням температур зовнішнього повітря, а не тільки для опалювального періоду.

У другому розділі представлені результати математичного моделювання витрати газу комунально-побутовим сектором з використанням узагальненої залежності між рівнем газоспоживання і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря з наростаючим підсумком.

У розглянутій моделі газоспоживання комунально-побутовим сектором по тривалості стояння температур зовнішнього повітря витрати природного газу розташовуються в порядку зменшування. Тут N - такий час, впродовж якого витрати газу комунально-побутових споживачів не менше розглянутої витрати природного газу.

В аналізованій моделі газоспоживання комунально-побутовим сектором витрати природного газу визначаються за рівнянням лінійної залежності витрати природного газу від температури зовнішнього повітря, а тому час N характеризує періоди, впродовж яких температура зовнішнього повітря не буває вище даної температури t.

При моделюванні витрат природного газу по тривалості стояння температур зовнішнього повітря важливі не стільки абсолютні значення витрат газу, скільки рівняння залежності лінії витрат Q від часу N. Рівняння кривої, що описує витрати природного газу в залежності від часу, відбиває узагальнену залежність між рівнем газоспоживання комунально-побутового сектору і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря.

При регулюванні нерівномірності газоспоживання з використанням буферних споживачів, застосовують черги (режими) вилучення і повернення природного газу. Апроксимацію кривої газоспоживання режимами обмеження і компенсації показано на рис. 1.

Рис.1. Апроксимація кривої газоспоживання режимами обмеження і компенсації

При моделюванні вертикальна лінія, що проходить через точку перетинання лінії ліміту з лінією узагальненої залежності між рівнем газоспоживання комунально-побутового сектору і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря, поділяє криву газоспоживання на дві частини – ліву, яка апроксимується чергами обмеження буферних споживачів, і праву, яка апроксимується чергами повернення природного газу буферним споживачам.

Для визначення тривалості черг обмеження і компенсації, а також для вироблення рекомендацій про кількість режимів узагальнену залежність між рівнем газоспоживання комунально-побутового сектору і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря виражено у відносних величинах. При цьому кожна частина кривої газоспоживання описується окремо.

Для черг обмеження:

, (4)

де: ; ; .

Для режимів компенсації:

, (5)

де: , , .

Ураховуючи, що в основу розрахунків покладено графік витрати газу по тривалості стояння температури зовнішнього повітря, тривалість обмеження і компенсації визначається з наростаючим підсумком.

Тривалість режимів обмеження визначається з умови мінімальних відхилень площ при апроксимації, тобто з умови .

Площа під кривою газоспоживання в кожній черзі обмеження визначається за рівнянням:

, (6)

де: i=1,k; n0=0; nk=1; k – кількість режимів обмеження.

Відхилення площ під кривою газоспоживання і чергою обмеження визначається за рівнянням:

(7)

де ; .

При визначенні значень ni, при яких буде виконуватися умова , узяті похідні по ni від залежності (7) і порівняні до нуля. У результаті отримано систему показових рівнянь із дробовим показником ступеня. Рішення такої системи здійснено наближеними методами.

При відомих тривалостях черг обмеження з наростаючим підсумком тривалість кожної черги визначена за рівнянням:

. (8)

На основі отриманих рівнянь розроблено рекомендації з вибору кількості режимів обмеження і повернення газу з урахуванням того, що вибір залежить від тривалості обмеження і повернення газу.

В третьому розділі розроблено методичне забезпечення і проведено метрологічний аналіз експериментальних досліджень споживання природного газу в багатоповерхових житлових будинках з центральним опаленням відповідно до нормативних документів, що діють в Україні. Обрано та обґрунтовано методику обробки результатів виміру витрат природного газу в житлових багатоповерхових будинках.

Тривалість черг обмеження і компенсації у відносних величинах отримана рішенням рівняння (4) методом рівномірних наближень. За розробленим алгоритмом складено програму на ЕОМ, реалізовану в середовищі Delphi.

Проведений чисельний експеримент дозволив одержати дані про тривалість черг обмеження і компенсації у відносних величинах з наростаючим підсумком, що використані для виведення рівнянь тривалості черг обмеження і компенсації при двох, трьох, чотирьох чергах. Прикладом є рівняння (14), (15).

В четвертому розділі виконано удосконалювання моделей прогнозування витрат газу на комунально-побутове споживання.

