Proměření hydraulických parametrů české tranzitní soustavy
V letech 1983–2007 bylo s užitím postupů a zařízení, která jsme navrhli, proměřeno šest linií české tranzitní soustavy v celkové délce 2 100 km a dimenzích DN 800, DN 900, DN 1000 a DN 1400.
Získaná data provozovateli poskytla podrobné informace o hodnotách hydraulického odporu jednotlivých úseků všech linií soustavy, o jeho vývoji v cyklu mezi provozními čištěními a další doprovodné informace, například o vlivu kondenzátů, které se v potrubích dříve vyskytovaly.
Nástřik značkovací látky při měření linie DN 1000
Technologie měření hydraulických parametrů vysokotlakých plynovodů pro dopravu zemního plynu byla našimi pracovníky vyvinuta počátkem osmdesátých let minulého století. Prvotním cílem bylo ověřit a zpřesnit tehdy používané konstanty pro hydraulický výpočet potrubí československé tranzitní soustavy, spojující Sovětský svaz s oběma německými republikami a Rakouskem.
Volba metody a proměření veličin průtokové rovnice
Nejprve byla vyvinuta idea měření, spočívající v proměření všech veličin základní průtokové rovnice, přičemž pro měření rychlosti proudění plynu potrubím byla zvolena metoda injektáže značkovací látky na počátku měřeného úseku a její detekce na konci úseku. Byla provedena analýza citlivosti výsledku na přesnost měření nebo výpočtu jednotlivých veličin a z ní byly odvozeny požadované přesnosti měřicích přístrojů.
Značkovací látka a konstrukce zařízení pro její nástřik do potrubí a detekci
Tlakové lahve s vodíkem, který se užívá jako značkovací látka pro určení rychlosti plynu při měření hydraulických parametrů plynovodů za provozu
Po řadě úvah a pokusů byl jako značkovací látka zvolen vodík a bylo zkonstruováno a vyrobeno detekční zařízení stopových koncentrací vodíku na bázi tepelně-vodivostního detektoru.
Nástřik vodíkové značky do potrubí
Množství nastříknutého vodíku musí být tak malé, že neovlivní spalovací vlastnosti zemního plynu, a o to jsou náročnější požadavky na citlivost detekčního zařízení. Bylo vyrobeno injektážní zařízení pro nástřik vodíkové značky do proudu plynu pod provozním tlakem, přičemž objem značky je 6 m³ (měřeno při normálních podmínkách) a značka je nastříknuta do potrubí během 0,1 s, aby vodíková značka byla co nejsevřenější a koncentrační rozhraní co nejostřejší.
Dále bylo třeba vyvinout a vyrobit zařízení pro kontinuální odběr vzorku plynu z úrovně osy plynovodu, které se zasouvá do potrubí za provozu při plném provozním tlaku 76 bar.
Instalace odběrného zařízení
Realizovaná měření
První měření bylo provedeno 12. října 1983 na úseku plynovodu DN 900 dlouhém 23 km při provozním tlaku 51 bar. Několikanásobný nástřik a detekce značky umožnily vícenásobný výpočet součinitele tření daného úseku potrubí. Mimořádně úzký rozptyl získaných výsledků prokázal velmi dobrou reprodukovatelnost metody.
Dalšími kroky bylo ověření použitelnosti metody na delší úseky plynovodu, které prokázalo, že vodíková značka je detekována i po průchodu 100 km dlouhým úsekem plynovodu DN 1000.
V letech 1984, 1985 a 1986 proběhl dlouhodobý program pravidelného měření na jednom úseku linie DN 900. Cílem tohoto programu bylo získat znalosti o vývoji hydraulického odporu v období mezi pravidelnými cykly provozního čištění prostřednictvím ježků. Měření probíhalo pravidelně jednou měsíčně a v období kolem provozního čištění bylo vždy prováděno každodenní měření po celé období týden před a týden po provozním čištění. Tato měření umožnila vyhodnotit efektivnost jednoho běhu čištění, a tak periodu provozních čištění optimalizovat.
Po uvedení linie DN 1400 do provozu v roce 1986 byla použitelnost metody úspěšně ověřena i na potrubí této dosud největší používané dimenze.
Měření na linii DN 1400 – detekce značek
Následně byla provedena sada měření na liniích DN 1400, DN 1000 a DN 800, kterou byly získány relevantní hodnoty, jež bylo možno použít jak pro projektování, tak především pro provozní modelování potrubí na tranzitní soustavě.
Další sada měření byla provedena v letech 1996, 1997 a 1998. Cílem těchto měření bylo zjistit, jak se hydraulické parametry plynovodů tranzitní soustavy změnily po řadě let provozu.
V letech 2002 a 2003 byly proměřeny dvě linie DN 1000, z nichž jedna byla opatřena vnitřním povlakem (460 km) a druhá (420 km) nikoli. Cílem měření bylo ověřit, zda a nakolik jsou hydraulické parametry linie s vnitřním povlakem lepší než v případě linie bez povlaku. Tato informace je zásadní pro koncepci následně budovaných nových linií.
V roce 2004 byla proměřena linie DN 800 a v roce 2005 linie DN 1400, obě v délce 460 km.
Celkem bylo proměřeno šest linií české tranzitní soustavy v celkové délce 2 100 km a dimenzích DN 800, DN 900, DN 1000 a DN 1400.
Vývoj technických zařízení pro měření hydraulických parametrů
Elektronický záznamník tlaku a teploty první generace s přesností 0,05 bar a 0,1 °C
V průběhu času se postupně zlepšovalo technické vybavení měření. Pro měření tlaku, jehož přesnost je pro přesnost výsledku klíčová, se nejprve používaly přesné ručičkové manometry s přesností 0,1 bar, později závažové tlakoměry (dead-weight) a nakonec byly speciálně vyvinuty elektronické měřící záznamníky teploty a tlaku, v první generaci s přesností 0,05 bar a 0,1 °C a konečně ve druhé generaci s přesností 0,01 bar a 0,05 °C.
Elektronický záznamník tlaku a teploty druhé generace s přesností 0,01 bar a 0,05 °C
Pro detekci vodíkové značky byly vyvinuty další dvě generace zařízení, z nichž poslední provádí řízení a záznam dat mikropočítačem. Optimalizována byla i samotná vzorkovací linka, u níž se podařilo zkrátit mrtvou dobu o 90 % – na 10 sekund.