_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Отделение

«Проектирование, сооружение и эксплуатация систем трубопроводного транспорта»

Оценка комиссии:				Рейтинг:
Подписи членов комиссии:
			д.т.н. Коваленко А.Н.
(подпись)			(фамилия, имя, отчество)
(дата)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Проектирование и эксплуатация газопроводов»

на тему

Расчет газопровода

		ВЫПОЛНИЛ:
		Студент группы	ВН-17-01
			(номер группы)
		Филатов В.А.
		(фамилия, имя, отчество)
		(подпись)
		(дата)

Москва, 2020

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Отделение

Проектирование, сооружение и эксплуатация систем трубопроводного транспорта

Задание на курсовое проектирование

по дисциплине

Проектирование и эксплуатация газопроводов

на тему

Расчет газопровода

ДАНО студенту	Филатову В.А.	группы	ВН-17-01
	(фамилия, имя, отчество в дательном падеже)		(номер группы)

Содержание проекта:

	Титульный лист
	Задание на КП
	Содержание
	Дано
	Выбор рабочего давления и определение диаметра газопровода
	Определение расстояния между КС и числа КС
	Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя КС
	Выбор ГПА и расчет режима КС

Исходные данные для выполнения проекта:

	Вариант 2 Состав смеси Компонент CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 Объемная доля в с меси, % 99 0,028 0,005 0,005 0,06 0,902 Общие данные Протяженность газопровода, км 861 Производительность, млрд куб.метр./год 27 Средняя температура грунта, К 275 Средняя температура воздуха, К 283
	L=861 км Q=27 млрд. куб. метр. /год Tср.грунт.=275К Tср.возд.=283К

Рекомендуемая литература:

	Типовые расчеты при проектировании, строительстве и ремонте газонефтепроводов Л.И. Быков, Ф.М. Мустафин и др.
	Задачник по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа М.В. Лурье

Графическая часть:

График распределения давления и температуры по длине трубопровода

Руководитель:			Ассистент				Уланов В.В.
	(уч.степень)		(должность)		(подпись)		(фамилия, имя, отчество)

Задание принял к исполнению:	студент				Филатов В.А.
			(подпись)		(фамилия, имя, отчество)

Оглавление

Задание на курсовое проектирование 3

Оглавление 5

Теория 6

Исходные данные 7

Цель расчета 8

Порядок расчета 8

1. Выбора рабочего давления и определение диаметра газопровода 10

10

2. Расчет свойств перекачиваемого газа 12

3. Определение расстояния между КС и числа КС 15

4. Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя компрессорными станциями 16

5. Выбор ГПА и расчет режима КС 20

Графическая часть 25

Список литературы 27

Задание на курсовое проектирование 2

Оглавление 4

Теория 5

Исходные данные 6

Цель расчета 6

Порядок расчета 7

1. Выбора рабочего давления и определение диаметра газопровода 8

2. Расчет свойств перекачиваемого газа 9

3. Определение расстояния между КС и числа КС 10

4. Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя компрессорными станциями 12

5. Выбор ГПА и расчет режима КС 15

Графическая часть 19

Список литературы 20

Теория

Газопровод — инженерное сооружение, предназначенное для транспортировки газа и его продуктов (в основном природного) с помощью трубопровода. Газ транспортируется по газопроводу под определенным избыточным давлением.

Газопровода можно подразделить на:

• Магистральные, которые предназначены для транспортировки газа на большие расстояния. Для поддержания давления на всем участке, через определенные интервалы на магистрали установлены компрессорные станции. В конечном пункте магистрального газопровода расположены газораспределительные станции, на которых давление понижается до уровня, необходимого для снабжения потребителей.

• Газопроводы распределительных сетей — предназначены для доставки газа от газораспределительных станций к конечному потребителю.

Существует классификация газопроводов по следующим характеристикам:

1. По давлению в магистрали:

• Магистральные:

  • первого класса — при рабочем давлении свыше 2,5 до 10,0 МПа включительно;

  • второго класса - при рабочем давлении свыше 1,2 до 2,5 МПа включительно

• Распределительные:

  • низкого давления — до 0,005 МПа;

  • среднего давления — от 0,005 до 0,3 МПа;

  • высокого давления

    • 1 категория — от 0,6 до 1,2 МПа (для СУГ до 1,6 МПа);

    • 1а категория — свыше 1,2 МПа;

    • 2 категория — от 0,3 до 0,6 МПа.

По типу прокладки:

• надземные;

• подземны;

• подводные.

Существуют и резервные газопроводы, кооторые сооружаются по стратегическим соображениям, для обеспечения гибкости в погрузке газовозов и для снижения длины маршрута транспортировки.

Газопроводы состоят из следующих частей:

• арматура;

• краны;

• Компрессорная станция (КС);

• Газораспределительная станция (ГРС);

• Газорегуляторный пункт.

Крупнейшей системой газопроводов в мире является Единая система газоснабжения.

