Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные проектные решения

1.1 Описание трассы газопровода-отвода

Газопровод-отвод к ГРС Экимань предназначен для газоснабжения г. Новополоцка.

Проектируемый газопровод-отвод врезается в существующий крановый узел на ГРС Экимань, заканчивается – ГРП Россоны. Газопровод-отвод к п.Экимань, в свою очередь, подключается к газопроводу Орша-Минск.

Газопровод-отвод проходит по землям колхозов, совхозов и гослесфонда Полоцкогокого и Рассонского районов Витебской области и имеет общую протяжённость 52,4км.

Трасса газопровода-отвода проложена в пределах северной части Полоцкой низменности.

Рельеф по трассе, в основном, спокойный, равнинный, местами всхолмлённый.

В геологическом разрезе представлены, в основном, флювиогляциальные пески, мореные суглинки, пылеватые супеси и суглинки, озёрно-аллювиальные пески.

В отдельных понижениях и ложбинах стока разрез представлен с поверхности торфом и заторфованным грунтом, иногда сапропелем, подстилаемым песками. Общая протяжённость болот на участке составляет 4,65км.

В поймах рек и их притоков встречаются современные озёрно-аллювиальные отложения, представленные серыми пылеватыми и мелкими песками с примесью органических веществ, в отдельных случаях, илом и пылеватыми суглинками.

Водотоки, пересекаемые газопроводом, относятся к категории крупных (р. Западная Двина), малых и средних рек. Наиболее крупные из них: р. Дрисса, р. Россонка.

Гидрогеологические условия трассы обусловлены особенностями геологического строения и характером водовмещающих пород.

Грунтовые воды на период изысканий в весенне-летний период вскрыты большинством скважин, в зимний – лишь отдельными скважинами.

Прогнозируемые уровни грунтовых вод за счёт естественных факторов могут устанавливаться на 0,5 - 1,0м выше зафиксированных.

Формирование грунтовых вод происходит за счёт инфильтрации атмосферных осадков и вод поверхностного стока.

Нормативная глубина промерзания грунтов основания составляет 50 см.

Средняя температура самого холодного месяца года - -9С°, самого тёплого - +18С° [1].

Из инженерных коммуникаций газопровод пересекает: одну железную дорогу, 3 автодороги –II-ой категории, две – III-ей категории, две – IV-ой категории четыре – V-ой категории, 6 профилированных бескатегорийных дорог, два электрокабеля 110кВ. В 22 точках газопровод пересекается с кабелями связи различных владельцев, при этом, в одной траншее может быть проложено от одного до 4-х кабелей.

1.2 Технологический расчёт газопровода Исходные данные для проектирования

Газопровод-отвод на г. Россоны:

• давление в точке подключения 3,6МПа;

• температура в точке подключения + 9°С;

• средняя минимальная температура грунта + 5°С;

• проектная производительность 72млн. м³/год;

• длина газопровода-отвода 52,4км;

• диаметр газопровода-отвода 219мм;

Таблица 1.1 Состав перекачиваемого газа

Компоненты газа	СН4	С2Н4	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	N2
Состав газа, %	94,6	2,19	0,24	0,2	0,17	1,4	1,2
Молекулярная масса, кг/моль	16,04	30,07	44,09	58,12	72,15	44,01	28,02
Критическая температура, К	190,5	305,75	370	425,7	460,9	304,26	126,26
Критическое давление, МПа	4,52	4,88	4,34	3,75	3,29	7,28	3,35

Определение параметров перекачиваемого газа

Определим молекулярную массу газа:

, (1.1)

где – молекулярная масса смеси газов,

– молекулярная масса i-го компонента смеси газов,

– объёмная доля i-го компонента смеси

Определяем газовую постоянную для смеси:

, (1.2)

где R=8314Дж/К – универсальная газовая постоянная

Относительная плотность по воздуху:

, (1.3)

где - молекулярная масса воздуха

Определение расчетной производительности

Расчёт производится согласно [2].

Суточное потребление газа:

, (1.4)

где Q – годовой расход газа.

