Текущее состояние. Строительство газораспределительных сетей продолжает расти с ростом спроса природного газа для обеспечения жизни городов. Для избежание необратимых затрат инвестиционных решений, специалисты в газовой отрасли стараются находить энергоэффективные решения для обеспечения работы сетей газоснабжения в течении долгих лет. Также ведутся поиски для повышения эффективной работы ГРС в обеспечении сроков эксплуатации станций и эффективному распределению газа на систему. Поэтому важно разработать оптимальный метод расчета, которая будет удовлетворять переменные потребности в течение сезонного потребления газа. Этот расчет также должен приниматься с учетом всех параметров системы, а также меняющихся во времени условий эксплуатации в соответствии с растущим мировым спросом на газ.

Решаемая научная проблема. Целью данного исследования является разработка и последующее внедрение программы ЭВМ газораспределительной сети для оценки различных сцен эксплуатации, с учетом особенностей таких систем при изменении тепловых нагрузок.  Разработка данной программы очень важное инженерное решение для получения более глубоких знаний о работе газораспределительной системе для решения задач по повышению энергетической эффективности работы, а также для проверки возможных будущих стратегий управления.

Методы исследования. Выбор системы газоснабжения в городе зависит от характера потребителей газа соответствующего давления, а также от протяженности и нагрузки газопроводов. Чем разнообразнее потребители газа и чем большую протяженность и нагрузку имеют газопроводы, тем сложнее будет система газоснабжения. Так для городов с населением до 500 тысяч человек наиболее экономически целесообразной является двухступенчатая система. Для больших городов с населением более 1 млн. человек и наличием крупных промышленных предприятии предпочтительной является трёх или многоступенчатая системы, рисунок 1.

Детали исследования. Сооружением для обеспечения природным газом в газораспределительной сети является ГРС, основной задачей которой является снижение и автоматическое поддержания давления на заданной величине, так называемое редуцирование газа. Редуцирования газа, является процессом, при котором изменяются характеристики газовой смеси, такие как (давление, температура, энтропия и энтальпия. Данный процесс является необратимым (энтропия системы увеличивается) и это приводит к уменьшению системы производительности работы, безвозвратно теряется потенциал энергии природного газа.

На рассматриваемой ГРС, редуцирование идёт через стандартные регуляторы давления на два продукционных трубопровода, рис. 2.

При внедрении в схему детандер-генераторного агрегата, рис.3 данный потенциал можно преобразовать в полезно используемый ресурс.

По данным пропускной способности ГРС в зависимости от сезона за 2022 год, была постоянная графическая зависимость количества вырабатываемой электроэнергии в час от сезона за 2022 год, рис.4. 

Независимо от месяца газопотребления, количество вырабатываемой электроэнергии превышает нужды электроэнергии ГРС (красная линия), даже в летний период эксплуатации, когда расход газа минимален. Можно сделать вывод о том что, при внедрении технологии детандер-генераторного агрегата можно обеспечивать электроэнергией ГРС круглый год, а при больших расходах газа с сентября по май мы видим переизбыток, и появляется возможность обеспечить электроэнергией часть промышленной площадки этого же предприятия. Из этого следует что данное техническое решение эффективно исходя из малых расходов газопотребления.

Заключение. В этой статье авторы предлагают подход к оптимизации работы расчета расхода газа для потребителей, чтобы помочь газовым операторам расширить ее в связи с меняющимися условиями. Решение данной проблемы поможет принимать решения о размещении мощности ГРС, в необходимости строительства новых распределительных газопроводов, а также планировать внедрение новых систем газораспределения. Цель состояла в том, чтобы найти оптимальные условия работы для любой газовой сети. Рассматриваемые цели заключаются в максимизации скорости подачи газа в системе и минимизации энергопотребления газораспределительной станции с учетом суточных ограничений. В качестве будущей работы будут проводиться исследования по оптимизации крупномасштабных газовых сетей, и решаться дополнительные задачи.