Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Индивидуальное задание

по курсу «Газовые сети и газохранилища»

Выполнил: Студент гр. ЗПС 528

специальность 130501 - «Проектирование,

сооружение и эксплуатация газонефтепроводов

и газонефтехранилищ» V курс. Михайлов П.Ю.

Проверил: доцент кафедры

«Основы теории механики и

автоматического управления»

Сорокин В.Н.

Омск, 2012г.

Индивидуальное задание

по курсу «Газовые сети и газохранилища»

Вариант №1

Рассчитать тупиковую разветвленную сеть среднего давления для газоснабжения потребителей (см. рис. 1). Избыточное давление в начале сети Р_Н = 0,3 МПа, а перед ГРП потребителей не менее Р_К = 0,05 МПа (исходя из требований устойчивой работы ГРП).

Расходы газа потребителей Q [м³/ч] и длины участков l [м] представлены в таблице 1.

Исходные данные для задания

Таблица 1

Решение:

Определяем расчетные расходы газа по участкам сети. Значение расчетного расхода на участке 5-9 равно расходу потребителя Q₅=400м³/ч, на участке 3-5 расчетный расход равен сумме расходов Q₃, Q₄ и Q₅, т.е.

Q_3-5=6000+600+400 =7000м³/ч и т.д.

Расчетные расходы газа записываются в таблицу.

Диаметры участков определяются по номограмме для расчета газопроводов высокого и среднего давления. Номограмма (рис.2) дает зависимость между тремя величинами: расходом газа Q, диаметром газопровода D и параметром А, из которых нам известен только расход газа. Таким образом, имеем уравнение с двумя неизвестными. Предполагая, что располагаемый перепад давления используется равномерно и пропорционально длинам участков, вычисляем среднее значение величины А_ср.

,

где L_p - расчетная длина главного направления 0-9.

Диаметры участков по главному направлению подбираем таким образом, чтобы полученное по номограмме значение А для каждого участка было по возможности ближе к А_ср = 28.9 кПа²/м.

тупиковый разветвленный средний газоснабжение

Рис. 2. Номограмма для расчета газопроводов среднего и высокого давления (природный газ р = 0,73 кг/м³; v = 14,3x10 м²/с)

Таблица 2 Расчет сети среднего давления

Рассчитать кольцевую газовую сеть низкого давления с одной сосредоточенной нагрузкой q₁ = 80 м³/ч. Подобрать регулятор давления для ГРП и определить скорость движения газа в линиях редуцирования. Плотность населения N₁ = 500 чел/га. Удельный расход газа q₀ = 0,09 м³/чел. Сеть питается природным газом плотностью с = 0,73 кг/м³. Длина сторон колец и площади застройки жилых кварталов приведены на рис. 1. Расчетный перепад давления в сети принять равным Па.

ГРП

Решение:

Вся территория разбивается на зоны А, I, II, которые питаются газом от определенных контуров. Определяем максимальные часовые расходы газа для каждой зоны, перемножая площадь зоны, плотность населения и удельный расход газа на человека.

Q_max=F· N₁· q₀

Определяем суммарную геометрическую длину каждого питающего контура I, II, и полуконтура А. Определяем удельные путевые расходы в каждом контуре и полуконтуре путем деления максимального часового расхода на длину контура. Все расчеты сводим в табл.1.

Таблица 1 Удельные путевые расходы

Суммарное потребление газа с учетом сосредоточенных отборов составляет

Q = 1260 + 80 = 1340 м³/ч

Далее сеть разбивается на участки и нумеруются все узлы. Назначаются концевые точки в местах, наиболее удаленных от точки питания сети. Направление движения газа указано на рис.1. Направление движения газа по часовой стрелке будем считать положительным, против часовой - отрицательным. Определяем путевые, транзитные и расчетные расходы газа на участках сети и заносим в табл. 2.

Таблица 2 Расчетные расходы газа

Проверяем правильность определения транзитных расходов. На участках 1-2 и 1-5, принадлежащих точке питания, расход газа равен

Полученная величина совпадает с расходом газа на всю газоснабжаемую территорию, равным 1340 м³/ч.

Производим предварительный расчет газовой сети, т.е. подбираем диаметры всех участков, исходя из средних гидравлических уклонов (удельных потерь давления по главным направлениям). Результаты расчетов сводим в табл. 3. Потери на местные сопротивления принимаем в размере 10 % от линейных, тогда допустимые потери давления на трение составят

Р_т = 1200/1,1 = 1091 Па.

Для сети примем два главных направления. Первое главное направление от точки питания 1 до точки 4, т.е. 1-2-3-4, второе главное направление 1-5-7-4. Общая длина первого направления

L₁ = 300+400+400= 1100 м,

второго главного направления

L₂ = 400+400+300 = 1100 м.

По полученным значениям расчетных расходов соответствующих участков определяем их диаметры используя программу «Расчет диаметра газопровода согласно СП42-101-2003» и номограмму для расчета газопроводов низкого давления рис. 2. Все результаты сводим в табл. 3. Например, для участка 1-2 первого кольца с расчетным расходом Q_р = 309.5 м³/ч подбираем диаметр 219х5 мм и для него уточняем удельные потери на трение 0,33 Па/м. Умножая 0,33 Па/м на длину участка 1-2, получаем падение давления на нем Р = 99 Па. Аналогично рассчитываем остальные участки сети.

