Методическое пособие 810

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ

УДК (519.9 + 518.5) : 532.54

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО ОКРУГА Г. ВОРОНЕЖ НА ПЕРИОД ДО 2035 Г.

Г. Н. Мартыненко 1, Д. Н. Китаев 2

Воронежский государственный технический университет 1, 2 Россия, г. Воронеж

1Канд. техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, тел.: +7-900-304-62-51, e-mail: glen2009@mail.ru

2Канд. техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела

Постановка задачи. Рассматриваются перспективы долгосрочного развития газового хозяйства г. Воронежа в соответствии со «Стратегией социально-экономического развития Воронежской области на период до 2035 года» департамента экономического развития Воронежской области.

Результаты. Рассмотрено текущее состояние газового хозяйства г. Воронежа. Разработана система программных мероприятий, необходимая для реализации Стратегии.

Выводы. В результате анализа статистических данных по газовому хозяйству Воронежа за 2011— 2017 гг. предложены мероприятия, обоснованные новой застройкой, требованием к повышению надежности работы газопроводов, безаварийной и непрерывной работы участков газовой сети. Все мероприятия согласованы и приняты к сведению ОАО «Газпром газораспределение Воронеж».

Ключевые слова: газоснабжение, перспектива развития, газовое хозяйство, г. Воронеж.

Введение. В соответствии со «Стратегией социально-экономического развития Воронежской области на период до 2035 года» департаментом экономического развития Воронежской области намечены высокие темпы строительства жилья на территории Воронежа и Воронежской области, а также перспективные планы развития объектов многоэтажного и малоэтажного строительства. Это позволяет охарактеризовать Воронежскую область как регион, занимающий ведущие позиции в сфере строительства жилья как в текущих условиях, так и на перспективу. Анализ текущего положения инфраструктуры Воронежской области показал, что в настоящее время основной задачей в данной сфере является создание, эксплуатация и реконструкция объектов системы коммунального хозяйства, включая объекты водоснабжения, теплоснабжения, газоснабжения и энергоснабжения [2, 8, 9, 12].

Актуальными в рассмотрении являются системы газоснабжения в текущее время и в перспективе развития. Эти системы требуют более внимательного рассмотрения в связи с определенными сложностями их эксплуатации и безопасности [1, 3—6].

1. Текущее состояние газового хозяйства г. Воронежа. Газоснабжение города осуще-

ствляется от магистрального газопровода Средняя Азия — Центр с помощью пяти газораспределительных станций (ГРС), принадлежащих филиалу «Воронежское управление магист-

© Мартыненко Г. Н., Китаев Д. Н., 2018

11

Научный журнал строительства и архитектуры

ральных газопроводов» ООО «Газпром трансгаз Москва». Установленная мощность ГРС позволяет обеспечить газом существующую застройку (табл. 1). ГРС 1, 3, 4 расположены на правом берегу, ГРС 2, 5 — на левом берегу города Воронежа.

Природным газом в г. Воронеже снабжаются ТЭЦ, котельные, промышленные предприятия, коммунально-бытовые предприятия, в жилом секторе — бытовые газовые плиты, проточные и емкостные водонагреватели, отопительные аппараты. Сведения из технического паспорта газового хозяйства на 01.01.2017 приведены в табл. 2

12

Из эксплуатируемых на сегодняшний день ГРП и ШРП отработавших более 20 лет — 197 единиц. Наличие телеметрии: в Коминтерновском районе — в 9 из 130 регуляторных пунктов, в Ленинском районе — в 12 из 65, в Левобережном районе — в 9 из 82, в Железнодорожном — в 5 из 53, в Советском районе — в 15 из 91.

Подземных газопроводов со сроком эксплуатации до 15 лет — 631,123 км, от 16 до

30 лет — 358,891 км, от 31 до 35 лет — 50,481 км, от 36 до 38 лет — 155,580 км, 39 лет — 55,822 км, 40 лет — 43,788 км, от 41 до 50 лет — 402, 002 км, от 51 до 60 лет — 5,697 км.

