Методика графоаналітичного розрахунку мережі газопостачання високого і середнього тиску

Розрахунок газопроводів високого і середнього тиску можна виконувати за два або за один етап.

При двоетапному розрахунку спочатку виконується графоаналітичний розрахунок мережі газопостачання за допомогою графіків - номограм. У результаті одержуються значення діаметрів ділянок і тисків у вузлах мережі та біля споживачів. На другому етапі виконується аналітичний розрахунок, який дає змогу уточнити діаметри ділянок і значення тисків газу в характерних точках мережі з врахуванням фізичних властивостей природного газу і температурних умов.

При одноетапному проектуванні розрахунок проводиться виключно аналітичними методами за допомогою комп'ютерів з використанням відповідного програмного забезпечення.

Слід зазначити, що аналітичний розрахунок газопроводів високого і середнього тиску трудомісткий, пов'язаний з реалізацією методу послідовних наближень, тому його доцільно виконувати на комп'ютері. Це вимагає розробки обчислювальних алгоритмів і спеціального програмного забезпечення.

Розглянемо методику графоаналітичного розрахунку мережі газопостачання високого чи середнього тиску на конкретному прикладі проектування розгалуженої мережі газопостачання середнього тиску, схема якої наведена на рисунку 4.1. Мережа живиться від ГРС і постачає газом шість споживачів, серед яких газорегуляторний пункт (ГРП), районна котельня (РК), комбінат побутового обслуговування (КПО) і три промислові підприємства: хлібозавод (ХЗ), ремонтний завод (РЗ) і механічний завод (МЗ).

4.1. – Розрахункова схема розгалудженої мережі

Газопостачання середнього тиску

Вихідні дані для графоаналітичного розрахунку такі:

- конфігурація мережі газопостачання;

- довжини всіх ділянок між вузлами;

- розрахункові витрати газу споживачів, приймаються рівними максимальним годинним витратам газу;

- абсолютний тиск газу на початку мережі, для конкретного випадку приймаємо Р_п =0,3 МПа;

- абсолютний тиск газу на вході споживачів, для конкретного випадку приймаємо Р_k =0,15 Мпа.

Мета розрахунку - необхідно так вибрати діаметри кожної ділянки мережі газопостачання, щоб розрахований тиск газу на вході кожного споживача був як можна ближчий до заданого кінцевого тиску, але ні в якому разі не менший від нього.

Складаємо розрахункову схему мережі газопостачання. Знаходимо основний напрям руху газу - це напрям від джерела живлення до найбільш віддаленого споживача. Наносимо основний напрям на розрахункову схему. Нумеруємо вузли спочатку основної магістралі, далі всі інші.

Для схеми, наведеної на рисунку 4.1, основний напрямок руху газу такий: ГРС-1-2-3-4-КПО. На схему наносимо довжину ділянок у кілометрах та максимальні годинні витрати газу споживачів у м³/год.

Для врахування додаткових втрат тиску в місцевих опорах вводимо поняття розрахункової довжини ділянки за умовою

(4.36)

Знаходимо розрахункові витрати газу для кожної ділянки мережі газопостачання шляхом додавання максимальних годинних витрат газу відповідних споживачів. Розрахунок витрат газу проводимо з кінця, йдемо проти руху газу, збираючи його.

Наприклад, для ділянки КПО-4 маємо

для ділянки 3-4 одержуємо

Для основного напрямку руху газу обчислюємо значення параметра А_ср за формулою:

(4.37)

де п - кількість ділянок мережі, що лежать на основному напрямку руху газу.

Для кожної ділянки основного напряму за розрахунковою витратою газу і параметром А_cp , використовуючи номограму для розрахунку газопроводів високого і середнього тиску (рисунок 4.2), знаходимо необхідний діаметр газопроводу, далі заокруглюємо його здебільшого до найближчого більшого стандартного значення. При вибраному діаметрі газопроводу за номограмою знаходимо фактичне значення параметра А. Процедура роботи з номограмою зображена на рисунку 4.2. Для ділянок, що закінчуються споживачем, при роботі з номограмою здебільшого вибираємо, якщо це можливо, найближчий менший стандартний діаметр газопроводу.

Визначаємо величину абсолютного тиску газу для характерних точок основного напрямку руху газу. Розрахунок розпочинаємо від початкової ділянки, для якої відоме значення початкового тиску

(4.38)

Тиск газу в кінці ділянки знаходиться за формулою

(4.39)

При подальших гідравлічних розрахунках враховуємо, що для послідовно працюючих ділянок газової мережі тиск газу в кінці попередньої ділянки дорівнює початковому тиску для наступної за рухом газу ділянки

(4.40)

Тиск газу в кінці останньої ділянки основного напрямку руху газу порівнюємо із заданим кінцевим тиском. За наявності значного запасу тиску газу приймаємо рішення щодо зменшення діаметрів ділянок газопроводів, що лежать у кінці основного напрямку руху газу.

Після завершення розрахунку основного напрямку руху газу в мережі виконується розрахунок відгалужень і відводів.

Відгалуження - елемент мережі газопостачання, який постачає газ кільком споживачам.

Відвід - елемент мережі газопостачання, який постачає газ одному споживачу.

Графоаналітичний розрахунок відгалуження виконується аналогічно розрахунку основного напрямку руху газу. Тільки при визначенні середнього значення параметра А_cp як початковий тиск приймається раніше розраховане значення тиску у відповідному вузлі основної магістралі.

При графоаналітичному розрахунку відводів нерідко мають місце випадки, коли розраховане значення параметра А_ср перевищує максимальне значення даного параметра на номо-грамі А_max=1·10 (МПа)²/км. У таких випадках слід приймати

(4.41)

і виконувати звичайну процедуру роботи з номограмою. Це пов'язано з обмеженістю сфери використання номограми і призводить до завищення вибраних діаметрів відводів. Завищення діаметрів ділянок відводів призводить до значних резервів тиску на вході споживачів газу.

Зазначений недолік гідравлічного розрахунку відводів від основної магістралі може бути усунений лише на етапі аналітичного розрахунку мережі газопостачання.

Результати графоаналітичного розрахунку мережі газопостачання середнього чи високого тиску доцільно оформляти у вигляді таблиці, прикладом якої є таблиця 4.1, що містить результати графоаналітичного розрахунку мережі газопостачання середнього тиску, розрахункова схема якої наведена на рисунку 4.1.