1.5 Гидравлический расчёт сети высокого давления
Составляем расчетную схему сети, на которой показываем все газопроводы высокого давления, промышленное предприятие - ПП, ГРП, и все другие потребители. На выходе из ГРС принимаем абсолютное давление газа 0,69 МПа. Абсолютное давление перед конечными потребителями принимаем 0,43 МПа.
Расчет кольцевой сети высокого давления для трёх режимов работы:
- аварийный режим 1 – газ движется по кольцу по часовой стрелке;
- аварийный режим 2 – газ движется по кольцу против часовой стрелки;
- нормальный (расчетный) режим.
Расчет аварийного режима 1.
Составляем расчетную схему кольца при аварийном режиме 1.
Определяем и проставляем на схеме расчетные расходы газа по участкам сети, начиная с конечного участка кольца. Предварительный выбор диаметров кольцевой сети производим по расчетному расходу газа Vp, м3/ч, и среднеквадратичному перепаду давления А, МПа2/км, для рассматриваемого направления газового потока. Определяем расчетные расходы газа Vp, м3/ч, по сумме произведений расходов на соответствующий коэффициент обеспеченности
Vрэкв =0,59·∑ Vi ·Коб , (39)
где Коб – коэффициент обеспеченности потребителей газа в аварийной ситуации;
Vi – расчетный расход газа на i-ого потребителя в нормальных условиях.
Расчет сводим в таблицу 7
Таблица 7 – Расчётные расходы газа
-
Потребитель
Максимальный часовой расход Vр, м3/ч
Значение коэффициента обеспеченности Коб
Расчетный расход газа при авариях Vр·Коб
ГРП1
1262,17
0,85
1072,84
ГРП2
1436,32
0,85
1220,08
ГРП3
1431,94
0,85
1217,15
Б1
164,12
0,85
139,5
Б2
151,25
0,85
128,56
Б3
129,51
0,85
110,08
БПК1
423,07
0,6
253,84
БПК2
196,05
0,6
117,63
БПК3
194,58
0,6
116,75
ХЗ
558,15
0,7
390,71
РК1
4232,87
0,75
3174,65
РК2
5011,45
0,75
3758,59
Определяем среднеквадратичный перепад давления А, МПа2/км,
(40)
где Рн – абсолютное давление газа после ГРС, МПа;
Рк – абсолютное давление газа перед наиболее удаленным от ГРС потребителем, МПа [9];
L – общая протяженность газопроводов этого направления, км;
1,1 – коэффициент, учитывающий потери давления в местных сопротивлениях, путем увеличения фактической длины расчетных участков газопроводов на 10%.
Основной диаметр газопровода выбираем по номограмме для расчета газопроводов высокого давления по [2,приложению 5]. Линии расхода Vрэкв, м3/ч, и среднеквадратичного перепада давления А, (МПа)2/км, пересекаются в точке, лежащей между двумя диаметрами d1 и d2, мм. Такие диаметры участков газопровода сети назначаем, выполняя гидравлический расчет; при этом больший принимаем на участках ближайших к ГРС, а меньший – на участках удаленных от ГРС. Если значения Vрэкв и А пересекаются на одной из линий диаметров, то кольцевая сеть может быть принята единого диаметра при использовании располагаемого давления с допустимой невязкой.
Расход газа на участке после ГРС всегда значительно больше эквивалентного расхода кольцевой сети, поэтому целесообразно принять его на калибр больше наибольшего диаметра кольца.
Далее по номограмме для принятого диаметра и известного расхода находим действительные значения среднеквадратичного перепада давления на 1 км газопровода, а затем рассчитываем перепад давления для известной расчетной длины участка. Давление газа в начале участка задано – Рн, МПа, давление газа Рк, МПа, в конце участка определяем по формуле
(41)
Полученное давление является начальным для последующего участка.
Диаметры ответвлений принимаем меньше диаметров участков кольцевой сети.
Расчет следует считать правильным, если использован располагаемый перепад давлений и величина давления в конце последнего участка будет ровна принятой. Допустимая невязка должна быть в пределах 10%.
Аналогичным образом выполняется расчёт сети газопроводов аварийного режима 2. Расчет сети при нормальном (расчетном) режиме работы сводится к следующему:
- выбираем расчетные направления потоков газа от ГРС к потребителям из условия подачи газа каждому из них по кратчайшему пути;
- составляем расчетную схему;
- принимаем диаметры газопроводов по участкам, наибольшее из двух вариантов выполненных расчетов сети для аварийных режимов;
- для расчетных расходов газа и принятых диаметров газопроводов, определяем потери давления на участках, и величины давления газа в точках врезки ответвлений.
Расчет ответвлений производим для наименьших давлений в точках врезки их в сеть. По давлению и расходу газа определяем величину среднеквадратичного перепада давления – А, (МПа)2/км. По известным величинам Vр и А принимаем диаметр газопровода d, мм, и уточняем величину давления газа в конце ответвления. Величины давления газа в точках врезки ответвлений в сеть при нормальном режиме превышают значения в аварийных режимах, т.е.устойчивая работа системы в нормальном режиме с подачей потребителям расчетного расхода газа обеспечена. Если давление в точке врезки ответвления при нормальном режиме равно или меньше давления в аварийном режиме, следует действительную величину давления газа перед потребителем при расчетном расходе газа. Она должна быть близка к Рк, МПа. Если это условие не соблюдается, увеличить диаметр ответвления. Расчет сводим в таблицу 8.
