Гидравлический расчёт кольцевой сети газопроводов среднего давления

Газовые системы высокого (среднего) давления являются верхним уровнем системы газоснабжения населённого пункта. Для больших и средних населённых пунктов их проектируют кольцевыми (резервированными).

Расчетный перепад давления для сетей высокого (среднего) давления следует определять исходя из условия создания при допустимых перепадах давления наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивую работу ГРП и ГРУ. Поэтому начальное давление следует принимать максимальным для данного вида газопровода, а конечное давление - таким, чтобы при максимальной нагрузке сети обеспечивалось минимально допустимое давление газа перед регуляторами ГРП и ГРУ. В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь избыточное давление примерно .

Для разветвленных сетей диаметры газопроводов рассчитывают при полном использовании максимального перепада давления.

При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы газоснабжения при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв должен проверяться расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций, которые происходят при выключении головных участков сети. Ввиду кратковременности аварийных ситуаций допускается некоторое снижение качества системы, оцениваемое коэффициентом обеспеченности - , который зависит от категории потребителей.

При аварийной ситуации режим давлений в газовой сети должен обеспечивать нормальную работу газогорелочных устройств неотключенных агрегатов.

Для коммунально-бытовых потребителей может быть принят в размере , для отопительных котельных , а для промышленных потребителей, имеющих резервное топливо, . При отсутствии резервного топлива сокращение подачи газа зависит от сокращения подачи тепла на отопление. Для технологических нужд сокращать подачу газа не следует.

Для однокольцевого газопровода аварийных режимов, подлежащих расчету, два: при выключении головных участков сети слева и справа от точки питания. Так как при этом однокольцевой газопровод превращается в тупиковый, диаметр кольца можно определить из расчета аварийного режима при лимитированном газоснабжении.

Основными исходными данными для гидравлического расчета газопроводов высокого (среднего) давления являются: схема сети, расчетные расходы газа всех потребителей и перепад давления в сети, т.е. разница давлений на выходе газа из ГРС и в самой удаленной от нее точке потребления по схеме.

Используя расчетный расход газа и удельную потерю давления на участке, определяют диаметры участков и уточняют потери давления на них.

Потери давления в местных сопротивлениях рекомендуется учитывать путем увеличения действительной длины газопроводов на , т.е. приведенная длина расчетного участка больше действительной в .

Расчет однокольцевой сети газопроводов высокого (среднего) давления производится в следующей последовательности:

1. Составляется расчетная схема газопроводной сети: нумеруются участки, проставляются их расчетные длины, выписываются расчетные расходы газа каждым сосредоточенным потребителем.

2. Производится предварительный расчет диаметра кольца по приближенным зависимостям определения расчетного расхода, когда газопровод несет путевую нагрузку.

где	-	расчётный расход газа, ;
	-	расчётные расходы газа потребителями, ;
	-	коэффициенты обеспеченности газом потребителей;
	-	абсолютные давления газа в начале и конце сети, ;
	-	протяжённость расчётного кольца;
	-	коэффициент, учитывающий местные сопротивления;
	-	приближённое значение коэффициента в формуле определения расчётного расхода, когда газопровод несёт путевую нагрузку.

Целесообразно принимать диаметр кольца постоянным. Если это не удается, то участки газопроводов, расположенные диаметрально противоположно точке питания, следует принимать меньшего диаметра, но не менее диаметра головного участка.

3. Выполняются два варианта гидравлического расчета аварийных режимов при выключенных головных участках слева и справа от точки питания. При этом кольцевая сеть газопроводов превращается в тупиковую, при которой потоки газа движутся от головного ГРП до крайних точек. Определяются суммированием расчетные расходы газа каждого участка сети, начиная эту операцию от конца тупика по направлению к головному ГРП. Диаметры участков корректируются так, чтобы давление газа у последнего потребителя не понижалось ниже минимально допустимого значения. Для всех ответвлений рассчитываются диаметры газопроводов на полное использование перепада давления при лимитированном отборе газа.

4. Рассчитывается распределение потоков газа при нормальном режиме работы сети и определяются давления газа во всех узловых точках. По выбранному диаметру и расходу на участке по номограмме определяют величину удельного падения квадрата давления и давление в конце участка по формуле:

,

где Р_к – давление в конце участка, Па;

l- длина участка, м;

- действительная величина удельного падения квадрата давления, Па²/м.

При гидравлическом расчете газопроводов среднего и высокого давлений, в которых перепады давления в отличие от газопроводов низкого давления значительны, изменение плотности и скорости движения газа необходимо учитывать. Поэтому потери давления на преодоление сил трения в таких газопроводах определяются по формуле:

,

где Р_н, Р_к – абсолютное давление газа в начале и конце газопровода, МПа;

l – длина рассчитываемого участка газопровода, км;

К_э – эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, см; для стальных труб 0,01см; для полиэтиленовых 0,002 см.

d– внутренний диаметр газопровода, см;

- коэффициент кинематической вязкости, м²/с;

r - плотность газа, кг/м³, при температуре 0°С и давлении 101.3 кПа;

Q – расход газа, нм³/ч.

Основными исходными данными для гидравлического расчета газопроводов высокого (среднего) давления являются: схема сети, расчетные расходы газа всех потребителей и перепад давления в сети, то есть разница давлений на выходе газа из ГГРП и в самой удаленной от него точке потребления по схеме.