Таблица 3 Гидравлический расчет участков кольцевой сети

Далее определяем ошибку в распределении расходов по кольцам. Ошибка считается допустимой, если она будет меньше или равна 10 %. В нашем случае ошибка в I и II кольцах не превышает допустимую и равна соответственно ₁ = 0 % и ₂ = 0 %. В таком случае гидравлическая увязка сети не требуется.

Далее производим расчет тупиковых участков. При этом необходимо стремиться использовать весь расчетный перепад давления. Все расчеты сводятся в табл. 4.

Располагаемый перепад давления на участке 5-6 определим, исходя из потерь давления на главном направлении 1-5-7-4, которые берем из табл. 3.

Р_р(1-5) = 1200-Р_1-5 = 1200-110 = 1090 Па.

На участке 7-8

Р_р(7-8) = 1200-Р_1-5-7 = 1200-110-108.9 = 981.1 Па.

Диаметры газопроводов принимаем не менее 50 мм.

Таблица 4 Гидравлический расчет тупиковых газопроводов

Диаметры участков были приняты с округлениями в большую сторону, что позволяет увеличить надежность поставок газа потребителям при аварийной ситуации.

Рис.2 Номограмма для расчета газопроводов низкого давления (природный газ р = 0,73 кг/м'; v = 14,3x10 М_ус)

Подобрать оборудование для ГРП производительностью 1340м³/ч при избыточном давлении на входе 95 кПа и давлении на выходе 3 кПа. Плотность газа 0,73 кг/м³, температура газа Т = 276 К.

Решение:

Предварительно задаемся потерями в газопроводах ГРП, кранах (1, 5), предохранительном запорном клапане (3) и фильтре (2 рис.3) в размере

4 кПа. В этом случае перепад давления на клапане регулятора давления (4) будет равен:

Р = 95-4-3 = 88 кПа.

Абсолютное давление газа на входе (Р₁ )и выходе (Р₂) регулятора давления (РД)

Р₁ = Р_и +Р_а = 95+100 = 195 кПа,

Р₂ = 3+100 = 103 кПа.

Рис. 3. Расчетная схема ГРП

Режим течения газа через клапан РД

Р/Р₁ = 88/195 = 0,45 0,5,

что говорит о докритическом течении газа через РД.

По полученному значению Р/Р₁ = 0,45 из графика (рис. 4) находим значение поправки на изменение плотности газа = 0,77 при коэффициенте адиабаты для природного газа k = 1,3.

Определяем коэффициент пропускной способности РД

.

где: z₁ - коэффициент сжимаемости газа при условиях входа в регулятор давления.

По табл. 5 подбираем регулятор давления с коэффициентом пропускной способности близким к расчетному k_v = 35,8. Для k_v = 38 соответствует регулятор давления РДУК 2-100/50.

Рис.4. Значения коэффициента в зависимости от Р/Р₁

Таблица 5 Коэффициент пропускной способности k_v регуляторов давления

Определяем запас его пропускной способности

,

т.е. пропускная способность несколько больше необходимой, что удовлетворяем требованиям.

Для очистки газа примем к установке волосяной фильтр с D = 100 мм. Его пропускная способность при абсолютном давлении на входе , перепаде давления Р^т = 5 кПа и плотности газа ^т = 0,73 кг/м³ составит Q=14750 м³/ч;.

Потери давления на фильтре при заданной пропускной способности ГРП

,

где Р₂ = 195 кПа - давление на выходе из фильтра или давление на входе в РД.

Скорость движения газа в линиях редуцирования

а) до регулятора давления

;

б) после регулятора давления

,

где D - внутренний диаметр трубопровода.

Полученные скорости высоки, т.к. при движении газа по трубам они вызывают большой шум, что недопустимо при эксплуатации. Для снижения скорости и уменьшения шума примем диаметры трубопроводов до и после регулятора давления равными 125 мм, тогда скорости составят w₁ 16 м/с и w₂ 29 м/с.

Определяем потери давления в кранах, местных сопротивлениях и в клапане ПЗК линии редуцирования.

Принимаем следующие значения коэффициентов местных сопротивлений:

Гидравлические потери составляют

а) до регулятора давления

;

б) после регулятора давления

.

Суммарные потери давления в линии редуцирования составят

.

Эта величина меньше предварительно принятой 4 кПа, что приводит к увеличению запаса пропускной способности регулятора давления.

Рис. 11. Схема регулятора давления РДУК-2: 1 - исполнительный механизм; 2 - регулятор управления (пилот); 3 и 4 - клапан и мембрана исполнительного механизма; 5 и 6 - клапан и мембрана регулятора управления; 7 - винт для настройки регулятора управления; 8 - импульсная трубка 9 - трубка для подачи газа начального давления; 10 - трубка для сброса газа после регулятора управления; 11 -дроссель; 12-трубка, соединяющая командный прибор с дросселем; 13 - трубка, передяющее командное давление Р_х исполнительному механизму; 14 - трубка, соединяющая надмембранную зону исполнительного механизма с газопроводом после регулятора.

Размещено на Allbest.ru