Таблица 8 – Гидравлический расчет сети высокого давления
-
№ участка
Длина, км
Расход газа, VP, м3/ч
DУ
А
Удельные потери
(МПа)/м
Падение давления на участке
(МПа)
Давление газа (абсолютное), МПа
По плану L
Расчетная LP = 1.1·L
В начале участка Рн
В конце участка Рк
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Нормальный режим, первое полукольцо
1
1
1,1
15191,48
400
0,0269
0,0296
0,69
0,668
2
1,12
1,232
7251,07
350
0,0245
0,0302
0,668
0,645
3
0,85
0,935
7121,56
350
0,0211
0,0197
0,645
0,630
4
0,7
0,770
5689,62
300
0,0190
0,0146
0,630
0,618
5
0,87
0,957
5495,04
300
0,0180
0,0172
0,618
0,604
6
0,19
0,209
1262,17
250
0,0154
0,0032
0,604
0,601
19
0,1
0,11
1262,17
150
0,0152
0,0017
0,604
0,603
7
0,85
0,308
200
Нормальный режим, второе полукольцо
14
0,11
0,121
7940,41
350
0,0222
0,0027
0,668
0,666
13
0,44
0,484
7744,36
350
0,0229
0,0111
0,668
0,660
12
0,63
0,693
7593,11
350
0,0233
0,0162
0,668
0,656
11
1,09
1,199
7034,96
350
0,0229
0,0275
0,656
0,635
10
0,65
0,715
5598,64
300
0,0195
0,0139
0,635
0,624
9
0,85
0,935
587,19
250
0,0186
0,0174
0,624
0,610
8
0,28
0,935
164,12
250
0,0161
0,0150
0,610
0,597
20
0,1
0,11
164,12
80
0,0145
0,0016
0,597
0,596
Аварийный режим 1
1
1
1,1
6838,08
300
0,0269
0,0296
0,690
0,668
2
1,12
1,232
6838,08
300
0,0245
0,0301
0,668
0,645
3
0,85
0,935
6792,23
300
0,0211
0,0197
0,645
0,630
4
0,7
0,77
6074,11
300
0,0190
0,0146
0,630
0,618
5
0,87
0,957
6005,23
300
0,0180
0,0172
0,618
0,604
6
0,19
0,209
4132,19
250
0,0154
0,0032
0,604
0,601
7
0,85
0,935
3499,21
250
0,0161
0,0150
0,601
0,588
8
0,28
0,308
3441,11
250
0,0139
0,0043
0,588
0,584
9
0,85
0,935
3291,34
250
0,0142
0,0133
0,584
0,572
10
0,65
0,715
1073,77
150
0,0127
0,0091
0,572
0,564
11
1,09
1,199
353,46
80
0,0124
0,0149
0,564
0,551
12
0,63
0,693
122,94
80
0,0106
0,0073
0,551
0,544
Продолжение таблицы 8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
13
0,44
0,484
69,40
80
0,0097
0,0047
0,544
0,540
26
0,1
0,11
69,40
80
0,0113
0,0012
0,564
0,563
Аварийный режим 2
1
1
1,1
6838,08
300
0,0269
0,0296
0,690
0,668
14
0,11
0,121
6838,08
300
0,0222
0,0027
0,668
0,666
13
0,1
0,11
6768,68
300
0,0219
0,0024
0,666
0,664
12
0,1
0,11
6715,14
300
0,0217
0,0024
0,664
0,663
11
1,09
1,199
6484,62
300
0,0237
0,0284
0,663
0,641
10
0,65
0,715
5764,31
300
0,0202
0,0144
0,641
0,629
9
0,85
0,935
3546,74
250
0,0192
0,0180
0,629
0,615
8
0,28
0,308
3396,97
250
0,0167
0,0051
0,615
0,611
7
0,85
0,935
3338,87
250
0,0171
0,0160
0,611
0,597
6
0,19
0,209
2705,89
150
0,0147
0,0031
0,597
0,595
5
0,87
0,957
832,85
100
0,0154
0,0148
0,595
0,582
4
0,7
0,77
763,97
100
0,0138
0,0107
0,582
0,573
3
0,85
0,935
45,85
80
0,0131
0,0122
0,573
0,562
15
0,1
0,11
45,85
80
0,0111
0,0012
0,562
0,561
Ответвления
15
0,1
0,11
129,51
80
0,0196
0,0022
0,645
0,644
16
0,1
0,11
1431,94
150
0,0179
0,0020
0,630
0,628
17
0,1
0,11
194,58
80
0,0167
0,0018
0,618
0,617
18
0,1
0,11
4232,87
250
0,0152
0,0017
0,604
0,603
19
0,1
0,11
1262,17
150
0,0150
0,0016
0,601
0,600
20
0,1
0,11
164,12
80
0,0145
0,0016
0,597
0,596
21
0,1
0,11
423,07
80
0,0158
0,0017
0,610
0,608
22
0,1
0,11
5011,45
300
0,0173
0,0019
0,624
0,622
23
0,1
0,11
1436,32
150
0,0185
0,0020
0,635
0,633
24
0,1
0,11
558,15
100
0,0208
0,0023
0,656
0,654
25
0,1
0,11
151,25
80
0,0212
0,0023
0,660
0,658
26
0,1
0,11
196,05
80
0,0219
0,0024
0,666
0,664