В неё входят следующие газопроводы:

• Подводный газопровод Норвегия — Великобритания (1200 км);

• Туркмения и Азербайджан — ЕС (3300 км);

• Баку - Ново-Филя (200 км);

• Балканский поток (474 км) - строиться;

• Южно-Кавказский газопровод (970 км).

Останавливаясь на России. В нашем распоряжении 16 магистральных газопроводов (некоторые, еще на этапе строительства).

Исходные данные

1. Состав разовой смеси;

2. Протяженность газопровода;

3. Производительность трубопровода

4. Температура грунта

5. Температура воздуха

Табл 1.1. Состав смеси и физические свойства
Компонент	Ед изм	Обознач	CH4	C2H6		C3H8	C4H10		CO2		N2
Объемная доля в с меси	%	an	99 %	0,028 %		0,005 %	0,005 %		0,06 %		0,902 %
Плотность при 293°K	кг/м3	𝜌n	0,668	1,26		1,864	2,495		1,839		1,165
Молярная масса	кг/кмоль	Mn	16,04	30,07		44,1	58,12		44,01		28,02
Газовая постоянная	Дж/(кг*К)	Rn	518,35	276,5		188,53	143,08		188,92		296,73
Псевдокритическое давление	МПа	Pкр n	4,6	4,88		4,25	3,78		7,39		3,39
Псевдокритическое температура	°K	Tкр n	190,55	305,83		369,82	425,14		304,2		126,2
Табл 1.2. Общие данные
Наименование					Ед изм			Обознач		Данные
Протяженность газопровода					км			L		861
Производительность					млрд м3/год			Q		27
Средняя температура грунта					°K			Tгр		275
Средняя температура воздуха					°K			Tвозд		283
Диаметр внешний					м			Dвнеш		1 420
Потери в трубопроводе (нагнетатель - трубопровод)					МПа			𝛥Рвс		0,12
Потери в трубопроводе (на вх КС)					МПа			𝛥Рнаг		0,07

Цель расчета

1. Выбрать рабочие давление, определить число компрессорных станций (КС) и расстояние между ними;

2. Выполнить уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между 2-мя КС;

3. Выбрать тип газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и произвести расчет режима работы КС.

Порядок расчета

1. Выбора рабочего давления и определение диаметра газопровода;

4. Расчет свойств перекачиваемого газа;

5. Определение расстояния между КС и числа КС;

6. Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя компрессорными станциями;

7. Выбор ГПА и расчет режима КС

1. Выбора рабочего давления и определение диаметра газопровода

Табл 1.3. Выбор рабочего давления и определение диаметра газопровода
Наименование	Ед изм	Обознач	Данные
Давление на всасывании мин	МПа	Рвс мин	4,97
Давление на всасывании макс	МПа	Рвс макс	5,18
Абсолютное давление на нагнетании	МПа	Pабс наг	7,46
Рабочее давление	МПа	Pраб	7,35

После выбора исходных данных требуется определить толщину стенки трубопровода, чтобы вести дальнейший расчет со знанием внутреннего диаметра.

Данные по трубопроводу и коэффициенты берем по умолчанию.

Далее следует найти толщина стенки без учета осевых напряжений:

(1)

где,

(2)

После определения толщины стенки найдем внутренний диаметр (1):

(3)

При расчете толщины стенки требуется учесть еще осевые напряжения:

(4)

где,

(5)

(6)

После определения толщины стенки возвращаемся к формуле 3 таблицы 1.4 подставляя вместо 𝜕₁, 𝜕₂ и получаем значение внутреннего диаметра трубопровода (D_вн2), с которым уже и будем работать весь последующий расчет. [1,4]

Табл 1.4. Определение толщины стенки трубопровода
Наименование	Ед изм	Обознач	Данные	Формула
Коэф условий работы трубопровода (категория участка)	б/р	m	1	-
Температурный перепад	°K	∆t	17	-
Труба	-	-	прямошовные	-
Сталь	-	-	16Г2САФ	-
Коэф перегрузки рабочего давления - газопровод	б/р	n	1,1	-
Коэф условий работы трубопровода (категория участка)	б/р	m	0,75	-
Коэф безопасности - прямошовная труба	б/р	К1	1,47	-
	кг*с/см2	∂т	3 600	-
	кг*с/см2	∂вр	5 200	-
Коэф надежности	б/р	Kн	1,1	-
Коэф линейного растяжения Ме трубы	1/°K	Kлин	0,000012	-
Модуль упругости (Юнга)	кг*с/см2	E	210000	-
Расчетное сопротивление	кг*с/см2	R1	2 411,87	2
Без учета осевых напряжений	мм	∂1	23,0284	1
Диаметр внутренний без учета осевых напряжений	мм	Dвн1	1 373,9432	3
Результирующее напряжение от t и P	кг*с/см2	∂прN	1164,36	6
Толщина стенки с учетом осевых напряжений	мм	∂2	33,9738	4
Коэф учитывающий осевые напряжения	б/р	𝜓1	0,67	5
Диаметр внутренний с учетом осевых напряжений	мм	Dвн2	1 352,1	3