Статистична обробка обмірюваних добових витрат газу в житлових будинках в опалювальному сезоні 2001/2002 років (930 вимірів) дозволила одержати лінійні залежності витрат газу від середньодобових температур зовнішнього повітря. Залежності витрат газу від температури зовнішнього повітря мають вигляд, що узагальнено таким рівнянням:

. (9)

На рис.2 наведено характерну залежність витрат газу в житловому будинку в м.Слов'янську в січні 2002 року від температури зовнішнього повітря. З огляду на те, що одній температурі зовнішнього повітря відповідає кілька значень витрат газу, здійснювалась оцінка лінійності отриманого рівняння з використанням числа Фішера. Гіпотеза лінійності зв'язку між витратами газу в житловому будинку і температурою зовнішнього повітря підтверджується з вірогідністю 0,95. Таким чином, проведені дослідження показали, що залежність витрат газу в житлових будинках від температури зовнішнього повітря допустимо приймати лінійною.

Рис.2. Характерна залежність середньої витрати газу в житловому будинку (м.Слов'янськ, січень 2002 року)

Через відсутність у більшості населення приладів обліку газу (на сьогоднішній день тільки в 15% населення, що користуються природним газом, установлені побутові газові лічильники, далі - ПГЛ), зазначену залежність доводиться визначати за середніми за місяць значеннями витрат газу і температури зовнішнього повітря. Однак вирішення цього завдання звичайними методами (кореляційний і регресійний аналіз) утруднено: для окремого року – через недостатню кількість вихідних даних (5-6 точок – по числу місяців у зимовому періоді), для всієї сукупності за ряд минулих років – через розходження середніх рівнів газоспоживання по роках.

У ВАТ “Харківоблгаз” застосовується розроблений метод прогнозування газоспоживання комунально-побутовими споживачами в залежності від температури зовнішнього повітря, що не залежить від зазначених вище обмежень. У цій методиці через відсутність окремого обліку витрати газу QТВ, що не залежить від температури зовнішнього повітря, як параметр приймається середній із середньодобових витрат за літні періоди – попередній і наступний за даним опалювальним періодом.

Як показав проведений аналіз, дана методика без уточнення припускає істотні помилки при розрахунку витрати газу населенням в залежності від температури зовнішнього повітря. Це підтверджується тим, що при негативних температурах розрахункові витрати газу значно перевищують фактичні. Це можна пояснити неточністю визначення витрат газу, що не залежить від температури зовнішнього повітря.

На сьогодні збільшується частка споживання природного газу населенням. Як показали дослідження залежності витрати газу в житлових будинках від температури зовнішнього повітря, при виведенні зазначеної залежності слід враховувати нерівномірність споживання газу в залежності від періоду часу. Тому витрати газу, що не залежать від температури зовнішнього повітря, для уточнення пропонується визначати за рівнянням:

, (10)

де: QТВ – витрати газу, що не залежать від температури зовнішнього повітря в літній період;

- коефіцієнт нерівномірності в зимовий період;

- коефіцієнт нерівномірності в літній період.

З урахуванням (9) прогнозуюче рівняння на наступний опалювальний період визначається за формулою:

, (11)

де: К1 – коефіцієнт тенденції зміни споживання газу населенням;

К2 – коефіцієнт інерції газових мереж, що визначається за рівнянням:

. (12)

Уведення цих коефіцієнтів дозволяє збільшити точність прогнозування. Це підтверджується також тим, що F-критерій Фішера, визначений за даними опалювального сезону 1999/2000 року, для методики ВАТ ”Харківоблгаз” дорівнює 25,51, а для рівняння (11) – 39,4, тобто вище в 1,54 раза.

У результаті обробки даних про температури зовнішнього повітря і витрати газу на комунально-побутове споживання в містах Донецької області в 1996-2002 роках отримано рівняння для визначення параметра за кліматологічними даними, що має вигляд:

. (13)

Слід зазначити, що рівняння (3) і (13) дозволяють одержати узагальнені залежності, що порізному описують фактичні витрати в області мінусових температур. Виконаний аналіз показав, що узагальнені залежності, отримані з використанням рівняння (13), краще описують фактичні витрати газу в області мінусових і тому його слід застосовувати при складанні графіків обмежень.

П'ятий розділ присвячено удосконалюванню методики складання диспетчерських графіків розподілу природного газу.

Рівняння тривалості черг обмеження і компенсації у відносних величинах з наростаючим підсумком у залежності від показника отримано з використанням результатів математичного моделювання. Зазначені рівняння виводилися з застосуванням програми на ЕОМ CurveExpert 1.3. Отримані залежності відносних тривалостей черг обмеження і компенсації.

