Вимоги нормативних документів щодо гідравлічного розрахунку газопроводів

Нижче наведені рекомендації щодо методів гідравлічного розрахунку газопроводів відповідно до основного нормативного документа ДБН В.2.5-20-2001.

Гідравлічні режими роботи газопроводів повинні прийматися за умови створення при максимально допустимих втратах тиску газу найбільш економічної та надійної в експлуатації системи, що забезпечує стійкість роботи ГРП, газорегуля-торних установок (ГРУ), а також роботи пальників споживачів у допустимих діапазонах тиску газу.

Розрахункові внутрішні діаметри газопроводів необхідно визначати гідравлічним розрахунком за умови забезпечення безперебійного газопостачання всіх споживачів у часи максимального споживання газу.

Гідравлічний розрахунок газопроводів виконується, як правило, на комп'ютері з оптимальним розподілом розрахункової втрати тиску між ділянками мережі.

За неможливості або недоцільності виконання розрахунку на комп'ютері (відсутність відповідної програми, окремі ділянки газопроводів тощо) гідравлічний розрахунок допускається виконувати за наведеними нижче формулами або номограмами, складеними за цими формулами.

Розрахункові втрати тиску в газопроводах високого та середнього тисків приймаються в межах категорії тиску, прийнятого для газопроводу.

Розрахункові сумарні втрати тиску газу в газопроводах низького тиску (від джерела газопостачання до найбільш віддаленого приладу) приймаються не більше 1800 Па, у тому числі в розподільних газопроводах 1200 Па, газопроводах-вводах і внутрішніх газопроводах - 600 Па.

Для садибної забудови розподіл розрахункових втрат допускається приймати в розподільних газопроводах 1500 Па, газопроводах - вводах та внутрішніх газопроводах - 300 Па.

У випадках, коли газопостачання скрапленими вуглеводневими газами (СВГ) є тимчасовим (із наступним переведенням на постачання природним газом), газопроводи слід проектувати з умов можливості їхнього використання в майбутньому на природному газі. При цьому кількість газу необхідно визначати як еквівалентну (за теплотою згоряння) розрахунковій витраті СВГ.

Значення розрахункової втрати тиску газу при проектуванні газопроводів усіх тисків для промислових, сільськогосподарських і побутових підприємств і організацій комунально-побутового обслуговування приймаються залежно від тиску газу у місці підключення з урахуванням технічних характеристик прийнятого до установки газового обладнання, пристроїв автоматики безпеки та автоматики регулювання технологічного режиму теплових агрегатів.

Падіння тиску в газопроводах низького тиску визначається залежно від режиму руху газу по газопроводу, що характеризується числом Рейнольдса, за формулою:

(4.22)

де Q - витрата газу, м³/год, за температури 0 °С і тиску 0,10132 МПа; d - внутрішній діаметр газопроводу, см; v - коефіцієнт кінематичної в'язкості газу, м²/с, за температури °С і тиску 0,10132 МПа.

Для ламінарного режиму руху газу при Rе ≤ 2000

(4.23)

для критичного режиму при 2000 < Rе < 4000

(4.24)

для турбулентного режиму руху газу при Rе > 4000

(4.25)

де ΔР - втрати тиску від тертя на ділянці, Па; ρ - густина газу, кг/м³, за температури °С і тиску 0,10132 МПа; l - довжина газопроводу постійного діаметра, м; k_е - еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні стінки труби, для сталевих труб - 0,01см; для поліетиленових труб - 0,002 см.

Розрахункова витрата газу на ділянках розподільних зовнішніх газопроводів низького тиску, що мають шляхові витрати газу, слід визначати як суму транзитного та 0,5 шляхових витрат газу на даній ділянці

(4.26)

Гідравлічний розрахунок газопроводів середнього та високого тисків по всій області турбулентного режиму руху газу проводиться за формулою:

(4.27)

де Р₁ - абсолютний тиск газу на початку газопроводу, МПа;

Р₂ - те саме у кінці газопроводу, МПа.

Падіння тиску від місцевих опорів (коліна, трійники, запірна арматура тощо) допускається враховувати шляхом збільшення розрахункової довжини газопроводів на 5-10 %.

Для зовнішніх надземних та внутрішніх газопроводів розрахункова довжина газопроводів визначається за формулою

(4.28)

де l₁, - фактична довжина газопроводу, м; Σ - сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки газопроводу довжиною l₁ ; ld - еквівалентна довжина прямолінійної ділянки газопроводу, м, втрати тиску на якому дорівнюють втратам тиску у місцевому опорі в разі значення коефіцієнта = 1.

Еквівалентна довжина газопроводу визначається залежно від режиму руху в газопроводі за такими формулами:

- для ламінарного режиму руху газу

(4.29)

- для критичного режиму руху газу

(4.30)

- для всієї області турбулентного режиму руху газу

(4.31)

Падіння тиску в трубопроводах рідкої фази скраплених вуглеводневих газів визначається за формулою

(4.32)

де λ - коефіцієнт гідравлічного опору; V - середня швидкість руху скраплених газів, м/с.

З урахуванням протикавітаційного запасу середні швидкості руху рідкої фази СВГ слід приймати такі: у всмоктувальних трубопроводах - не більше 1,2 м/с; в напірних трубопроводах - не більше 3 м/с.

Коефіцієнт гідравлічного опору визначається за формулою

(4.33)

Гідравлічний розрахунок газопроводів парової фази СВГ повинен виконуватися згідно з методами розрахунку газопроводів природного газу відповідного тиску.

При розрахунку газопроводів низького тиску слід враховувати гідростатичний напір ΔР_{г. с} , Па, який визначається за формулою

(4.34)

де Н - різниця абсолютних позначок початку і кінця ділянки газопроводу, м; - густина повітря, кг/м³, за температури 0 °С і тиску 0,101325 МПа.

Гідравлічний розрахунок кільцевих мереж газопроводів слід виконувати з ув'язкою тисків газу у вузлових точках розрахункових кілець при максимальному використанні допустимої втрати тиску газу. Неув'язка втрат тиску в кільці допускається до 10 %.

При виконанні гідравлічного розрахунку надземних та внутрішніх газопроводів з урахуванням ступеня шуму, утворюваного рухом газу, слід приймати швидкості руху газу не більше 7 м/с для газопроводів низького тиску, 15 м/с - для газопроводів середнього тиску, 25 м/с - для газопроводів високого тиску.

При виконанні гідравлічного розрахунку газопроводів за формулами, а також за різноманітними методиками та програмами для комп'ютерів, складеними на основі цих формул, діаметр газопроводу слід попередньо визначати за формулою

(4.35)

де d - діаметр газопроводу, см; Q - витрата газу, м³ /год, за температури 0 °С та тиску 0,101325 МПа; t- температура газу, 0 °С; Р_т - середній тиск газу (абсолютний) на розрахунковій ділянці газопроводу, МПа; w - швидкість руху газу, м/с.

Отримане значення діаметра газопроводу слід приймати як вихідну величину при виконанні гідравлічного розрахунку газопроводів.