طوّر علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية طريقةً للتنبؤ بدقة بقدرة خطوط أنابيب غاز أفران الصهر الحالية على استيعاب الأحمال المتزايدة. يُعدّ هذا الحلّ ذا أهمية خاصة لمصانع المعادن والطاقة والكيماويات، حيث يُشكّل استخدام هذا النوع من الغاز عمليةً أساسية.
يتولد غاز أفران الصهر أثناء صناعة الحديد، ويحتوي على كمية كبيرة من الغبار. ورغم وجود أنظمة تنظيف، تتراكم جزيئات الغبار تدريجيًا داخل خطوط أنابيب الغاز، لا سيما عند الانحناءات والصمامات وعدادات التدفق. يؤدي ذلك إلى تغييرات في قطر الأنابيب وزيادة المقاومة، مما يجعل الحسابات الهيدروليكية التقليدية غير فعّالة. الطرق الحالية لتحديد سعة التدفق إما غير مناسبة للشبكات الطويلة أو تتطلب تجارب معقدة ومكلفة باستخدام خزانات إضافية، وهو أمر صعب بالنسبة لخطوط أنابيب الغاز ذات الأقطار الكبيرة.
اقترح باحثون من جامعة جنوب الأورال الحكومية طريقةً لمعالجة هذه المشكلة باستخدام بيانات من تشغيل خطوط أنابيب الغاز الحالية.
«يتلخص الاختراع في قياس ثلاثة معايير رئيسية في آنٍ واحد عند "قسم تشغيل" مُختار من خط أنابيب الغاز: معدل تدفق الغاز، وضغط المدخل، وضغط المخرج. تُدخل هذه البيانات، التي يتم الحصول عليها، على سبيل المثال، من نظام تحكم آلي في العمليات التكنولوجية، في معادلة لحساب ضغط المدخل المتوقع عند زيادة معدل تدفق الغاز في المستقبل. تُقارن القيمة الناتجة بأقصى ضغط مسموح به يمكن أن توفره المعدات (المراوح، والمنفاخات)، إذا تجاوز الضغط المحسوب الحد المسموح به، يُتخذ قرار بشأن الحاجة إلى إعادة بناء القسم»,- علّق سيرجي باشنين، الأستاذ المشارك في قسم هندسة الطاقة الحرارية الصناعية بجامعة جنوب الأورال الحكومية.
تتمثل الميزة الرئيسية لهذه الطريقة في أنها تأخذ في الحسبان تلقائيًا الحالة الفعلية لخط أنابيب الغاز، بما في ذلك جميع ترسبات الغبار والمعايير الهندسية الفعلية، مما يُغني عن الحاجة إلى حسابات هيدروليكية معقدة لكل عنصر على حدة. هذا الحل التقني فريد من نوعه ليس فقط في روسيا، بل في العالم أجمع. وقد مُنحت براءة اختراع لهذا الابتكار.
تم اختبار هذا التطوير بنجاح في تجربة محاكاة على نموذج لخط أنابيب غاز غلاية محطة توليد طاقة حرارية صناعية باستخدام برنامج ANSYS CFX. وأكدت النتائج دقة الطريقة المقترحة العالية. وقد استُخدمت نتائج الحسابات في إحدى الشركات بمنطقة تشيليابينسك.
سيُمكّن تطبيق هذه الطريقة الشركات من تخطيط تغييرات أنماط تشغيل شبكة الغاز بأمان وكفاءة. وبات بالإمكان الآن إعادة توزيع تدفقات الغاز بأقل قدر من مخاطر الحوادث، وبدون تكاليف تُذكر لإجراء دراسات التصميم.