Максим’юк С.О. Удосконалення інформаційно-вимірювальних систем якості і транспортування енергоресурсів на засадах їх енергетичної цінності. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 152 – метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка. – Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, 2024.
Об’єктом досліджень є процес визначення енергетичної цінності природного газу в розгалужених газових мережах низького тиску.
Предметом дослідження є методи оцінки енергетичної цінності газу під час транспортування в газорозподільній системі, на базі сучасних інформаційно-вимірювальних технологій, експрес-методу контролю якості газу, а також впливу домішок водню та біометану на функціональні параметри мережі.
У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача, пов’язана з удосконаленням інформаційно-вимірювальних систем для визначення якості енергоресурсів у газорозподільних мережах з двома джерелами газопостачання шляхом розроблення нових математичних моделей з врахуванням впливу закачаного біометану та водню в газопровід.
У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів.
У першому розділі здійснено системний аналіз сучасних підходів до контролю якості та транспортування природного газу, обґрунтовано перехід до енергетичних одиниць обліку й актуальність дослідження взаємозв’язку між якісними характеристиками газу та параметрами мереж для інтеграції нових енергоносіїв.
У другому розділі дисертації розроблено методику оцінки вищої теплоти згорання природного газу в розгалужених мережах з двома входами, що враховує об’ємні частки потоків і фізико-хімічні параметри газу. Запропоновано математичну модель, засновану на багатофакторному регресійному аналізі, та підтверджено її високу точність із похибкою 0,24%. Розроблено алгоритм функціонування інформаційно-вимірювальної системи контролю якості газу, який включає інтеграцію з системами диспетчеризації, а також запропоновано використання штучних нейронних мереж для підвищення точності прогнозів. Модель адаптовано для врахування впливу водню, що забезпечило середню похибку 0,31%, підтверджуючи її придатність для прогнозування змішаних газів.
У третьому розділі досліджено вплив якості природного газу на параметри газотранспортних мереж. Моделювання показало, що зниження теплотворної здатності на 4,5% збільшує споживання газу та зменшує запаси у сховищах. Удосконалено метод оцінки технічного стану газопроводів низького тиску, в якому на відміну від існуючих, застосовано новий інформативний параметр зміни теплотворної здатності газу, що дозволяє прогнозувати утворення корозійних пошкоджень трубопроводу низького тиску.
У четвертому розділі досліджено енергетичну цінність біогазу, вплив його компонентів на характеристики газових сумішей та адаптовано модель оцінки теплоти згоряння для інтеграції біометану в газопроводи. Проаналізовано технології очищення біогазу, вимоги до якості біометану за стандартами, а також вплив кисню на енергетичні показники газу. Розроблена нейронна мережа для прогнозування теплоти згорання природного газу в мережах з двома входами, з урахуванням присутності в газопроводі природного газу, водню та біометану, забезпечила високу точність результатів (R ≥ 0.996). У рамках апробації результатів створено проекти двох національних стандартів: ДСТУ EN 16723-1:2023 для інтеграції біометану в газотранспортну систему та ДСТУ EN 12007-4:2019 для модернізації газових мереж до 16 бар із акцентом на безпеку та надійність. Ключові слова: природний газ, математична модель, похибка вимірювання, результат вимірювання, нейронні мережі, діагностичні ознаки, енергетичні параметри, декарбонізація, водень, газоводневі суміші, тверді побутові відходи, компонентний склад, біогаз, статистичні оцінювання, транспортування вуглеводнів.
