Pełny opis programu | (DEMO+przykład) zip 550 kB | Do strony głównej

  Program GASNET - Dobór średnic i symulacja sieci gazociągowej

(Wersja 3.8 listopad 2009)

Program GASNET jest uniwersalnym narzędziem do obliczania hydrauliki stanu ustalonego sieci gazowych. Można nim obliczać gazociągi przesyłowe wysokiego ciśnienia, gazociągi rozprowadzające średniego ciśnienia oraz sieci rozdzielcze niskiego ciśnienia. W odcinkach sieci można zadeklarować obecność kompresora lub reduktora podnoszącego lub zmniejszającego ciśnienie gazu o stałą zadeklarowaną wartość.
Program oblicza prędkości i strumienie gazu w odcinkach, obciążenia poszczególnych źródeł gazu, ciśnienia w węzłach i na życzenie dobiera średnice.

Dane do programu
Wprowadzanie danych obejmuje następujące etapy:

1. Określenie schematu sieci i kierunków przepływu.
Użytkownik zaznacza strzałkami na schemacie sieci kierunki przepływu gazu i następnie konsekwentnie wpisuje nazwy węzłów początkowego i końcowego dla każdego odcinka (patrz tabelka), tak aby strzałka wskazywała na węzeł końcowy. Dla symulacji istniejącej sieci zaznaczenie niewłaściwych kierunków w niektórych odcinkach nie jest błędem - w wynikach strumienie w tych odcinkach będą ujemne. Natomiast przy projektowaniu nowej sieci uzyskane wyniki (dobrane średnice) zależą od zadanych kierunków.

2. Pobory gazu z sieci.
Użytkownik deklaruje pobory gazu z sieci, natomiast nie deklaruje strumieni obliczeniowych w odcinkach i obciążeń poszczegółnych źródeł gazu, gdyż wielkości te są celem obliczeń. Pobory gazu można podawać na trzy sposoby:

• jako pobory [nm3/h] skupione w węzłach sieci (pobory węzłowe),
• jako pobory [nm3/h] rozłożone wzdłuż odcinków (pobory odcinkowe),
• jako liczby odbiorców komunalnych i ogrzewających pomieszczenia rozłożone wzdłuż odcinków.

Przy wprowadzaniu poborów odcinkowych i węzłowych użytkownik ma następujące dwie opcje:

• może wyszczególnić wszystkich odbiorców przyłączonych do danego odcinka lub węzła i podać ich pobory na podstawie ewidencji sprzedaży. Służy do tego specjalny edytor przyłączy.
• może wpisać liczbę będącą sumą poborów bez opisywania przyłączonych odbiorców.

3. Średnice.
Dla średnic można deklarować wartości lub wpisywać zero. Zero oznacza, że program ma średnicę dobrać. W tym celu trzeba wprowadzić do programu katalog rur utworzony przez użytkownika. Katalog powinien obejmować tylko te rury, które mogą wystąpić w projekcie.
Program tak dobierze średnice z podanego mu katalogu aby po pierwsze: przy możliwie najmniejszych średnicach nie zejść z ciśnieniem w sieci poniżej minimalnego dopuszczalnego ciśnienia, po drugie: aby zadeklarowane kierunki przepływu zostały zachowane.

4. Pozostałe dane.
Część danych, które nie zostały omówione widoczne są na załączonych oknach dialogowych. Pozostałe dane nie są widoczne, gdyż kolumny służące do ich wprowadzania zostały zasunięte (widać wąskie paski zamiast kolumn). Są to kolumny, które akurat w tym konkretnym przykładzie nie są potrzebne. Służą one do wpisania rzędnej terenu w celu uwzględnienia różnicy poziomów, do wpisania chropowatości indywidualnej dla każdego odcinka, do wyszczególnienia oporów miejscowych w każdym odcinku, oraz do deklarowania liczby odbiorców i ich parametrów. Menu Opcje/Ukrywanie zbędnych kolumn służy do zadeklarowania, które kolumny nie będą używne.

