2564

надводных переходах газопроводов через препятствия, а также на вводах газопроводов в ГРС, ГРП и ГРУ.

Электрические перемычки устанавливают на смежных металлических сооружениях в том случае, когда на одном сооружении имеются положительные потенциалы (анодная зона), а на другом — отрицательные (катодная зона), при этом на обоих сооружениях устанавливаются отрицательные потенциалы. Перемычки применяют при прокладке по одной улице газопроводов различного давления.

5.6. Гидравлический расчет газовых сетей

При расчете движения газа в трубопроводах следует учитывать изменение его плотности. Это связано с тем, что давление по длине трубопроводов падает и соответственно уменьшается плотность газа. Только газопроводы низкого давления можно рассчитывать, считая, что по ним движется несжимаемая жидкость. В общем случае движение газа в газопроводах является нестационарным. Нестационарность объясняется как переменным режимом работы газовых промыслов (изменяют число работающих скважин и регулируют интенсивность отбора из них газа), переменном режимом работы компрессорных станций (в работу включают различное число компрессорных агрегатов при разных схемах их совместной работы), так и переменным режимом потребления газа (определяется числом потребителей, получающих в данный момент газ, и их нагрузкой).

Указанные факторы приводят к переменному во времени режиму давления в газопроводе и изменению количества газа, находящегося в нем. При проектировании городских и промышленных газопроводов в большинстве случаев можно не учитывать нестационарность течения газа и рассчитывать

101

диаметры газопроводов на постоянный расход в течение определенного отрезка времени (часа, суток).

Для большинства задач расчета газопроводов движение газа можно считать изотермическим, а его температуру — равной температуре грунта, в котором уложен газопровод. С учетом отмеченного обстоятельства параметрами, определяющими потоки газа, будут: абсолютное давление , плотность и скорость. В газопроводах потери давления и величину диаметров газопроводов определяют для стационарного движения газа.

Сопротивления движению газа в трубопроводах слагаются из линейных сопротивлений трения и местных сопротивлений. Сопротивления трения имеют место на всей протяженности трубопроводов. Местные сопротивления создаются только в местах изменения скоростей и направления движения газа. Гидравлический расчет газопроводов осуществляют по формулам из Свода правил по проектированию и строительству СП 42-101-2003, в которых учтены как режим движения газа и его состояние, так и коэффициенты гидравлического сопротивления газопроводов.

Пропускная способность газопроводов принимается из условии создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы газораспределительных пунктов и газорегуляторных установок.

Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются исходя из условия обеспечения бесперебойною газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.

Расчет диаметра газопровода производится по соответствующим программам с оптимальным распределением расчетной потери давления между участками сети и согласно рекомендациям Свода правил СП 42-101-2003 по формулам или номограммам, составленным по этим формулам.

102

Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давлений принимаются в пределах категории давления, принятой для газопровода.

Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) принимаются не более 1,8 кПа, в том числе в распределительных газопроводах 1,2 кПа, в га- зопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 0,6 кПа.

Падение давления на участке газовой сети можно определять по формуле

ных условиях, К.

0 - плотность среды при нормальных условиях, кг/м3; p0 -давление при нормальных условиях, Па;

z - коэффициент сжимаемости газов.

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого критерием Рейнольдса.

Расчетный расход газа на участках распределительных наружных газопроводов низкого давления, имеющих путевые

103

расходы газа, определяют как сумму транзитного и половины путевого расходов газа на данном участке.

Потери давления в местных сопротивлениях (отводы, тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5-10 %.

В тех случаях, когда газоснабжение осуществляется временно за счет сжиженных углеводородных газов (СУГ) с последующим переводом на снабжение природным газом, газопроводы проектируются из условий возможности их использования в будущем на природном газе. При этом количество газа определяется как эквивалентное (по теплоте сгорания) расчетному расходу СУГ.

Падение давления в трубопроводах жидкой фазы СУГ определяется по формуле:

d

где w — средняя скорость движения сжиженных газов,

м/с.

С учетом противокавитационного запаса средние скорости движения жидкой фазы принимаются: во всасывающих трубопроводах - не более 1,2 м/с; в напорных трубопроводах - не более 3 м/с.

Расчет кольцевых сетей газопроводов следует выполнять с увязкой давлений газа в узловых точках расчетных колец. Невязка потерь давления в кольце допускается до 10 %.

При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, возникающего при движении газа, скорости движения газа принимаются не более: 7 м/с — для газопроводов низкого давления; 15 м/с — для газопроводов среднего давления; 25 м/с — для газопроводов высокого давления.