Диагностику прошли газопроводы свыше 40 лет эксплуатации. Через Воронежское водохранилище проложены два подводных перехода среднего давления в целях кольцевания системы газоснабжения правого и левого берегов — d325 и d377 мм. Результаты последнего обследования в 2012 году показали, что в некоторых местах имеется размыв газопровода — глубина залегания 0,2 м до верха трубы, вместо положенного 1,0 м, состояние изоляции удовлетворительное.

Из 432-х установок электрохимзащиты требуют замены 65 станций. Недостаточность средств телемеханизации и автоматизации технологических процессов газоснабжения не дает объективной картины потребления целевого продукта. В связи с вышесказанным экономия такого энергоресурса, как природный газ, сильно затруднена.

В городе достаточно предприятий, которым необходим природный газ на технологию, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Существуют потребители, расположенные за городской чертой, подачу газа которым необходимо предусмотреть от городских распределительных газопроводов (табл. 3).

Таблица 3

Данные годового и максимального часового потребления топлива по потребителям, расположенным за городской чертой, подачугаза которым необходимо предусмотреть от городских распределительных газопроводов на расчетный период

13

Научный журнал строительства и архитектуры

Не смотря на то, что с 15.12.2008 п. г. т. Сомово и сельские поселения Боровое, Масловка, Никольское, Таврово, Семилукские выселки перешли на баланс «Газпром межрегионгаз Новоусманское обособленное структурное подразделение», они также получают газ от городской газоснабжающей системы.

2. Мероприятия для повышения надежности газораспределительной системы на долгосрочную перспективу. Для надежного газоснабжения [7, 13, 14, 16] необходимо построить или переложить на большие диаметры газопроводы высокого, среднего и низкого давления на новых территориях, кроме этого должно предусматриваться строительство ГРП.

Необходимым и обязательным является проведение диагностики повреждений газопроводов свыше 39 лет эксплуатации. При дальнейшем развитии системы газоснабжения городского округа г. Воронеж необходимым будет предусмотреть возможное строительство газораспределительных станций при условии массового строительства питаемых газом объектов за чертой города и нехватки существующих мощностей.

Также необходима реконструкция существующих стальных газопроводов, находящихся в ветхом состоянии, посредством полимерных технологий. Дюкерные подводные переходы оптимально восстанавливать полимерным шлангом, пропускаемым внутри трубопровода и приклеиваемым на двухкомпонентный клей-герметик по технологии Саратовского ГИПРОНИИГАЗА. Также для надежного газоснабжения до 2020 г. необходимо восстановить полимерными материалами по технологии «труба в трубе» подводы к существующим ТЭЦ и крупным котельным [17].

Для дальнейшей наиболее оптимальной газоподачи [18, 21—23] необходимо обеспечить устойчивое давление газа у потребителей с поэтапным переводом подачи газа от системы низкого давления на систему среднего давления [19, 20]. Также необходимо развивать и предусматривать к установке в новых ГРП и ШРП средства телемеханизации и автоматизации технологических процессов газоснабжения, своевременно проводить осмотр и замену оборудования газорегуляторных пунктов, особое внимание уделяя комбинированным регуляторам давления.

Газоснабжение новых площадок для строительства, предлагаемых схемой генплана г. Воронежа, может быть осуществлено от существующих ГРС (рис.).

В соответствии с приведенной схемой и принципами энергетического эквивалентирования [1, 4] была построена модель возмущенного состояния системы газоснабжения [6, 13] по пяти зонам возможной застройки. В результате проведенных расчетов подтвердилась гипотеза о достаточной мощности пяти ГРС для прогнозируемой застройки. Каждая зона рассматривалась отдельно и присоединялась к ближайшей ГРС. Исследования показали, что необходимость в строительстве дополнительной ГРС отсутствует.

