- Чому необхідно проводити розрахунок газопроводу
- Класифікація газопроводів
- Принцип роботи газової магістралі
- Гідравлічний розрахунок газопроводу з низьким тиском
- Гідравлічний розрахунок газопроводу із середнім тиском
- Гідравлічний розрахунок газопроводу з високим тиском
- Що ще враховується при розрахунку газопровідної магістралі
- Основні рівняння гідравлічного розрахунку газопроводу
для транспортування всіх видів газу від виробника до споживача використовуються трубопроводи та інші спеціальні споруди та комплекси, які бувають різних розмірів і конструкцій. Щоб газова магістраль на всіх ділянках була надійною і більш ефективною в експлуатації, обов'язково проводиться гідравлічний розрахунок газопроводу з підбором оптимального для даних експлуатаційних умов режиму його роботи.
Чому необхідно проводити розрахунок газопроводу
Протягом усіх ділянок газопровідної магістралі проводяться розрахунки для виявлення місць, де в трубах вірогідні появи можливих опорів, що змінюють швидкість подачі палива.
Якщо все обчислення зробити правильно, то можна підібрати найбільш відповідне обладнання і створити економічний і ефективний проект всієї конструкції газової системи.
Це позбавить від зайвих, завищених показників при експлуатації і витрат в будівництві, які могли б бути при плануванні та встановлення системи без гідравлічного розрахунку газопроводу.
З'являється найкраща можливість підбору потрібного розміру в перерізі і матеріалів труб для більш ефективної, швидкої і стабільної подачі блакитного палива в заплановані точки системи газопроводу.
Забезпечується оптимальний робочий режим всієї газової магістралі.
Забудовники отримують фінансову вигоду при економії на закупівлях технічного обладнання, будівельних матеріалів.
Проводиться правильний розрахунок газопровідної магістралі з урахуванням максимальних рівнів витрати пального в періоди масового споживання. Враховуються всі промислові, комунальні, індивідуально-побутові потреби.
Класифікація газопроводів
Сучасні газопроводи - це ціла система комплексів споруд, призначених для транспортування пального палива від місць його видобутку до споживачів. Тому за призначенням вони бувають:
- магістральними - для транспортування на великі відстані від місць видобутку до пунктів призначення.
- Місцевими - для збору, розподілу і подачі газу до об'єктів населених пунктів і підприємств.
По магістральних трасах споруджуються компресорні станції, які потрібні для підтримки в трубах робочого тиску і поставки газу до призначених пунктів до споживачів в необхідних обсягах, розрахованих заздалегідь. У них газ очищується, осушується, стискається і охолоджується, а потім повертається в газопровід під певним тиском, необхідним для даної ділянки проходження палива.
Всі газопроводи - це складні споруди, оснащені автоматизованими системами регулювання всіма технологічними процесами. Їх експлуатація грунтується на технічних дослідженнях, в тому числі на результатах гідравлічного розрахунку трубопроводів.
Місцеві газопроводи, розташовані в населених пунктах, класифікуються:
- По виду газу - транспортуватися може природний, зріджений вуглеводневий, змішаний і ін.
- За тиском - на різних ділянках газ буває з низьким, середнім і високим тиском.
- По розташуванню - зовнішні (вуличні) і внутрішні , Надземні і підземні.
Принцип роботи газової магістралі
У складі міських систем знаходяться:
- джерело газопостачання;
- газорозподільні станції;
- газопроводи різних рівнів тиску;
- газгольдерние станції;
- ГРУ та ГРП;
- кошти телемеханізації.
В процесі гідравлічного розрахунку всі ці об'єкти враховуються, так як кожен з них робить свій вплив на швидкість і обсяг транспортованого палива. Обчислення проводяться по окремих дільницях, а потім сумуються.
Схема газової магістралі
- Мережа газопроводів, розташованих в межах міста, оснащена спеціальними системами для розподілу газу (станціями), які розташовуються в кінці всіх цих трубопроводів.
- При надходженні газу на таку станцію, його тиск регулюється і перерозподіляється, а натиск подачі знижується до допустимих значень.
- Потім газ переміщається в регуляторний пункт, звідти вирушає далі в мережу, де тиск знову збільшується.
- Трубопроводи з найвищим рівнем тиску підключаються до систем, розташованим в підземних сховищах.
- Для управління рівнем витрат газу в кожен добовий період, будуються спеціальні газгольдерние станції.
- Газ з високим і середнім показником рівня тиску транспортується в трубах, які служать свого роду підживленням для магістралей з низьким напором газу. Для управління процесами перепадів тиску встановлюються спеціальні точки регулювання.
- Щоб точно враховувати рівні втрати тиску при транспортуванні газу і надходження усього планованого обсягу в призначений пункт, методом гідравлічного розрахунку визначають оптимальний діаметр труб, для установки відповідного розміру.
Гідравлічний розрахунок газопроводу з низьким тиском
Спочатку орієнтовно враховується, скільки населення проживає в даному районі, кількість промислових, громадських об'єктів, а потім визначається приблизний обсяг газу, який буде потрібно витрачати на побутові та виробничі потреби.
Магістральний газопровід з низьким тиском
Потім обчислюється середня витрата палива протягом певного часу (зазвичай 1 години).