При двох чергах обмеження і компенсації ці залежності мають вигляд:

, (14)

. (15)

На практиці при розрахунках тривалість черг обмеження і компенсації приймається не менше двох діб. У разі меншої тривалості зазначена черга може бути об'єднана з іншими без значного зниження комфорту в житлових будинках через їхню теплову інерцію. З урахуванням цього тривалість обмеження з наростаючим підсумком, при якій тривалість окремих черг обмеження буде не менш 2 діб, може бути визначена за рівнянням:

. (16)

Якщо тривалість обмеження, визначена за рівнянням (16) при заданому , буде більше тривалості обмеження, прийнятої при складанні графіка лімітних обмежень, то кількість черг слід зменшити.

Аналогічно визначається і кількість черг компенсації.

Застосування зазначених залежностей дозволяє одержувати апроксимацію лінії газоспоживання чергами обмеження і компенсації з найменшим відхиленням площ, за рахунок чого забезпечується розподіл природного газу при використанні диспетчерських графіків лімітних обмежень.

Розроблено програму розрахунків на ЕОМ параметрів диспетчерських графіків розподілу природного газу в умовах його обмежених постачань. Програма містить у собі: введення вихідних даних (щомісячно і щодобово); обробку вихідних даних і виведення лінійного рівняння (на основі добових або місячних витрат газу); аналіз лінійного рівняння; виведення узагальненого рівняння і розрахунок базового варіанта; аналіз базового варіанта і вибір кількості черг обмеження; оперативне коригування складених графіків.

При розрахунках отримано, що сума відхилень розрахункових витрат природного газу від фактичних у другому варіанті, в порівнянні з першим варіантом, менше на 3090 тис. м3.

Економічний ефект від застосування розробленої методики складання диспетчерських графіків розподілу природного газу в умовах обмежених постачань газу склав в умовах ВАТ “Донецькоблгаз” понад 139 тис. грн.

ВИСНОВКИ

1. Теоретично обґрунтовано й експериментально доведено, що підвищення стійкості роботи систем газопостачання міст при регулюванні нерівномірності споживання природного газу з використанням споживачів-регуляторів досягається застосуванням запропонованої методики розподілу природного газу і вибору кількості черг вилучення газу, яка базується на узагальненій залежності рівня газоспоживання комунально-побутовим сектором від тривалості стояння температур зовнішнього повітря.

2. Отримані при математичному моделюванні аналітичні залежності для визначення тривалості черг вилучення і компенсації з наростаючим підсумком і розроблені рекомендації з вибору кількості черг забезпечують апроксимацію газоспоживання комунально-побутовим сектором від тривалості стояння температур зовнішнього повітря з вірогідністю 0,95.

3. Аналіз експериментальних даних показав, що витрати газу в житлових будинках (без урахування витрат газу на опалення) має лінійну залежність від температури зовнішнього повітря з вірогідністю 0,95. При цьому варто враховувати нерівномірність споживання газу за періодами часу.

4. Обґрунтована модель лінійної залежності витрат газу на комунально-побутове споживання з використанням місячних витрат природного газу підвищує на 20% точність прогнозування газоспоживання при негативних температурах у порівнянні з існуючою моделлю ВАТ ”Харківоблгаз”.

5. Розроблена програма на ЕОМ “Gaz-1” дозволяє робити розрахунок кількості черг вилучення і компенсації природного газу, а також здійснювати коригування обчислених величин при зміні температурних показників, прийнятих при розрахунку.

6. Запропонована методика складання графіків розподілу природного газу, заснована на рівнянні узагальненої залежності між рівнем газоспоживання на комунально-побутові потреби і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря з наростаючим підсумком для періоду часу, відмінного від опалювального сезону, збільшує показник якості функціонування системи газопостачання в порівнянні з існуючими на 0,5%. Методику впроваджено у ВАТ “Донецькоблгаз” з економічним ефектом 139 тис. грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Губар В.Ф., Шелудченко В.І., Захаров В.І., Тищик С.М. Удосконалювання керування газоспоживання містом при відсутності лічильників газу у населення // Комунальне господарство міст. –Вип.25. – К.:Техніка, 2000. – С.179-182.

2. Тищик С.М., Захаров В.І., Губар В.Ф. Визначення кількості черг обмеження при складанні графіка розподілу природного газу // Науковий вісник будівництва. – Вип. 15. – Харків: ХДТУБА, 2001. - С.208-212.

3. Тищик С.М., Губар В.Ф., Захаров В.І. Прогнозування споживання газу населенням у залежності від температури зовнішнього повітря // Інженерні системи та техногенна безпека в будівництві. Вісник ДонДАБА. – Макіївка, 2001. – Вип. 2(27). - С.95-98.