Metoda obliczeń

1. Obliczanie strat ciśnienia.
Do obliczania strat ciśnienia w rurociągu zastosowano metodę wspólną dla wszystkich ciśnień, rodzajów gazu i materiałów rur przedstawioną w normie PN-76/M-34034 (lit. [1]) w podrozdziale dla przepływów izotermicznych. Norma ta podaje wzór (w postaci uwikłanej) do obliczenia ciśnienia i prędkości gazu na końcu odcinka gdy znane są te parametry na początku odcinka. Podaje również wzory, z jakich należy korzystać przy obliczaniu współczynnika tarcia w zależności od wielkości liczby Reynoldsa i chropowatości rury (Colebrooka-White'a i inne). Wzory te zastosowano w programie.
Gęstość gazu obliczana jest na początku każdego odcinka. Współczynnik ściśliwości gazu obliczany jest wg normy PN-ISO-12213-3(lit. [2]). Norma ta narzuca ograniczenie na ciśnienie, które nie może przekroczyć 12 MPa i ograniczenie na rodzaj gazu, który ma mieć jakość gazociągową.
Zastosowanie tak dokładnej metody jest konieczne w przypadku wysokich ciśnień, natomiast nie przeszkadza gdy ciśnienie jest niskie. Testowanie programu wykazało zgodność z wszystkimi nomogramami zamieszczonymi w lit. [3] (rozdział 11).

2. Uwzględnianie oporów miejscowych.
Istnieją dwa sposoby uwzględniania oporów miejscowych takich jak kolana, trójniki, zawory:

1. jako procent długości odcinka zastępujący opory miejscowe,
2. jako deklaracja typu, ilości i niezbędnych rozmiarów, na podstawie których program oblicza współczynniki strat zgodnie z lit. [1].

3. Obliczanie pierścieni (oczek) w sieci.
Równania II prawa Kirchhoffa opisujące sieć pierścieniową i/lub zasilaną z kilku źródeł rozwiązywane są metodą Ilina-Kalinkina. Metoda ta jest szybciej zbieżna i bardziej nadaje się do obliczeń komputerowych niż stosowana do obliczeń ręcznych metoda Crossa.

4. Obliczanie poborów.
Obliczanie poborów gazu na podstawie liczby odbiorców odbywa się zgodnie z algorytmem zamieszczonym w publikacji [4] (rozdział 2). Wykorzystano podane tam wzory na współczynnik jednoczesności pracy urządzeń gazowych. Tu również (jak przy doborze średnic) bardzo ważne jest prawidłowe podanie kierunków strumieni w odcinkach.

Wyniki
Wyniki otrzymujemy w trzech formach:

1. w formie cyfrowej umieszczone w wspólnej tabeli wraz z danymi (strumienie, prędkości, ciśnienia i dobrane średnice),
2. w formie schematu sieci, na którym kolorami zaznaczono rozkład ciśnień, prędkości i strumieni,
3. w formie zestawu profili linii ciśnień z zaznaczonym ciśnieniem minimalnym dopuszczalnym. Sieć automatycznie dzielona jest na trasy i każda trasa otrzymuje swój wykres. Można dodatkowo zadeklarować własną trasę.

Literatura źródłowa
[1] PN-76/M-34034. Rurociągi. Zasady obliczeń strat ciśnienia.
[2] PN-ISO 12213-3. Gaz ziemny. Obliczanie współczynnika ściśliwości - Obliczanie z wykorzystaniem właściwości fizycznych.
[3] Konrad Bąkowski. Gazyfikacja. WNT. Warszawa 2002.
[4] Ryszard Zajda. Schematy Obliczeniowe Gazociągów. Centrum Szkolenia Gazownictwa. Warszawa 2001

Jak skorzystać z wersji demonstracyjnej?
Po kliknięciu w obrębie napisu (DEMO + przykład) zip 550 kB wybrać opcję zapisu pliku gasnet.zip na dysk, a następnie plik gasnet.zip rozpakować. W wyniku rozpakowania pojawią się 3 pliki: program "gasnet.exe" w wersji demonstracyjnej, plik pomocy "gashelp.chm" oraz przykład danych "przykład.gaz". Po uruchomieniu programu wybrać w tematach pomocy temat "Wersja DEMO i pierwsze kroki". Opisuje on najprostrzy sposób zapoznania się z programem poprzez wczytanie przykładu, wykonanie obliczeń i oglądanie i drukowanie wyników.

Pełny opis programu | (DEMO + przykład) zip 550 kB | Do strony głównej

Słowa kluczowe: Dobór średnic, obliczenia hydrauliczne, program do obliczeń gazociągów, straty ciśnienia