Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов, Методичка

Таблица 6

Результаты уточненного теплового и гидравлического расчета первого участка газопровода

3.15. Уточняем среднее давление по формуле (28):

На этом этапе уточненный тепловой и гидравлический расчет первого участка газопровода можно считать завершенным.

Далее проводятся аналогичные расчеты для остальных участков МГ. Результаты расчетов заносятся в таблицу.

31

4. Расчет режима работы КС

На компрессорных станциях газопровода установлены газотурбинные агрегаты ГПА-Ц-16, оборудованные центробежными нагнетателями ГПА-Ц-16/76.

Характеристики нагнетателя и газотурбинного привода приведены в таблицах 4 и 5.

По результатам теплового и гидравлического расчета линейного участка определим давление рВС и температуру ТВС газа на входе в центробежный нагнетатель:

рВС = рК – рВС = 5,235 – 0,12 = 5,115 МПа;

ТВС Т К 291,49 К.

4.1.По формулам (25) и (26) вычисляем значения давления и температуры, приведенные к условиям всасывания при р = рВС и Т = ТВС:

4.2. Рассчитываем по формуле (24) коэффициент сжимаемости газа при условиях всасывания

4.3. По формулам (46), (47) и (48) определяем плотность газа ρВС, требуемое количество нагнетателей mН и производительность нагнетателя при условиях всасывания QВС:

32

4.4. Задаваясь несколькими значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяем QПР и [n/nН]ПР. Результаты вычислений приведены в таблице 7.

Таблица 7

Результаты расчета QПР и n/n ПР

Полученные точки QПР – n / nН ПР наносятся на характеристику нагнетателя и соединяются линией режимов (рис. 2).

4.5. Вычисляем по формуле (49) требуемую степень повышения давления

5,1157,45 1,46 .

По характеристике нагнетателя (рис. 2) определяем расчетные значения приведенных параметров. Для этого проводим горизонтальную линию из 1,46 до линии режимов и находим точку пересечения (А). Восстанав-

Ni / ρВС ПР 390 кВТ/(кг/м3).

4.6.Определяем расчетную частоту вращения вала нагнетателя по фор-

муле (51)

n4900 389390,1 4888 мин–1.

4.7.По формуле (50) рассчитываем внутреннюю мощность, потребляе-

мую ЦН:

33

Рис. 2. Приведение характеристик нагнетателя ГПА-Ц-16/76 [10]

34

4.8. С учетом того, что механические потери мощности составляют 1 % от номинальной мощности ГТУ, по формуле (52) определяем мощность на муфте привода.

Ne 14759 150 14909, кВт.

4.9. По формуле (53) вычисляем располагаемую мощность ГТУ.

4.10.Проверяем условие Nc NeP . Условие 14909 < 15952 выполняется.

4.11.По формуле (54) определяем температуру газа на выходе ЦН:

1,31 1

Tнаг 291,49 1,461,1310,848 323,9 К.

35

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ»

Тема курсовой работы – «Технологический расчет магистрального газопровода»

Целью расчета является решение следующих задач:

1)определение основных физических свойств транспортируемого природного газа;

2)выбор основного оборудования (ГПА, нагнетатель, АВО, ПУ);

3)обоснование выбора диаметра или числа ниток МГ;

4)определение необходимого числа КС и расстановка их по трассе газопровода;

5)выполнение уточненного гидравлического и теплового расчетов линейных участков МГ;

6)расчет режима работы КС;

7)определение аккумулирующей способности последнего участка газо-

провода.

Объем расчетно-пояснительной записки – 25–30 страниц, графическая часть – 1 лист формата А1.

Принятые обозначения:

QГ – годовая производительность МГ, млрд м3/год; Q – суточная производительность, млн м3/сут;

D – внутренний диаметр газопровода, мм; L, l1, l2 – длина МГ, участков, км;

рНАГ – давление на выходе КС, МПа; рН – давление в начале участка МГ, МПа;

РК – давление в конце участка МГ, МПа; ТНАГ – температура на выходе КС, К;

ТН, ТК – температура в начале и в конце участка МГ, К; Т0 – температура грунта на глубине заложения газопровода, К.

36

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ ПО КУРСУ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ»

1. Расчет сложных газопроводов

Любую сложную газопроводную систему можно разбить на элементы, к каждому из которых можно применить расчетные зависимости для простых газопроводов при выполнении в узловых точках следующих условий: равенство давлений, сохранение массы газа (уравнение неразрывности) и его теплосодержания.

При использовании данного способа рассчитываемый участок разбивается на подучастки с постоянным диаметром. Расчет производится последовательным переходом от одного подучастка к другому по направлению течения газа. Давление и температура газа в конце предыдущего подучастка являются начальными для последующего участка. Такой поэтапный способ расчета является наиболее точным, но достаточно трудоемким.

Во многих случаях процесс расчета сложного трубопровода ускоряется посредством приведения его к фиктивному простому эквивалентному трубопроводу. Простой газопровод будет эквивалентен сложной газопроводной системе, если у него и у системы будут одинаковы все параметры перекачки (расходы, давления в начале и в конце, температуры, теплофизические характеристики перекачиваемого газа), т.е. при различии в геометрических размерах потери на трение в эквивалентном газопроводе будут такими же, как и в сложной системе.

Расчет сложного трубопровода можно заменить расчетом простого, используя понятия эквивалентного диаметра или коэффициента расхода.

Эквивалентным диаметром DЭК называется диаметр простого трубопровода, имеющего пропускную способность, равную пропускной способности реального трубопровода при прочих равных условиях.

В этом случае уравнение пропускной способности участка примет вид

где рН и рК – абсолютное давление газа в начале и в конце участка, Па; λ – коэффициент гидравлических сопротивлений;

z – среднее значение коэффициента сжимаемости газа; Т – средняя температура газа в участке, К;

L– длина участка, м;

–относительная плотность газа.

39

При использовании смешанной системы единиц D в м, Т в К, производительность в млн м3/сут, давление в МПа и длина в км, коэффициент К будет учитывать помимо величин, указанных выше, еще и переходные коэффициенты, и его значение составит 105,087.

Коэффициентом расхода kp называют отношение пропускной способности реального трубопровода к пропускной способности эталонного трубопровода Q0 с произвольно выбранным эталонным диаметром D0 при прочих равных условиях:

Для случая простого трубопровода

где Di и λi – диаметр и коэффициент гидравлического сопротивления простого трубопровода;

D0 и λ0 – диаметр и коэффициент гидравлического сопротивления эталонного трубопровода.

При квадратичном режиме течения газа, полагая, что шероховатость труб одинакова, имеем

Эталонный диаметр принимается, исходя из удобства расчетов. Удобно принимать в качестве эталонного диаметр, доминирующий в сложном трубопроводе, можно использовать D0 = 0,7 м или D0 = 1,0 м, по отношению к которым имеются таблицы коэффициентов расхода для других диаметров.

Численные значения kР для любых D/D0 приведены в таблице 1 (D и D0 – внутренние диаметры). Если D/D0 > 1, то вычисляется величина, обратная kР (1/kP), по обратному отношению диаметров (D0/D).

40