Потрібно врахувати точки газорозподілу - підраховується їх кількість, а також місцезнаходження, щоб знати, якої довжини треба буде будувати магістраль, який діаметр труб і будівельні матеріали вибрати.
Через різницю в показниках проводиться розрахунок не тільки загальних перепадів тиску всієї магістралі, а й в розподільних точках, газопроводах усередині будівель і всіх абонентських гілках.
Якщо розміри труб різні, то вимірюється площа кожного однакового ділянки, розраховується витрата газу на всі з цих показників окремо, а потім підсумовується.
Обчислювальні роботи виконуються з урахуванням кількох факторів: розрахункових даних відрізка газопроводу, фактичних показників зі всієї ділянки і еквівалентних показань.
У підсумку підраховується вузлова і питома шляхова витрата. Вузлова зосереджена в певній точці магістралі, а питома шляхова розподілена між вузловими точками.
Гідравлічний розрахунок газопроводу із середнім тиском
Враховуються свідчення напору палива на початку його подачі. Ця ділянка знаходиться в межах від головної газорозподільної точки до місця, де відбувається перехід високого тиску до середнього. Рівень тиску на цій ділянці повинен бути таким, щоб навіть в часи найбільших навантажень на магістраль показники були завжди вище мінімальних допустимих позначок.
Спосіб стабілізації тиску газу на компресорній станції магістрального газопроводу
- Застосовуються обчислення за принципом зміни тиску з урахуванням певної довжини трубопроводу.
- Спочатку розраховуються втрати тиску, що виникають на основній ділянці магістралі, а потім - витрата палива.
- За цим середнім показникам підбирається необхідна товщина і діаметри труб.
- Вибираються всі їх можливі розміри, а потім по номограмі визначається рівень втрат для кожного варіанта.
- При правильних показаннях гідравлічного розрахунку втрати тиску на таких ділянках завжди відповідають постійного рівня.
Гідравлічний розрахунок газопроводу з високим тиском
Обчислення проводяться з урахуванням найвищого натиску газу, а також всіх особливостей специфікації даного газопроводу. Тому підбираються будівельні матеріали і види труб з такими технічними характеристиками, які забезпечать нормальне функціонування системи газопроводу по всій магістралі. Обов'язково враховуються і всі навколишні умови, де буде прокладений газопровід. Досконально вивчається місцевість і складається точний її план. далі:
Гідравлічний розрахунок газопроводів і середнього тиску
- Складається схема проекту з чітко означеними відгалуженнями до місць споживання.
- Вибирається мінімальна довжина шляху і обов'язково розташування по кільцю.
- Розрахунки проводяться на підставі вимірювань всіх ділянок з урахуванням масштабу.
- Результати показань збільшуються - в результаті розрахункова довжина кожної ділянки буде більше на 10%.
- Показання гідравлічного розрахунку, виконаного з кожної окремої ділянки, підсумовуються для визначення загальної витрати палива.
- Потім визначається внутрішній оптимальний розмір труби.
Що ще враховується при розрахунку газопровідної магістралі
В результаті тертя об стінки швидкість газу по перетину труби різниться - по центру вона швидше. Однак застосовується для розрахунків середній показник - одна умовна швидкість.
Розрізняють два види переміщення по трубах: ламинарное (струминне, характерне для труб з малим діаметром) і турбулентний (має невпорядкований характер руху з мимовільним утворенням вихорів в будь-якому місці широкої труби).
Розрахунок діаметра трубопроводу магістрального газопостачання
Газ переміщається не тільки через чиниться на нього зовнішнього тиску. Його шари тиснуть між собою. Тому враховується і фактор гідростатичного напору.
На швидкість переміщення впливають і матеріали труб. Так в сталевих трубах в процесі експлуатації збільшується шорсткість внутрішніх стінок і осі звужуються через заростання. Поліетиленові труби, навпаки, збільшуються у внутрішньому діаметрі зі зменшенням товщини стінок. Все це враховується при розрахунковому тиску.
Основні рівняння гідравлічного розрахунку газопроводу
Для розрахунку руху газу по трубах беруться значення діаметра труби, витрати палива і втрата напору. Обчислюється в залежності від характеру руху. При ламінарному - розрахунки проводяться строго математично за формулою:
Р1 - Р2 =? Р = (32 * μ * ω * L) / D2 кг / м2 (20), де:
- ? Р - кгм2, втрати напору в результаті тертя;
- ω - м / сек, швидкість руху палива;
- D - м, діаметр трубопроводу;
- L - м, довжина трубопроводу;
- μ - кг сек / м2, в'язкість рідини.
При турбулентному русі неможливо застосувати точні математичні розрахунки через хаотичності руху. Тому застосовуються експериментально визначаються коефіцієнти.
Розраховуються за формулою:
Р1 - Р2 = (λ * ω2 * L * ρ) / 2g * D (21), де:
- Р1і Р2 - тиску на початку і кінці трубопроводу, кг / м2;
- λ - безрозмірний коефіцієнт опору;
- ω - м / сек, середня по перетину труби швидкість руху газу;
- ρ - кг / м3, щільність палива;
- D - м, діаметр труби;
- g - м / с 2, прискорення сили тяжіння.