4. Тищик С.М., Захаров В.І., Губар В.Ф. Аналітичний метод побудови узагальненої залежності між рівнем газоспоживання і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря // Інженерні системи та техногенна безпека в будівництві. Вісник ДонДАБА. – Макіївка, 2001. – Вип. 6(31). – С.105-107.

5. Тищик С.М. Розрахунок графіка лімітних обмежень на основі узагальненої залежності між рівнем газоспоживання і температурою зовнішнього повітря. // Інженерні системи та техногенна безпеку в будівництві. Вісник ДонДАБА. – Макіївка, 2002. – Вип. 4(35). – С.6-10.

6. Тищик С.М., Губар В.Ф., Захаров В.І. Аналіз споживання природного газу в житлових будинках // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. Науковий журнал. Технічні науки. - №11(57). – Луганськ, 2002. – С.283-287.

7. Тищик С.М. Вибір кількості черг обмеження з використанням узагальненої залежності між рівнем газоспоживання і тривалістю стояння температур зовнішнього повітря // Комунальне господарство міст. – Вип. 49 – К.:Техніка, 2003. – С. 51-56.

УМОВНІ ПОЗНАЧКИ

QТВ – добові витрати газу при температурі зовнішнього повітря вище або рівній температурі внутрішнього повітря в приміщеннях (для більшості приміщень tв =18 °С), м3/добу;

tн – температура зовнішнього повітря, °С;

a – коефіцієнт, що враховує питому витрату газу за добу при зміні температури зовнішнього повітря, м3/(доба * 0С);

Q – добові витрати газу при тривалості стояння температур зовнішнього повітря, рівній N, м3/добу;

Qp – добові витрати газу при мінімальній розрахунковій температурі, при яких тривалість стояння температур зовнішнього повітря приймається рівної нулеві, м3/сут;

N – тривалість стояння температур зовнішнього повітря з наростаючим періодом, доба;

tsr – середня температура в розглянутому періоді, 0С;

tк, – розрахункова максимальна температура в розглянутому періоді,0С;

tр – розрахункова мінімальна температура в розглянутому періоді,0С;

– середньодобова температура зовнішнього повітря в періоді, у якому складається рівняння для прогнозування, °С;

– середньодобова температура зовнішнього повітря за нормативними даними, °С;

q – відносна витрата газу, частка;

B0 – відносний кліматичний коефіцієнт;

n – відносна тривалість стояння температур зовнішнього повітря;

Nл – тривалість періоду обмеження з наростаючим підсумком, доба;

ф – тривалість черг обмеження, доба;

Q0 – добові витрати газу при температурі зовнішнього повітря, м3/добу;

tmax – максимальна температура в досліджуваному періоді, °С;

tmax – мінімальна температура в досліджуваному періоді, °С;

d,f,g – коефіцієнти, що залежать від кількості черг обмеження;

B – постійний коефіцієнт, що залежить від кліматичних умов району.

АНОТАЦІЯ

Тищик С.М. Підвищення ефективності розподілу природного газу в умовах обмежених постачань. - Рукопис / Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 - Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. - Донбаська державна академія будівництва й архітектури Міністерства освяти і науки України, Макіївка, 2003.

Дисертацію присвячено дослідженню стійкості роботи систем газопостачання міст при регулюванні нерівномірності споживання природного газу з використанням споживачів-регуляторів. При цьому перерозподіл обсягів природного газу здійснюється з застосуванням методики складання диспетчерських графіків розподілу природного газу і вибору кількості черг вилучення газу, що базується на узагальненій залежності рівня газоспоживання комунально-побутовим сектором від тривалості стояння температур зовнішнього повітря.

Складової узагальненої залежності виведені на основі лінійного рівняння залежності витрати газу від температури зовнішнього повітря.

На основі отриманих рівнянь для черг обмеження розроблено рекомендації з вибору кількості черг.

Розроблено програму розрахунків на ЕОМ параметрів диспетчерських графіків розподілу природного газу в умовах обмежених постачань газу. Програма містить у собі: уведення вихідних даних (щомісячно та щодобово); обробку вихідних даних і виведення лінійного рівняння (на основі добових або місячних витрат газу); аналіз лінійного рівняння; висновок узагальненого рівняння і розрахунок базового варіанта; аналіз базового варіанта і вибір кількості черг обмеження; оперативне коректування складених графіків.

Результати роботи у вигляді методики вибору кількості черг обмеження впроваджено у ВАТ “Донецькоблгаз”.

Ключові слова: природний газ, газоспоживання, лімітне обмеження, прогнозування, буферні споживачі.

