Měření hydraulických parametrů plynovodů za provozu
Hydraulické vlastnosti potrubí, vyjádřené součinitelem tření při proudění, jsou jedním ze základních parametrů ovlivňujících jak projekci, tak ekonomiku provozu plynovodu. Znalost skutečných hodnot hydraulického odporu konkrétních linií podstatně zpřesňuje modelování jejich provozu, což má klíčový význam při obchodu s kapacitou vysokotlakých plynovodů.
Určení hodnoty součinitele tření při proudění je velmi důležité již v projekční fázi. Na jeho velikosti závisí za daných přepravních podmínek tlaková ztráta potrubí, na jejímž základě je určována jak dimenze potrubí, tak velikost kompresní práce potřebné k její eliminaci, a tedy stanovován potřebný pracovní výkon instalovaný na kompresorových stanicích. Uvážíme-li vysoké náklady na výstavbu plynovodů i kompresorových stanic, je zřejmé, jak důležité je stanovit potřebnou dimenzi potrubí a potřebný pracovní výkon na kompresorových stanicích správně.
Znalost hodnoty součinitele tření při proudění pro jednotlivé úseky potrubí je velmi užitečná také u již provozovaných plynovodů. Z velikosti a hlavně změn hodnoty součinitele tření lze usuzovat na stav vnitřního povrchu potrubí a jeho změny, například v souvislosti se stanovením účinnosti pravidelně prováděného provozního čištění plynovodu. Při provozním čištění plynovodu dochází k nevratným ztrátám relativně velkých množství plynu odfukem plynu do atmosféry při dojezdu ježka do komory, proto je účelné četnost čištění minimalizovat podle skutečné potřeby, kterou indikuje právě vzrůst součinitele tření přes přípustnou mez.
Výsledky měření hydraulických parametrů provozovaných plynovodů mohou být nejen základem stanovení pravděpodobného součinitele tření nově projektovaných potrubí, ale mohou umožnit i odhad změn hydraulického chování těchto plynovodů po jejich uvedení do provozu. Tyto znalosti pak významně ovlivňují spolehlivost určení potřebné kompresní práce a z ní vyplývající výši instalovaného výkonu.
Pro stanovení součinitele tření při proudění za provozu plynovodu se využívá metoda vyvinutá pracovníky společnosti CEPS speciálně pro tento účel, která je založena na měření všech fyzikálních členů základní průtokové rovnice. Průtoková rovnice vyjadřuje závislost mezi tlakovou ztrátou úseku plynovodu a průtokem plynu, délkou a průměrem plynovodu, stavovými a fyzikálně-chemickými parametry přepravovaného plynu a hydraulickými vlastnostmi potrubí. Rychlost proudícího plynu je určována přímou metodou nástřiku vodíkové značky do plynu na začátku měřeného úseku a její detekce na jeho konci.
Touto metodou již bylo proměřeno více než 1500 kilometrů vysokotlakých plynovodů v dimenzích DN 800 až DN 1400. Každé měření je provedeno několikrát za sebou a reprodukovatelnost výsledku je lepší než 3 %, což je o řád přesnější než při použití údajů z provozních měřidel.
Časová řada měření, která po několika letech měření hydraulických parametrů různých potrubí vznikla, umožnila zhodnotit vývoj hydrauliky potrubí během provozu a zpřesnit podklady pro projektování nových linií.
Více se dozvíte v článku Měření hydraulických parametrů plynovodů za provozu (PDF, 297 kB).
Rada Českého plynárenského svazu udělila tomuto příspěvku Cenu profesora Rudolfa Riedla za nejpřínosnější odborný článek v časopisu Plyn v roce 2016.