104

Разветвленные тупиковые сети — система последовательно соединенных участков газопроводов, главной особенностью которой является односторонний вход газа в любой участок. Из участка может быть один-два или несколько выходов. Если к концу каждого участка присоединен только один участок, то это простой тупиковый газопровод. Если к концу каждого участка присоединены два или несколько участков, то такая система является разветвленной тупиковой сетью.

При постановке задачи расчета разветвленной тупиковой сети подразумевают, что транзитные расходы в сети определяются однозначно и расчетные расходы для всех участков известны. Каждый участок характеризуется двумя неизвестными: диаметром и потерей давления на участке.

Распределительные газовые сети рассчитывают на постоянный расчетный перепал давлений. Учитывая этот принцип, принимают условие что по каждому направлению от точки питания до концевой точки сумма потерь давления должна быть равна одинаковой.

Расчет ведут по постоянному падению давления по длине газопровода. Этот метод расчета дает отклонения от экономически оптимального на 3...6 %.

При расчете кольцевой сети в общем случае неизвестными для каждого участка будут диаметры, перепады давления на них и расчетные расходы.

Для расчета кольцевых сетей используют систему уравнений, составленную аналогично правилам Кирхгофа для электрических сетей:

- алгебраическая сумма всех потоков газа, сходящихся в узле, равна нулю (потокам, подходящим к узлу, присваивается знак плюс, а выходящим из узла — знак минус); число уравнений для кольцевой сети равно числу узлов без одного, так как последний узел при заданном количестве газа, подаваемого в сеть, дает тождество;

105

- алгебраическая сумма всех перепадов давлений в замкнутом контуре равняется нулю; на участках с направлением движения по часовой стрелке перепады давления принимаются положительными, а на участках с направлением движения газа против часовой стрелки — отрицательными; это второе правило дает число уравнений, равное числу колец.

Методики расчета кольцевых сетей высокого, среднего и низкого давлений принципиальных отличий не имеют. Однако к кольцевым сетям высокого (среднего) давления предъявляют гораздо большие требования по их надежности. Они должны быть рассчитаны на все аварийные ситуации, вызывающие напряженные гидравлические режимы, так как отказы в этих сетях приводят к необходимости немедленного отключения элементов сети и перевода ее работы на аварийный режим. Отказы в кольцевых сетях низкого давления менее ощутимы для потребителей, гак как большинство повреждений в сетях устраняют без отключения участков. Поскольку пропускную способность замыкающих участков кольца можно снижать, то требования к расчету кольцевых сетей низкого давления являются менее жесткими.

Методика расчета кольцевых сетей при условии, что для всех потребителей известны расчетные путевые и сосредоточенные расходы и намечена трассировка сети, состоит из нескольких основных этапов.

Первый этап - выявление из намеченной сети замкнутых контуров и распределение транзитных расходов. При этом для сети высокого (среднего) давления кольцевой сетью объединяют крупные и ответственные потребители, не допускающие перерывов в газоснабжении. Ответвления к группам небольших потребителей представляют в виде сосредоточенных расходов. У небольших и средних городов эту сеть представляют одним или несколькими кольцами и только у крупных городов ее делают многокольцевой. Для сетей низкого давления целесообразно кольцевать только главные направления, по

106

которым газ поступает к группам жилых и общественных зданий. Если при этом получается многокольцевая сеть, то из нее выделяют главные кольца.

Второй этап — распределение транзитных расходов, причем главные потоки газа должны протекать по участкам, включенным в основные контуры, питающие потребителей.

Третий этап — основные кольца, для которых определены диаметры, проверяют на пропуск необходимых количеств газа при наиболее напряженных аварийных режимах, при этом давление во всех точках сети не должно уменьшаться ниже допустимого предела. На аварийные режимы рассчитывают сети высокого или среднего давления. Для сетей низкого давления такой расчет следует производить только при анализе их гидравлического режима.

Четвертый этап — гидравлическая увязка кольцевой сети, в результате которой получают истинное распределение потоков.

5.7. Газорегуляторные пункты и установки

Подача газа к газифицированным городам, населенным пунктам или промышленным объектам производится от магистральных газопроводов через газораспределительные станции или крупные газораспределительные пункты (КРП).

ГРС и КРП являются конечными объектами магистрального газопровода и выполняют следующие задачи: очистка газа от механических примесей; снижение давления газа до заданного значения и автоматическое поддержание этого значения; подогрев газа перед снижением давления, препятствующий выделению твердых кристаллогидратов и обмерзанию трубопроводов и арматуры; защита трубопроводов от недопустимых повышений давления; одоризация газа; учет расхода и количества проходящего газа.