АННОТАЦИЯ

Тыщик С.Н. Повышение эффективности распределения природного газа в условиях ограниченных поставок. - Рукопись. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.03 - вентиляция, освещение и теплогазоснабжение. Донбасская государственная академия строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Макеевка, 2003.

Диссертация посвящена исследованию устойчивости работы систем газоснабжения городов при регулировании неравномерности потребления природного газа с использованием потребителей-регуляторов. При этом перераспределение объемов природного газа осуществляется с применением методики составления диспетчерских графиков распределения природного газа и выбора количества очередей изъятия газа, базирующейся на обобщенной зависимости уровня газопотребления коммунально-бытовым сектором от продолжительности стояния температур наружного воздуха.

В работе рассмотрены вопросы моделирования газопотребления коммунально-бытового сектора с использованием обобщенной зависимости между уровнем газопотребления на коммунально-бытовое потребление и продолжительностью стояния температур наружного воздуха с нарастающим итогом. Объемы природного газа за определенный промежуток времени определяются как площадь под уравнением обобщенной зависимости и этим отрезком.

Вертикальная линия, проходящая через точку пересечения линии лимита с линией обобщенной зависимости между уровнем газопотребления коммунально-бытового сектора и продолжительностью стояния температур наружного воздуха, делит указанную модель на две части – левую, которая аппроксимируется очередями ограничения буферных потребителей, и правую, которая аппроксимируется очередями возврата природного газа буферным потребителям.

Продолжительность режимов ограничения и компенсации определяется исходя из условия минимальных отклонений площадей при аппроксимации кривой газопотребления, то есть из условия .

Проведенный анализ показал, что увеличение доли расхода газа на коммунально-бытовое потребление в структуре потребления природного газа в Украине увеличивает неравномерность газопотребления. Режим потребления газа в жилых зданиях ранее не рассматривался, так как расходы газа в них составляли незначительную часть в топливном балансе. Но в настоящее время положение изменилось. Исследования показали, что зависимости расхода газа в жилых зданиях с центральным отоплением от температуры наружного воздуха носят линейный характер, но при этом следует учитывать неравномерность по периодам времени.

Составляющие обобщенной зависимости выведены на основе линейного уравнения зависимости расхода газа от температуры наружного воздуха.

На основании полученных уравнений для продолжительностей очередей ограничения разработаны рекомендации по выбору количества очередей.

Разработана программа расчетов на ЭВМ параметров диспетчерских графиков распределения природного газа в условиях ограниченных поставок газа. Программа включает в себя: ввод исходных данных (помесячно и посуточно); обработку исходных данных и вывод линейного уравнения (на основе суточных или месячных расходов газа); анализ линейного уравнения; вывод обобщенного уравнения и расчет базового варианта; анализ базового варианта и выбор количества очередей ограничения; оперативное корректирование составленных графиков.

Результаты работы в виде методики по выбору количества очередей ограничения внедрены в ОАО “Донецкоблгаз”.

Ключевые слова: природный газ, газопотребление, лимитное ограничение, прогнозирование, буферные потребители.

ANNOTATION

Tyschik S.N. Increase of natural gas distribution efficiency under limited supplies. – Manuscript. /Thesis for candidate’s degree of technical sciences on speciality: 05.23.03-Ventilation, lighting, heat-and-gas supply. Donbass state academy of civil engineering and architecture of education and science Ukraine Ministry, Makeyevka, 2003.

The present thesis is deviated to the analysis of cities gas supply systems operation stability under regulating natural gas irregular consumption using consumers-regulators. Under this condition natural gas volume redistribution is carried out using methods of making natural gas distribution, control schedules and choosing the amount of gas taking out based on general dependence of gas consumption level by domestic sector on duration of keeping the same temperature level of outer air.

Constituents of general dependence are deduced on the basic of linear equation of gas consumption dependence on outer air temperature.

Recommendation for choosing the number of limiting times have been worked out on the bases of obtained equations for limiting times duration.

The programme of PC calculation of natural gas distribution control schedules parameters under the conditions of gas restricted supplies has been worked out. The programme included: initial data input (monthly and daily); initial data processing and linear equation deducing (on the basis twenty-four-hour or monthly gas consumption); linear equation analysis; general equation deducing and basic variant calculation; basic variant analyzing and choosing the number of limiting times; necessary correction of schedules.

Thesis results in the form of methods for choosing the number of limiting times are introduced in JTS “Donetskoblgaz”.

Key-words: natural gas, gas consumption, limiting restriction, forecasting, reserve consumers.