14

Рис. Схема газоснабжения города Воронежа с зонами застройки до 2020 г.: I—V — прогнозируемые зоны застройки

Общий расход газа по площадкам в соответствии с генпланом составил 199458 нм3/ч на текущий период.

Генеральным планом муниципального образования городского округа и зоной планировочных ограничений градостроительных резервов до 2020 г. намечены 5 зон основного размещения жилищного строительства (см. рис.):

центральная зона (застройка точечными высотными домами и реконструкция) общей площадью — 3000 тыс. м2;

15

Научный журнал строительства и архитектуры

территория ВГТУ. Северная зона реконструкции и нового строительства (технопарк) общей площадью — 1720 тыс. м2;

пойма реки Дон — западная зона жилищного строительства на намыве общей площадью 3630 тыс. м2;

пос. Шилово — вторая юго-западная зона (первоочередного строительство) общей площадью 2250 тыс. м2;

район Отрадное — восточная зона (левобережная) общей площадью 2625 тыс. м2. Дефицита газопотребления в г. Воронеже не существует. Несмотря на то, что преду-

сматривается новая застройка, максимальной суммарной мощности ГРС достаточно для ее газоснабжения с учетом резервов дальнейшего развития. Разбивка площадей строительства по районам города на период до 2020 г. представлена в табл. 4. На период до 2035 г. уточняются возможности застройки.

Газификации будет осуществляться в коттеджной и 3—7-этажной застройке. С учетом вышесказанного предлагается система программных мероприятий.

Вгороде Воронеже в целях оптимизации процесса газоподачи и интенсификации процесса ее регулирования необходимо провести комплексную программу реконструкции и модернизации, включающую последовательную реализацию поэтапного развития.

Всоответствии с выводами, полученными в результате сбора статистической информации по устройству систем газоснабжения города за 2010, 2015 и 2017 годы, необходимо про-

16

17

Научный журнал строительства и архитектуры

18

Выводы

1.Таким образом, в работе подробно рассмотрено текущее состояние газового хозяйства г. Воронежа. Авторами разработана система программных мероприятий, необходимая для реализации «Стратегии социально-экономического развития Воронежской области на период до 2035 года». Указанные мероприятия, обоснованные новой застройкой [10, 11], повышением надежности работы газопроводов, требованием безаварийной [15] и непрерывной работы участков газовой сети, — результат сбора статистических данных по газовому хозяйству г. Воронежа за 2011 — 2017 гг.

2.Все предложенные мероприятия согласованы и приняты к сведению ОАО «Газпром газораспределение Воронеж». Предложенная система программных мероприятий необходима для реализации программы департамента экономического развития Воронежской области

«Стратегия социально-экономического развития Воронежской области на период до

2035 года».

Библиографический список

1.Алдалис, Х. Дроссельные характеристики в области обратного анализа городских систем газоснабжения / Х. Алдалис, М. Я. Панов, Г. Н. Мартыненко // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2009. — № 1. — С. 43—49.

2.Китаев, Д. Н. Развитие системы теплоснабжения городского округа город Воронеж в долгосрочной перспективе / Д. Н. Китаев // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — 2010. — № 2. — С. 72— 77.

3.Мартыненко, Г. Н. Алгоритм идентификации гидравлических характеристик управляемых дросселей на ветвях структурного графа абонентских подсистем / Г. Н. Мартыненко, М. Я. Панов, И. А. Дмитриев // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2008. — № 3. — С. 100—105.

4.Мартыненко, Г. Н. Анализ существующей схемы управления газопотоками в городских системах газоснабжения и перспективы ее развития в рамках оперативного управления / Г. Н. Мартыненко, М. Я. Панов // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Сер.: Инженерные системы зданий и сооружений. — 2005. — № 2. — С. 23—26.