107

От ГРС или КРП газ транспортируется по сети среднего или высокого давления до газорегуляторных пунктов и газораспределительных установок, располагаемых в отапливаемых отдельно стоящих зданиях, где давление газа снижается и он подается в распределительные газопроводы разных категорий давления. Наиболее разветвленными и, следовательно, протяженными и дорогостоящими являются распределительные газопроводы низкого давления, которые снабжают массового потребителя (жилые дома, мелкие промышленные и комму- нально-бытовые потребители).

Надежное и устойчивое функционирование систем газоснабжения невозможно без надежной работы регулирующей и предохранительно-запорной арматуры и оборудования. Первым и основным условием устойчивой и безопасной работы системы газоснабжения является обеспечение постоянного давления; второе условие — предохранение от возможного повышения или понижения давления газа в контролируемой точке газопровода или перед газоиспользующей установкой.

Системы газоснабжения работают круглосуточно с переменными режимами, зависящими от характера потребления. Наибольшая неравномерность потребления присуща мелким бытовым потребителям, но и она имеет определенную закономерность, обусловливаемую большим числом факторов, главными из которых являются: климатические условия, уклад жизни населения, время работы предприятий и учреждений, состояние жилого фонда, степень газификации разных категорий потребителей, степень индустриализации региона и т. п. Неравномерность потребления и определяет режимы давлений в распределительной газовой сети городов, поселков и сельской местности.

Основное назначение ГРП и ГРУ — снижение давления газа и поддержание его постоянным независимо от изменения входного давления и расхода газа потребителями. ГРП и ГРУ оснащаются схожим технологическим оборудованием и отли-

108

чаются в основном только расположением. ГРУ располагают непосредственно в помещениях, где находятся агрегаты, использующие газовое топливо (цехах, котельных). ГРП в зависимости от назначения и технической целесообразности размещают в пристройках к зданиям, встраивая в одноэтажные производственные здания или котельные, в отдельно стоящих зданиях.

В зависимости от набора технологического оборудования различают газорегуляторные пункты (ГРП), газорегуляторные пункты блочные (ГРПБ), шкафные регуляторные пункты (ШРП) и шкафные регуляторные установки (ШРУ).

Газорегуляторный пункт, который смонтирован в контейнере блочного типа, собирают и испытывают в заводских условиях.

Для шкафных газорегуляторных пунктов характерно размещение технологического оборудования в контейнерах шкафного типа.

ГРП и ГРПБ различают с входным давлением газа до 0,6 МПа и входным давлением газа свыше 0,6 до 1,2 МПа.

ШРП и ШРУ различают с входным давлением газа до 0,3 МПа; свыше 0,3 до 0,6 МПа и свыше 0,6 до 1,2 МПа.

ГРП по своему назначению подразделяются на сетевые, которые обеспечивают подачу газа в распределительные сети низкого, среднего или высокого давлений, и объектовые, служащие источниками газоснабжения для отдельных потребителей. В состав технологического оборудования регуляторных пунктов входят следующие элементы:

-регулятор давления, понижающий или поддерживающий постоянным давление газа независимо от его расхода;

-предохранительный запорный клапан (ПЗК), прекращающий подачу газа при повышении или понижении его давления после регулятора сверх заданных значений;

109

Рис. 17. Схема ГРП (ГРУ) с регулятором РДУК-2 и измерением расхода газа двумя ротационными счетчиками: 1, 10 — сбросный трубопровод; 2 — показывающий манометр; 3 — самопишущий манометр; 4— самопишущий термометр; 5 — технический термометр; 6 — фильтр ревизии; 7, 9, 12 — задвижки; 8 — ротационные счетчики; 11 — запорное устройство; 13 - запорное устройство на выходе из ГРП; 14 - импульсный трубопровод; 15 — поворотные колена; 16 — запорное устройство в конце основной рабочей линии; 17 — регулятор давления; 18 — пилот; 19 — фильтр; 20 — кран на сбросном трубопроводе; 21 — задвижка в начале технологической

линии; 22 — запорное устройство перед ГРП

-предохранительное сбросное устройство, предназначенное для сброса излишков газа, чтобы давление не превысило заданное в схеме регуляторного пункта;

-фильтр газа, служащий для его очистки от механиче-

ских примесей; .

- контрольно-измерительные приборы (КИП), которые фиксируют давление газа до и после регулятора, а также на обводном газопроводе (манометр); перепад давлений на филь-

110