3.2 Расчет кольцевых газопроводов

В отличие от тупиковых газовых сетей, в которых направления потоков и расчетные расходы газа на участках сети определены, в многокольцевых сетях и направления потоков, и количества газа, протекающие по расчетным участкам, не постоянны. Задачей гидравлического расчета таких сетей является определение диаметров участков сети, которые обеспечивают равномерность гидравлического режима всей сети и подачу всем потребителям требуемых количеств газа при заданных перепадах давления. Если в тупиковых сетях из трех величин ‑ расхода газа, допустимого перепада давления и диаметра газопровода ‑ неизвестна одна, то задача решается легко. В кольцевых сетях, когда потоки газа могут распределиться по полукольцам неравномерно, из указанных трех величин известна только одна, а две другие необходимо определить.

Решение такой задачи базируется на двух условиях. Во-первых, на рассмотренном выше условии равновесия узла. Если приток газа к узлу считать положительным расходом, а выход газа из узла и расход газа в самом узле ‑ отрицательным, то алгебраическая сумма расчетных расходов газа в узле должна быть равна нулю. Во-вторых, на условии, по которому сумма потерь давления в одном полукольце равна сумме потерь давления в другом полукольце: . Если условно считать давление газа в кольце по часовой стрелке положительным, а противоположное отрицательным, то указанное условие можно сформулировать так: алгебраическая сумма потерь давления в любом кольце должна быть равна нулю. Практически это условие выполнить не всегда удается и допускают, что невязка потерь давления в полукольцах не должна превышать 10% от наименьшей потери давления в одном из полуколец.

Рис.3 Схема кольцевого газопровода.

При подборе диаметра полукольца необходимо предусмотреть возможность его работы в аварийном режиме. Рабочее полукольцо должно обеспечить пропуск 75% расхода от аварийного участка.

Расчет тупиковой сети низкого давления

Жилой поселок однородной застройки снабжается природным газом (0,73 кг/м³) в количестве 750 м³/ч. Подача газа в распределительную газовую сеть осуществляется из ГРП под давлением 300 даПа. Определить расчетные расходы газа и диаметры газопроводов на участках сети.

Рис.1. Схема разветвленной тупиковой сети.

Решение:

Удельный расход газа в сети

м³/(ч∙м)

Путевые расходы газа:

На участке 12: м³/ч;

На участке 23: м³/ч;

м³/ч;

м³/ч;

м³/ч;

Сумма путевых расходов газа составляет 750 м³/ч.

Расчетные расходы газа на участках сети:

м³/ч,

м³/ч;

м³/ч;

На участке 23 кроме путевого имеется транзитный расход м³/ч;

м³/ч;

м³/ч;

м³/ч;

Результаты вычислений путевых и расчетных расходов сводим в таблицу 1:

Таблица 1

Путевые и расчетные расходы газа

Определяя среднюю удельную потерю давления на основной магистрали сети от ГРП до точки 4 (1234), принимаем общее падение давления на этой магистрали Н120 даПа. Отнесем 10  этого падения давления за счет потерь в местных сопротивлениях.

Тогда потери давления на трение равны

Н_тр1200,1120108 даПа

Средняя удельная потеря давления на трение

даПа/м.

Далее расчет ведем в табличной форме в следующем порядке.

Таблица 2

Таблица гидравлического расчета

1. Ориентируясь по средней удельной потере давления и расчетным расходам газа па участках, по номограмме подбираем диаметры газопроводов на участках сети.

2. Для выбранных диаметров газопроводов на участках по той же номограмме определяем действительные удельные потери давления.

3. Умножая действительные потери давления на участках на длину этих участков, определяем действительные потери давления на участках.

4. Суммируем потери давления на участках основной магистрали и результат сравниваем с принятым расчетным перепадом давления. В случае недоиспользования или превышения расчетного перепада изменяем диаметр газопровода на одном или нескольких участках с тем, чтобы свести невязку до величины не более 5 . Изменения диаметров фиксируем в таблице.

5. Аналогично подбираем диаметры ответвлений от основной магистрали. При этом для каждого ответвления удельные потери давления определяются из соотношения

где Н_отв – располагаемый напор для ответвления, определяемый как разность давления в точке ответвления и номинального давления у потребителя (200 даПа); – длина ответвления, м.

Ответвление 25:

Без учета незначительных потерь давления в местных сопротивлениях давление в точке 2 рассчитывается по формуле

даПа.

Следовательно, располагаемый напор на участке 2-5 равен:

даПа.

Средняя удельная потеря давления на этом участке:

даПа.

Аналогичный расчет делаем для ответвления 3-6:

даПа.

даПа.

даПа.

По рассчитанным значениям удельных потерь давления и расчетным расходам на обоих ответвлениях, по номограмме выбираем диаметры газопроводов для них и по действительным удельным потерям, соответствующим выбранным диаметрам ответвлений, определяем фактические потери давления на каждом из ответвлений.

Приложение 2