5.Мартыненко, Г. Н. Моделирование процессов оперативного управления городскими системами газоснабжения на основе факторного анализа: дис. … канд. техн. наук / Г. Н. Мартыненко. — Воронеж: ВГАСУ, 2004. — 182 с.

6.Мартыненко, Г. Н. Оперативное управление газораспределительной системой на основе модели возмущенного состояния / Г. Н. Мартыненко, С. Н. Гнатюк // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — 2012. — № 1 (6). — С. 36—42.

7.Мелькумов, В. Н. Использование кластерного анализа для повышения надежности инженерных сетей // В. Н. Мелькумов, Г. А. Кузнецова, А. Н. Кобелев // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2012. — Т. 8, № 11. — С. 141—145.

8.Мелькумов, В. Н. Метод построения оптимальной структуры тепловых сетей / В. Н. Мелькумов, И. С. Кузнецов, В. Н. Кобелев // Вестник МГСУ. — 2011. — № 7. — С. 549—553.

9.Мелькумов, В. Н. Моделирование структуры инженерных сетей при территориальном планировании города / В. Н. Мелькумов, С. В. Чуйкин, А. М. Папшицкий, К. А. Скляров // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2015. — № 2 (38). — С. 41—48.

10.Мелькумов, В. Н. Определение оптимального маршрута трассы газопровода на основе карт стоимости влияющих факторов / В. Н. Мелькумов, И. С. Кузнецов, Р. Н. Кузнецов // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2009. — № 1. — С. 21—27.

11.Мелькумов, В. Н. Разработка метода определения оптимального маршрута прокладки газопровода на основе генетических алгоритмов / В. Н. Мелькумов, И. С. Кузнецов, Р. Н. Кузнецов, А. А. Горских // Приволжский научный журнал. — 2009. — № 3. — С. 69—74.

12.Михайлова, Е. О. Прогнозирование гидравлических характеристик газопроводных сетей на газораспределительных пунктах / Е. О. Михайлова, Д. Н. Китаев // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. — 2017. — № 3 (8). — С. 23—29.

13.Панов, М. Я. Оперативное управление на основе возмущенного состояния городской системы газоснабжения / М. Я. Панов, Г. Н. Мартыненко, А. И. Колосов // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2016. — № 4 (44). — С. 48—55.

14.Панов, М. Я. Управление системами газоснабжения с узловой схемой отбора путевой нагрузки / М. Я. Панов, Г. Н. Мартыненко, Х. Алдалис // Газовая промышленность. — 2009. — № 8. — С. 75—77.

19

Научный журнал строительства и архитектуры

15.Припутнев, Д. А. Экологический мониторинг окружающей среды / Д. А. Припутнев, И. Н. Мальцев, В. И. Лукьяненко, А. М. Чуйков // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. — 2015. — Т. 1. — С. 182—185.

16.Семенов, В. Н. Перспективы развития регионального жилищного строительства на примере Воронежской области / В. Н. Семенов, В. И. Астанин, А. С. Овсянников [и др.]; под общ. ред. В. Н. Семенова. — Воронеж: ВГАСУ, 2011. — 139 с.

17.Щербаков, В. И. Анализ, оптимальный синтез и реновация городских систем водоснабжения и газоснабжения / В. И. Щербаков, М. Я. Панов, И. С. Квасов. — Воронеж: ВГАСУ, 2001. — 304 с.

18. Babonneau, F. Design and Operations of Gas Transmission Networks / F. Babonneau, Y. Nesterov, J.-P. Vial // Operations Research. — 2012. — № 60 (1). — P. 34—47.

19.Panov, M. Ya. Prompt Management on the Basis of the Disturbed State of the Urban Gas Supply System / M. Ya. Panov, G. N. Martynenko, A. I. Kolosov // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2017. — № 1 (33). — P. 23—30.