Расчёт толщины стенки трубы

Методика определения толщины стенки основана на принципе предельных состояний. За предельное состояние, при котором трубопровод перестает удовлетворять предъявляемым требованиям к нему требованиям, принимается состояние разрушения. Поэтому расчетное сопротивление определяется исходя из временного сопротивления материала труб (предела прочности).

В качестве материала труб для газопровода-отвода в соответствии с рекоме подбираем трубную сталь ВСТ2сп3 с временным сопротивлением s_{min вр}= 330МПа [2].

Определяем расчётные сопротивления растяжению по формуле:

, (1.5)

где 330МПа – нормативное сопротивление растяжению,

=0,75-коэффициент условий работы газопровода;

=1,55-коэффициент надёжности по материалу;

=1-коэффициент надёжности по назначению.

Толщину стенки найдём по формуле:

, (1.6)

где =1,1 – коэффициент надёжности по нагрузкам,

= 3,6МПа – рабочее давление,

= 21,9см – наружный диаметр газопровода.

.

Внутренний диаметр газопровода:

, (1.7)

.

Проверка на прочность подземного газопровода в продольном направлении

Прочность подземных газопроводов проверяется исходя из условия [2 стр.38]:

(1.8)

где: - продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок;

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы.

При растягивающих продольных напряжениях:

Если ³0, то Y₂ = 1

При сжимающих продольных напряжениях:

Если <0, то

(1.9)

(1.10)

где: б - коэффициент линейного расширения металла трубы,

б = 12×10^-6 град^-1 [с. 179, (5)]

E – параметр упругости (модуль Юнга),

E = 2,1×10⁵ МПа

Dt – расчетный температурный перепад, Dt = 40°C

M – коэффициент Пуассона, M = 0,3

D_вн – внутренний диаметр газопровода;

д – толщина стенки трубы;

Тогда условие прочности принимает вид:

Условие прочности выполняется.

Проверка предотвращения недопустимых пластических деформаций подземного газопровода

Проверку необходимо производить при условии [2,стр40]:

(1.11)

где - кольцевые напряжения от рабочего давления, МПа;

- предел текучести, МПа;

Расчет параметров перекачки

Определяем среднюю температуру (без учёта эффекта Джоуля-Томпсона):

, (1.12)

где - температура грунта, С°,

- температура газа в начале участка, С°,

-длина участка газопровода, м.

, (1.13)

где - коэффициент теплоотдачи от газа в грунт, =1740Вт/м² ˚К,

- удельная теплоёмкость газа, =2,72 кДж/кг×К,

- наружный диаметр трубопровода,

,

,

,

Определим температуру в конечной точке участка:

, (1.14)

.

Определим коэффициент сжимаемости газа:

, (1.15)

где - приведённое давление газовой смеси в газопроводе, МПа,

- приведённая температура газовой смеси, К.

, (1.16)

, (1.17)

где - рабочие давление и температура,

, (1.18)

, (1.19)

где критическое давление смеси газов, МПа,

критическая температура смеси газов, К˚,

критическое давление -го компонента смеси, МПа,

критическая температура -го компонента смеси, К˚,

,

,

,

.

Определим режим течения газа:

, (1.20)

где - коэффициент шероховатости труб,

- внутренний диаметр труб, мм.

Фактическое значение числа Re:

, (1.21)

где - коэффициент динамической вязкости газа, =10,6я10^-7.

Re>Re_пер, т.е, течение газа происходит в режиме квадратичного трения.

Найдём коэффициент гидравлического трения:

, (1.22)

Для учёта падения давления в местных сопротивлениях полученное значение коэффициента гидравлического трения увеличиваем на 5%:

,

Определим давление в конечной точке участка:

, (1.23)

где - секундный расход газа, м³/с

,

Найдём среднее давление на участке:

, (1.24)

.

Температура газа в конце перегона с учетом эффекта Джоуля-Томпсона:

(1.25)

Коэффициент Джоуля-Томпсона:

Средняя температура газа на перегоне с учетом эффекта Джоуля-Томпсона:

(1.26)

Уточненное значение давления в конце перегона: