3. Гидравлический расчет кольцевой сети

НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Гидравлический расчет производят для определения диаметров газопровода из условий обеспечения бесперебойного газоснабжения в часы максимального газопотребления и создания при максимально допустимых перепадах газа экономичных и надежных режимов эксплуатации, обеспечивающих устойчивую работу ГРП.

В практике проектирования кольцевых сетей существует опре-деленная методика.

Для лучшего понимания процесса расчета кольцевого трубопро-вода необходимо, во-первых, соблюдать закон сохранения вещества, т.е. закон равенства приходящего в узел и исходящего из него газа; во-вторых, представлять, что в кольцевом трубопроводе любой участок сети может быть снабжен газом минимум с двух направлений (для увеличения надежности сети газораспределения). Поэтому при расче-те необходимо вначале выбрать точку схода газа, которая устанавли-вается для нормальной работы сети. Выбирать эту точку в кольце сле-дует на одинаковом расстоянии от питающего ввода, при наличии не-скольких питающих вводов ‒ на равном расстоянии от них. Эта рас-становка необходима для начальной стадии расчета, т.е. первого при-ближения в расходах. Очевидно, что процесс будет многоэтапным из-за разного диаметра ветвей кольца и потребления ответвлений. В-третьих, процесс расчета должен согласоваться с реальным положени-ем вещей, а значит, итерационный процесс должен быть ограничен величиной поправочного коэффициента для расхода, причем не толь-ко первого, но и соседних колец (невязка должна быть не более 10 %).

При проведении гидравлического расчета кольцевой сети низ-кого давления следует придерживаться описанного ниже плана.

1. На основании известных количеств потребляемого газа и за-данной схемы газопроводов вычисляем удельные путевые расходы для каждого квартала:

n
qi = Vчасmax кв / ∑ Li, м2/с,	(47)

i =1

где V_час^{max кв} – максимальный часовой расход газа на квартал по всем видам потребления, м³/ч;

l_i – суммарная длина питающего контура, м.

13

Используя формулу (47), заполняем табл. 3.1 (прил. 5). 2. Определяем путевые расходы газа для всех участков сети:

Vпут i = qi · l, м3/ч,

(48)

где q_i – удельный путевой расход газа, м³/ч на 1 м; l – длина расчетного участка, м.

Если один и тот же участок кольцевой сети питает два квар-тала, то удельный путевой расход на этом участке будет равен сумме удельных расходов каждого квартала.

Участок ГРП-1 считается участком, где отсутствует путевой расход, то есть к нему потребители непосредственно не присоединя-ются.

Сумма путевых расходов по всем расчетным участкам си-стемы газоснабжения должна быть равна суммарному расходу га-за на весь микрорайон по сетям низкого давления (см. табл. 3.1 (прил. 3)). Невязка не должна превышать 1 – 2 %.

3. Задаем начальное распределение потоков газа сети.

В зоне действия ГРП выбираем наиболее удаленные узлы и считаем их точками схода (или нулевыми точками), в которых по-токи сходятся. Намечаем потоки газа от ГРП к точкам схода по кратчайшему пути сначала по основным магистральным направлениям, а затем по всем вспомогательным.

Узловой расход определяем как полусумму путевых расходов всех расчетных участков, сходящихся в узле:

n
Vуз = ∑ Vпут i/ 2.	(49)
i =1
Проверкой правильности расчета служит выполнение равенства
n
∑Vуз = ∑ Vпут i.	(50)

1. =1

4. Определяем расчетные расходы по участкам кольцевой сети:

Vp = Vтр + 0,55·Vп,

(51)

где V_р – расчетный расход газа на участке, м³/ч;

V_тр – транзитный расход на участке, м³/ч; V_п – путевой расход на участке, м³/ч.

К отдельным участкам газопроводов присоединяются самые различные потребители. Существуют транзитные газопроводы, к ко-торым потребители присоединяются только в конце. В этом случае

14

участок несет постоянный расход по длине. Так как транзитный га-зопровод не раздает газ потребителям по пути движения, расчетный расход для него равен фактическому, т. е. транзитному расходу Q_т. Это могут быть отдельные стояки жилых зданий, жилые здания и мелкие коммунально-бытовые, общественные и прочие потребители (детские сады, ясли, школы, столовые и т. д.). Существуют путевые газопроводы, к которым потребители подсоединяются по всей длине участка. Они характерны для частного сектора и деревень. Весь газ, поступающий в газопровод, полностью раздается потребителям по пути. Таким образом, этот участок несет только путевой расход Q_п. Наиболее общая схема газоотдачи распределительного газопровода несет путевой и транзитный расходы.

Невязка между У_расч^грп-1 и суммарным расходом газа сети низ-кого давления должна быть меньше 7 %:

∑ Vп ‒ ∑ Vп.гол ‒ ∑ Vтр.гол = 0,

где ∑ V_п.гол и ∑ V_тр.гол ‒ сумма путевых и транзитных раcходов на участках, непосредственно выходящих из ГРП, соответственно.

Результаты расчетов заносим в табл. 3.2, 3.3 (прил. 3).

5. Производим гидравлический расчет всех участков кольцевой сети, стараясь подобрать постоянный диаметр для главного конту-ра (трубы используем стальные бесшовные ГОСТ 8732-85, а пара-метры для них приведены в табл. 3.4 (прил. 3)).

Допустимые потери давления на местные сопротивления при-

нимаются из расчета 10 % от потерь на трение.
Допустимые потери давления на трение:
∆pо = ∆pc / 1,1,	(52)

где ∆p_c – расчетный перепад давления в сети, Па.

Согласно СП 42-101-2003 и актуализированному СП расчетные суммарные потери давления газа в распределительных газопроводах

низкого давления принимаются не более 120 даПа.

Удельные потери давления:

∆p_о / l=∆p_о / ∑l_i, Па / м, (53)

где ∑l_i – суммарная длина участков от ГРП до точек схода, питаю-щихся от данного ГРП.

Ориентировочные потери давления на участках сети сводим в табл. 3.5 (прил. 3).

15

Диаметр трубопровода подбираем исходя из ориентировочных потерь давления и расчетного расхода газа на участках, которые находим по номограмме (рис. 3.1 ‒ 3.3 (прил. 3)). Результаты расче-тов сводим в табл. 3.6 (прил. 3).

6. Производим гидравлическую увязку кольцевой сети, в ре-зультате чего получаем окончательное распределение потоков газа. При этом для всех замкнутых контуров алгебраическая сумма потерь давления должна быть равна нулю (направление по часовой стрелке принято за положительное, а против – отрицательное). Поте-ри давления на участке:

∆р = l (∆р / l), Па,		(54)
где ∆р / l – см. [13].
Ошибка при расчете должна быть не более 10 %:
n	n
О = ∑ ∆р i · 100 / (0,5·∑ |∆р i|), %.		(55)
i =1	i =1
Для окончательной гидравлической увязки используем следу-
ющие формулы:
‒ поправочный расход:
∆Vк = ∆Vк ' + ∆Vк ", м3/ч;		(56)
‒ поправка первого порядка:
n	n
∆Vк ' = ∑ ∆р i	/ (1,75 · ∑ (∆р i / Vк), м3/ч;	(57)
i =1	i =1
‒ поправка второго порядка:
n	n
∆Vк"= ∑ ((∆р i / Vк) ·∆V с к' ) / ∑(∆р i/ Vк), м3/ч;		(58)
i =1	i =1
n

где ∑ ((∆р _i / V_к) ·∆V _{с к}' ) – сумма произведений (∆р_i / V_к) тех участков

i =1

кольца, где есть смежные кольца, на ∆V _к' соответствующего смежного кольца,

n	n
∑ ((∆р i/ Vк) = ∑ ((∆р i / Vр);			(59)
i =1	i =1
‒ окончательный расчетный расход:
Vнов.уч = Vр + ∆V,			(60)

16

где ∆V = ∆V_к ‒ ∆V_c.к ‒ поправочный расход на участке, м³/ч (∆V_c.к – по-правочный расход соседнего кольца, м³/ч). Если участок не имеет со-

седнего кольца , то ∆V = ∆V_к .

Как только ошибки во всех кольцах при расчете окончательного распределения расходов не будут превышать 10 %, гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления можно будет считать закон-ченным.

Вопросы для самоконтроля

1. Сформулировать две основных цели гидравлического расчета.

2. Последовательность гидравлического расчета.

3. Основные правила для стали и полиэтилена.

4. Влияние ландшафта на распределение потоков.