2. Газораспределительные станции (грс)

Газ из магистральных газопроводов поступает в городские, поселковые и промышленные системы газоснабжения через газораспределительные станции. На ГРС давление газа снижают до величины, необходимой для потребителя, и поддерживают его постоянным. Все оборудование ГРС рассчитывают на рабочее давление 7,5 МПа и 5,5 МПа, т.е. на максимально возможное давление газа в магистральном газопроводе.

ГРС характеризуется большими пропускными способностями (20…200 тыс. м³/ч и более), поэтому дросселирование газа на них осуществляется в нескольких нитках, на каждой из которых устанавливают соответствующий регулятор давления.

На ГРС газ подвергается дополнительной очистке на фильтрах и одоризации, а при необходимости и подогреву, что позволяет исключить гидратообразование при дросселировании. Температура подогрева должна быть такой, чтобы влагосодержание насыщенного газа было выше влагосодержания газа, поступающего на ГРС.

Расход газа на ГРС определяется с помощью диафрагмы или расходомера, представляющего собой дифманометр. Кроме того, на ГРС предусматривается защитная автоматика.

На ГРС устанавливают как регуляторы прямого, так и непрямого действия, которые автоматически поддерживают постоянное давление в точках отбора независимо от интенсивности потребления газа. Эти приборы являются основными на газораспределительных станциях.

Регуляторы давления выбирают в зависимости от давления и расхода газа по величине коэффициента пропускной способности (при докритическом режиме)

,

где  – коэффициент, учитывающий изменение плотности газа при движении через дроссельный орган; зависит от отношения Р/Р₁ и показателя адиабаты (рис. 2);

Р – перепад давления на регуляторе, МПа;

Р₁, Т₁ – давление и температура газа перед регулятором, МПа, К;

₀ – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

z₁ – коэффициент сжимаемости газа при условиях входа в регулятор давления;

Q – пропускная способность ГРС, м³/ч.

Рис. 2. Значения коэффициента  в зависимости от Р/Р₁

При критическом или большем перепаде давлений, т. е. когда соблюдается неравенство

,

коэффициент пропускной способности регулятора определяют по формуле

,

где Р₂ – давление после регулятора давления, МПа;

_кр – значение коэффициента  при отношении (Р/Р₁)_кр (рис. 2);

_.

Для природного газа (k = 1,3) критическое отношений давлений .

Пропускную способность регулятора рекомендуется выбирать на 15…20 % больше максимальной расчетной величины.

3. Подогрев газа на грс

Снижение давления газа на ГРС приводит к значительному его охлаждению, что может привести к образованию гидратов, обмерзанию регулирующих клапанов, запорной арматуры, приборов и трубопроводов. Это осложняет условия эксплуатации ГРС, нарушает нормальный режим ее работы. Для предупреждения и исключения эффекта гидратообразования при дросселировании газ подогревают в теплообменниках с необходимой поверхностью теплообмена. В качестве теплоносителя используют горячую воду и продукты сгорания газа. При расчете используют зависимость влагосодержания d насыщенного природного газа от давления и температуры.

Чтобы исключить гидратообразование, газ необходимо подогреть на такую величину t, чтобы кривая влагосодержания насыщенного газа при дросселировании лежала выше влагосодержания насыщенного газа, поступающего на ГРС. Значение t определяют подбором, строя несколько кривых дросселирования для различных начальных температур и нанося их на график d = f (T, P).

Температурная кривая дросселирования при нескольких начальных температурах строится по формуле

,

где Т₁ – температура газа, поступающего на ГРС, К;

Р₁ – давление газа на входе в ГРС, МПа;

Р_2i – давление газа после регулятора давления, принимаемое с шагом 0,5 МПа в и пределе равное конечному давлению Р_к, МПа;

D_i – коэффициент Джоуля-Томпсона. D_i = f (P, T, ).

Для ориентировочных расчетов можно принять D_i = 5,5 К/МПа.

Расчет поверхности теплообменника производится следующим образом.

Определяется количество теплоты Q (Дж/с), необходимое для нагрева газа

,

где Q₀ – секундный расход газа через ГРС (теплообменник), м³/с;

₀ – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

с_р – удельная массовая теплоемкость газа, Дж/ (кгК);

Т = Т₂ – Т₁.