Материал: ВН-17-01_Филатов_В.А. 2
•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.
Внеё 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 % |
6
Плотность при 293°K |
кг/м3 |
n |
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 |
Рвс |
0,12 |
Потери в трубопроводе (на вх КС) |
МПа |
Рнаг |
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;
2.Расчет свойств перекачиваемого газа;
3.Определение расстояния между КС и числа КС;
4.Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя компрессорными станциями;
5.Выбор ГПА и расчет режима КС
7
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)
(2)
(3)
При расчете толщины стенки требуется учесть еще осевые напряжения:
|
|
|
n · P · D |
|
(4) |
||
|
|
∂2 = 2(ψ1 + n · P) |
|
||||
где, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂прN |
|
2 |
|
∂прN |
(5) |
ψ1 = |
1 − 0,75 |
|
|
|
|||
( R1 |
) |
− 0,5 · |
R1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
∂прN = − α · E · ∆ t + 0,25 |
n · P · Dвн1 |
(6) |
|||||
|
∂1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
После определения толщины стенки возвращаемся к формуле 3 |
таблицы |
||||||
1.4 подставляя вместо |
1, 2 и получаем значение внутреннего диаметра |
||||||
трубопровода (Dвн2), с которым уже и будем работать весь последующий расчет. [1,4]
8
Табл 1.4. Определение толщины стенки трубопровода
Наименование |
Ед изм |
Обознач |
Данные |
Формула |
|
Коэф условий работы трубопровода |
|
|
1 |
- |
|
(категория участка) |
б/р |
m |
|||
|
|
||||
Температурный перепад |
°K |
∆t |
17 |
- |
|
Труба |
- |
- |
прямошовные |
- |
|
Сталь |
- |
- |
16Г2САФ |
- |
|
Коэф перегрузки рабочего давления |
|
|
1,1 |
- |
|
- газопровод |
б/р |
n |
|||
|
|
||||
Коэф условий работы трубопровода |
|
|
0,75 |
- |
|
(категория участка) |
б/р |
m |
|||
|
|
||||
Коэф безопасности - прямошовная |
|
|
1,47 |
- |
|
труба |
б/р |
К1 |
|||
|
|
||||
|
кг*с/см2 |
∂т |
3 600 |
- |
|
|
кг*с/см2 |
∂вр |
5 200 |
- |
|
Коэф надежности |
б/р |
Kн |
1,1 |
- |
|
Коэф линейного растяжения Ме |
|
|
0,000012 |
- |
|
трубы |
1/°K |
Kлин |
|||
|
|
||||
Модуль упругости (Юнга) |
кг*с/см2 |
E |
210 000 |
- |
|
Расчетное сопротивление |
кг*с/см2 |
R1 |
2 411,87 |
2 |
|
Без учета осевых напряжений |
мм |
∂1 |
23,0284 |
1 |
|
Диаметр внутренний без учета |
|
|
1 373,9432 |
3 |
|
осевых напряжений |
мм |
Dвн1 |
|||
|
|
||||
Результирующее напряжение от t и |
|
|
1164,36 |
6 |
|
P |
кг*с/см2 |
∂прN |
|||
|
|
||||
Толщина стенки с учетом осевых |
|
|
33,9738 |
4 |
|
напряжений |
мм |
∂2 |
|||
|
|
||||
Коэф учитывающий осевые |
|
|
0,67 |
5 |
|
напряжения |
б/р |
1 |
|||
|
|
||||
Диаметр внутренний с учетом |
|
|
1 352,1 |
3 |
|
осевых напряжений |
мм |
Dвн2 |
|||
|
|
2. Расчет свойств перекачиваемого газа
Основными свойственные газом, необходимыми для выполнения технологического расчёта газопровода, являются: плотность, молярная масса, газовая постоянная, псевдокритический температура и давление, относительная плотность газа по воздуху, расход транспортируемого газа в млн м 3/год. Все эти данные находятся по формулам 7 - 13 таблицы 2. [2]
9
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
где, an - процентное соотношение газа в смеси;
kн - оценочный коэффициент пропускной способности газопровода - 0,9.
Табл 2. Расчет свойств перекачиваемого газа
Наименование |
Ед изм |
Обознач |
Данные |
Формула |
Плотность смеси |
кг/м3 |
смеси |
0,674 |
7 |
Молярная масса смеси |
кг/кмоль |
Mсмеси |
16,17 |
8 |
Газовая постоянная |
Дж/(кг*К) |
R |
514,11 |
9 |
Псевдокритическое температура |
°K |
Tпкр смеси |
190,09 |
10 |
Псевдокритическое давление |
МПа |
Pпкр смеси |
4,59 |
11 |
Относительная плотность по воздуху |
б/р |
|
0,559 |
12 |
Суточная производительность |
млн м3/сут |
Q |
82 |
13 |
3. Определение расстояния между КС и числа КС
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
10