ガス幹線パイプラインの自動温度制御システムの開発

Scientific Reports volume 13、記事番号: 3092 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この記事では、ケーススタディのガスパイプラインで冷却要素を使用した温度場 (ガス用クーラー) の数値実験と解析の結果を紹介します。 温度場の分析により、温度場の形成に関するいくつかの原理が実証されました。これは、ガスのポンピングのために相対温度を維持する必要があることを示しています。 実験の本質は、ガスパイプラインに無制限の数の冷却要素を取り付けることでした。 この研究の目的は、制御則の合成、最適な位置の決定、および冷却装置の位置に応じた制御誤差の評価に関して、最適なガスポンピングレジームのために冷却要素をどの程度の距離に設置することが可能であるかを決定することでした。冷却要素。 開発された技術により、開発された制御システムの調整誤差の評価が可能になります。

急速に成長する経済において、必要な数の原材料を消費者に提供するという問題は深刻です。 主な原料の 1 つは、炭化水素、天然ガス、石油です。 加工の過程で、さまざまな物質や石油製品が地球上の人々に必要な生産物を提供しているようです。 極北地域（ロシア）の発展に伴い、パラフィンなどのさまざまな化合物の存在下で炭化水素原料を長距離にわたって抽出および輸送するための技術を探索する必要がある。 このような種類の原材料の抽出はかなり骨の折れる作業です。 もう一つの問題は、その後の輸送です。 原材料を現場で完全に加工することはできません。 したがって、原油生成物は現場のパイプラインに入ります。 原材料中の不純物の存在は、パイプライン輸送の耐久性と耐摩耗性に大きな影響を与えます。

極北では気象条件が輸送プロセスに重要な役割を果たすことに注意することも重要です。 年間平均気温が摂氏 -50 度から + 40 度まで変化する可能性がある地域では、パイプラインは金属の物理的特性の影響も受け、毎日のパイプ壁の伸縮によりパイプライン全体の変形や破壊が発生する可能性があります。 。

石油とは異なり、問題の炭化水素原料が天然ガスであり、温度が上昇すると、ガスは粘性になり、パイプラインを通ってさらに輸送することが困難になります。

一方では、これらの問題を解決するために、パイプライン上の自動加熱（オイルの場合）および所定の温度（ガスの場合）を維持する機能が開発されました。 ただし、パイプラインのこのような加熱は本質的に局所的なものです。 多くの場合、パイプラインの特定の部分に発熱体が設置され、パイプラインを高温に加熱します。 そして長距離にわたって再加熱を行います。 パイプラインを加熱するこの方法は、大量のエネルギーを使用し、製品のコストを押し上げるため、費用対効果が高くありません。

一方、代替用途には、パイプラインを地下に敷設することが含まれます。 この方法は、温度バランスが長期間維持されるため、より効率的です。 しかし、永久凍土地域があるため、地下埋設の実施は常に可能であるわけではなく、土壌のさらなる沈下につながります。 加熱ケーブルを敷設する方法とパイプラインへの熱影響を測定する方法は長い間知られていました。

この方向の最初の研究は、石油地質学の著名な石油科学者であるガブキン IM の研究から始まりました。彼の研究では、彼は油層とポンプとコンプレッサーのシステムに影響を与えて油層から超粘稠な油を抽出する方法について説明しました。 彼の方法に基づいて、世界中の科学者は、抽出された原材料のレオロジー特性を改善するためにパイプラインに熱影響を与える別の方法を科学論文の中で説明しています。 「計算方法とアルゴリズム (パイプラインガス輸送)」の著者であるサルダナシビリ SA は、天然ガス輸送のディスパッチ制御のためのコンピュータシステムの開発と運用における実際の応用に焦点を当てた形式で計算方法とアルゴリズムを説明し、問題を解決しました。ガス輸送システムの設計と再構築。 Lurie MV らは、「石油製品とガスのパイプライン輸送のモデリング」というタイトルの研究で、主要な石油とガスのパイプラインと、それらに対する熱の影響の方法を検討しました1。 しかし、文献を分析すると、タンク農場やポンプ場の熱状況を計算する方法はありません。