20.R´ıos-Mercado, R. Z. Efficient Operation of Natural Gas Transmission Systems: a Network-Based Heuristic for Cyclic Structures / R. Z. R´ıos-Mercado, S. Kim, E. A. Boyd. // Computers & Operations Research. — 2006. — № 33 (8). — P. 2323—2351.

21.Sanaye, S. Optimal Design of a Natural Gas Transmission Network Layout / S. Sanaye, J. Mahmoudimehr // Chemical Engineering Research & Design. — 2013. — № 91 (12). — P. 2465—2476.

22.Tawarmalani, M. Global Optimization of Mixed-Integer Nonlinear Programs: Atheoretical and Com-

References

1.Aldalis, Kh. Drossel'nye kharakteristiki v oblasti obratnogo analiza gorodskikh sistem gazosnabzheniya / Kh. Aldalis, M. Ya. Panov, G. N. Martynenko // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2009. — № 1. — S. 43—49.

2.Kitaev, D. N. Razvitie sistemy teplosnabzheniya gorodskogo okruga gorod Voronezh v dolgosrochnoi perspektive / D. N. Kitaev // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2010. — № 2. — S. 72— 77.

3.Martynenko, G. N. Algoritm identifikatsii gidravlicheskikh kharakteristik upravlyaemykh drosselei na vetvyakh strukturnogo grafa abonentskikh podsistem / G. N. Martynenko, M. Ya. Panov, I. A. Dmitriev // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2008. — № 3. — S. 100—105.

4.Martynenko, G. N. Analiz sushchestvuyushchei skhemy upravleniya gazopotokami v gorodskikh sistemakh gazosnabzheniya i perspektivy ee razvitiya v ramkakh operativnogo upravleniya / G. N. Martynenko, M. Ya. Panov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Ser.: Inzhenernye sistemy zdanii i sooruzhenii. — 2005. — № 2. — S. 23—26.

5.Martynenko, G. N. Modelirovanie protsessov operativnogo upravleniya gorodskimi sistemami gazosnabzheniya na osnove faktornogo analiza: dis. … kand. tekhn. nauk / G. N. Martynenko. — Voronezh: VGASU, 2004. — 182 s.

6.Martynenko, G. N. Operativnoe upravlenie gazoraspredelitel'noi sistemoi na osnove modeli vozmushchennogo sostoyaniya / G. N. Martynenko, S. N. Gnatyuk // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2012. — № 1 (6). — S. 36—42.

7.Mel'kumov, V. N. Ispol'zovanie klasternogo analiza dlya povysheniya nadezhnosti inzhenernykh setei // V. N. Mel'kumov, G. A. Kuznetsova, A. N. Kobelev // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2012. — T. 8, № 11. — S. 141—145.

8. Mel'kumov, V. N. Metod postroeniya optimal'noi struktury teplovykh setei / V. N. Mel'kumov,

I.S. Kuznetsov, V. N. Kobelev // Vestnik MGSU. — 2011. — № 7. — S. 549—553.

9.Mel'kumov, V. N. Modelirovanie struktury inzhenernykh setei pri territorial'nom planirovanii goroda / V. N. Mel'kumov, S. V. Chuikin, A. M. Papshitskii, K. A. Sklyarov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2015. — № 2 (38). — S. 41—48.

10.Mel'kumov, V. N. Opredelenie optimal'nogo marshruta trassy gazoprovoda na osnove kart stoimosti vliyayushchikh faktorov / V. N. Mel'kumov, I. S. Kuznetsov, R. N. Kuznetsov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2009. — № 1. — S. 21—27.

11.Mel'kumov, V. N. Razrabotka metoda opredeleniya optimal'nogo marshruta prokladki gazoprovoda na osnove geneticheskikh algoritmov / V. N. Mel'kumov, I. S. Kuznetsov, R. N. Kuznetsov, A. A. Gorskikh // Privolzhskii nauchnyi zhurnal. — 2009. — № 3. — S. 69—74.

20