2.8. Методы расчета тупиковой газораспределительной сети

Расчет газораспределительной сети сводится к расчету диаметров участков сети и давлений в узловых точках.

При расчете диаметров определяющей операцией является распределение расчетного перепада давления по участкам сети. Выбор расчетного перепада на участке при зафиксированном расходе газа однозначно определяет диаметр участка газовой сети.

В мировой практике различают три метода распределения расчетного перепада давления по участкам тупиков газораспределительной сети:

• старый (или традиционный) метод;

• метод оптимальных диаметров;

• комбинированный метод.

2.8.1.Традиционный (старый) метод расчета тупиковой сети

Метод основан на принципе равномерного расчетного перепада давления по участкам сети. Указанный принцип заключается в том, что при расчете диаметров участков сети используются соотношения

- для высокого (среднего) давления:

;

-для низкого давления

,

где - расчетная длина приоритетного направления, состоящего из N участков:

- расчетная длина i-го участка (в соответствии со СНиП 2.04.08-87* падение давления в местных сопротивлениях (колена, тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения фактический длины участков газопровода _фi на 5...10%)

Тогда расчетный перепад на i-ом участке определится из соотношения

или

.

Дальнейшая процедура расчета состоит в проведении последовательных операций определения теоретического диаметра участка, выбора ближайшего стандартного диаметра, расчета перепада давления на каждом участке с учетом реального внутреннего диаметра трубы, оценке суммарного перепада давления и последующей, при необходимости, корректировке диаметра одного из участков с целью приведения суммарного перепада давления в соответствие с допускаемым расчетным перепадом. С учетом указанной процедуры и остаточного давления в узлах переходят к расчету диаметров вспомогательных направлений.

Для упрощения ручных расчетов широко используются номограммы (рис.2.19 и 2.22).

2.8.2. Некоторые неопределенности при расчете тупиковой сети по традиционному методу

При первом же знакомстве с традиционным методом расчета возникает ВОПРОС 1: Почему принято условие постоянства удельного перепада давления А = Сonst?

В ответ можно лишь предположить, что это была одна из самых простых возможностей избежать неопределенности при определении, диаметров участков сети. Ведь условие А=Сonst однозначно распределяет суммарный допустимый перепад давления между участками сети. При этом не может быть никакой речи об оптимальности распределения этого перепада давления с точки зрения например, минимальных затрат на строительство сети.

Рассмотрим порядок расчета.

1. При заданных начальном и конечном давлениях (или суммарном перепаде давления) для главного направления определяется суммарная расчетная длина направления, а затем значение А для выбранного направления. Напрашивается ВОПРОС 2: Какое из направлений считать главным? Каков критерий выбора (протяженность, загруженность по расходу)?

Рис. 2.22. Номограмма для определения потерь давления в газопроводах высокого и среднего давления. Природный газ 0,73кг/м³, м²/с (при 0^оС и 101,3 кПа).

Рис. 2.21. Распределение расчетного перепада давления при традиционном методе расчета.

2. По известной теперь величине А и расходу газа с помощью номограммы определяются расчетные значения диаметров для всех участков заданного направления.

3. Назначаются стандартные диаметры на участках направления. Возникает ВОПРОС 3: Как, основываясь на теоретическом расчетном диаметре, выбрать стандартный диаметр (округлить в большую сторону, округлить в меньшую сторону, принять ближайшее стандартное значение диаметра)?

4. По известному расходу и выбранному стандартному диаметру с помощью номограммы определяется фактическое значение А.

5. По фактическому значению А и расчетной длине участка определяется перепад давления на участке сети.

6. С учетом потерь давления на участках направления определяются давления в узлах и конечное давление.

7. Проверяется степень отличия расчетного конечного давления от заданного. В случае большой разницы возникает ВОПРОС 4: На каком из участков следует изменять диаметр, чтобы расчетное конечное давление соответствовало заданному? Каков критерий выбора?

8. Переходят к расчету ответвлений, взяв за начальное давление давление в узле ответвления.

Практические выводы, которые необходимо учитывать при традиционном методе решения:

1. Если, после выбора стандартных диаметров, конечное давление в конце расчетного направления оказалось существенно больше минимально допустимого, то можно уменьшить диаметры на начальном участках рассматриваемого направления.

2. Если же, после выбора стандартных диаметров, конечное давление в конце расчетного направления оказалось меньше минимально допустимого, то следует увеличивать диаметры на участках, расположенных ближе к концу рассматриваемого направления.