Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт транспорта

Кафедра «Проектирования и эксплуатации

нефтегазопроводов и хранилищ»

Методические указания

к лабораторным и практическим занятиям

с использованием ЭВМ по дисциплине

“Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов”

для студентов специальности 130501.65

“Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и

газонефтехранилищ” очной и заочной форм обучения

Тюмень 2009

Введение

В последнее время в ТюмГНГУ значительно возросло использование ЭВМ в учебном процессе. Применительно к дисциплине “Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов” для этого есть объективные причины.

Применение современных ЭВМ на магистральных газопроводах (МГ) повышает роль автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Современные АСУ ТП позволяют не только собирать и хранить информацию о работе МГ, но и анализировать режимы и схемы их работы, и производить оптимизационные расчеты. В этих условиях эксплуатационный персонал должен быть готов к использованию таких возможностей, т.е. иметь навыки диалога с ЭВМ и знать алгоритмы и методики расчетов применительно к решаемым задачам.

С другой стороны использование ЭВМ при изучении дисциплины освобождает студента от рутинной работы и позволяет глубже прорабатывать решаемые проблемы в установленное учебным планом время.

В данной дисциплине с помощью персональных компьютеров решаются задачи при выполнении практических и лабораторных работ и курсовых проектов. В дальнейшем полученные знания и навыки дают возможность студентам использовать компьютеры при выполнении дипломных проектов.

1. Прикладные программы

Программа для выполнения лабораторных и практических работ состоит из трех частей:

- модель участка МГ;

• программа для выполнения технологических расчетов;

• статистическая обработка результатов.

Модель участка позволяет анализировать:

• изменение температуры и давления газа при его движении по участку;

• производительность участка при принятых значениях давлений и температуры газа;

• наличие и место утечки газа из участка;

• состояние внутренней полости участка в зависимости от времени его эксплуатации.

Длина и диаметр экспериментального участка, физические свойства газа и техническая характеристика манометров, термометров и расходомеров меняются в зависимости от варианта. Всего предусмотрено 25 вариантов участка. Характеристика участка выводится на экран после выбора варианта.

В зависимости от цели выполняемой работы имеется возможность ввода давления в начале и в конце участка, температуры в начале участка, производительности участка и времени его работы после последней очистки. Установленный режим работы участка может быть реализован необходимое число раз, при этом результаты изменяются в пределах точности измерительных приборов.

Программа для выполнения технологических расчетов позволяет выполнить расчеты при обработке результатов экспериментов и при выполнении заданий практических занятий, курсовых и дипломных проектов. Программа представлена тремя листами: «Участок», «КС», «Справка». На первых двух лисах приведены программы расчетов линейной части и компрессорной станции, на третьей даны техническая характеристика основных типов ГПА с коэффициентами аппроксимации приведенных характеристик ЦН и рекомендуемые значения потерь давления на КС.

Листы с программами разделены на три поля: зеленое, бирюзовое и желтое. В зеленое поле вносятся исходные данные расчетов, в бирюзовом поле выводятся рассчитанные физические свойства газ и в желтом показываются результаты остальных расчетов. Допускается изменение параметров только в зеленом поле листа.

Вначале вводятся параметры, значения которых известно. Недостающими параметрами задаются или принимают из бирюзового поля, где они появляются по мере ввода исходных параметров. Бирюзовое поле разбито на две части: ОНТП и СТО. В части ОНТП определение физических свойств базируется на относительной плотности газа, в части СТО, в соответствии с действующими нормами технологического проектирования, на компонентном составе газа. При отсутствии данных по компонентному составу газа плотность газа при стандартных условиях, газовая постоянная и критические параметры принимаются из части ОНТП, после чего остальные показатели физических свойств газа принимаются из части СТО. Используя данные желтого поля, определяется режим течения газа и соответствующее ему расчетное значение λ вводится в зеленое поле. Сравнивая значение предположенных параметров в зеленом поле с полученными значениями в желтом поле, оценивается сходимость параметров. При необходимости производится уточнение параметров, вводя в зеленое поле значения соответствующих параметров из желтого и бирюзового поля.

Аппроксимация зависимостей степени сжатия, политропического кпд и относительной удельной мощности нагнетателя от приведенной производительности производится с помощью полинома

y = a₀ + a₁x +a₂x²

Значения коэффициентов a₀, a₁, a₂ принимаются из таблицы “Техническая характеристика ГПА” на третьем листе программы.

Для оценочных расчетов параметров установки охлаждения газа используют следующие приближенные формулы [9].

Температура газа на выходе

,

где , - температура газа, соответственно, на входе и выходе АВО, К;

- расчетная температура атмосферного воздуха;

G^АВО– расход (производительность) газа через АВО газа, кг/ч (млн.м³/сут);

k – коэффициент, кг/ч (млн.м³/сут), определяемый для номинальных параметров по технической документации конкретного типоразмера АВО газа:

Примечание – Номинальные параметры в формуле обозначены индексом «0».

Статистическая обработка результатов позволяет определить среднеарифметическое значение параметра, среднеквадратичное отклонение σ и точность средней величины. Для этого сначала указывается количество обрабатываемых результатов измерений и количество знаков в результате. Затем в появившиеся поля вводятся значения параметров. Расчеты выполняются после нажатия кнопки «Выполнить расчет».