9.2 Гидравлический расчет сети высокого давления

Расчетный перепад для сетей высокого давления определяют исходя из следующих соображений. Начальное давление принимают максимальным со­гласно[4]. Конечное давление принимают таким, чтобы при максимальной на­грузке сети было обеспечено минимально допустимое давление газа перед ре­гуляторами. Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давлений в абонентском ответвлении при мак­симальной нагрузке и перепада в ГРП. В большинстве случаев перед ГРП дос­таточно иметь избыточное давление примерно 0,15 – 0,2 МПа.

При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций.

В виду кратковременности аварийных ситуаций следует допускать сни­жение качества системы при отказах ее элементов. Снижение качества оцени­вают коэффициентом обеспеченности К_об, который зависит от категории потре­бителей.

Это положение позволяет вести расчет аварийных режимов теми же ме­тодами, какими определяют диаметр газопроводов при расчетном режиме. От­личие состоит лишь в том, что меняется геометрия сети: выключают один или несколько элементов и уменьшают узловые нагрузки в соответствии с приня­тыми К_об. Возможное уменьшение подачи газа ограничено нижним пределом, который устанавливают из соображений минимально допустимого давления газа перед приборами. Это минимальное давление определяется минимальной нагрузкой, которую принимают равной 50% расчетного значения. Половину нормы газообразного топлива будут получать примерно 20-30% потребителей, причем такое снижение подачи топлива существенно не отразится на приготов­ление пищи.

Для однокольцевого газопровода аварийных режимов, подлежащих рас­чету, два: при выключении головных участков слева и справа от точки питания. Так как при выключении головных участков однокольцевой газопровод пре­вращается в тупиковый, поэтому диаметр кольца можно определить из расчета аварийного гидравлического режима при лимитированном газоснабжении для тупиковой линии. Рекомендуется следующий порядок расчета однокольцевой газовой сети высокого (среднего) давления:

1. Расходы газа потребителями уже вычислены. Давление газа на выходе из ГРС принимается по заданию. Дав­ление перед конечными потребителями принимается равным минимально до­пустимому для данной ступени давления как абсолютное значение Р_к = 0,3 МПа.

Намечаем направление движения газа по сети и определяем резервирую­щую перемычку – это будет участок, лежащий на противоположном конце кольца относительно ГРС.

2. Определяем по возможности равновеликий диаметр кольца в зависи­мости от расчетного расхода Q_р, м³/ч и среднеквадратичной потери дав­ления газа А_ср, кПа²/м, по формулам:

. (54)

(55)

где – расчетный расход газа по кольцу, м³/ч;

К_об – коэффициент обеспеченности потребителя газом при аварийной ситуа­ции ;

Q_i – расчетные расходы газа потребителями, м³/ч.

P_н и P_к – абсолютные давления газа в начале и в конце газопровода, кПа.

L_к – протяженность кольца, м (коэффициент 1,1 учитывает местные сопро­тивления);

Р₀ – атмосферное давление, Р₀ =101,325 кПа;

 – коэффициент гидравлического трения;

l – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

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

d – внутренний диаметр газопровода, см.

3. Рассчитывают аварийные режимы при выключенном головном участке справа, затем слева от начальной точки конца. Стремление использовать весь перепад давления (Р_н+Р_к) обоих режимах требует корректировки первона­чально принятых диаметров по кольцу.

Изменение диаметров (увеличение протяженности большего или мень­шего их значения) в одном режиме требует внесения изменения во втором ре­жиме и наоборот. В результате этого расчёта диаметры по кольцу принимаются окончательно.

4. Затем считают нормальный режим при уже известных диаметрах по кольцу и снабжении газом всех потребителей на 100 %. В результате расчета нормального режима определяют резерв давления в точке встречи потоков, минимально необходимый для нормального снабжения газом всех потребите­лей при самых сложных аварийных ситуациях, а также давления в каждой точке подсоединения потребителей, что позволяет разрабатывать проект газо­снабжения каждого из них.

5. По завершении расчета конечных давлений во всех узловых точках кольца проверяется увязка потерь давления в полукольцах (от точки разветв­ления до точки схода).

В результате расчета кольца, исходя из предварительного распределения потоков, определяем невязку δ, %, в кольце по формуле:

. (56)

Невязка по давлению при расчете нормального режима не должна пре­вышать 10%, если данное условие не соблюдается, то вводим круговой попра­вочный расход (м³/ч).

В соответствии с методом Якоби поправочный расход ΔQ_к, м³/ч, опреде­ляется по формуле

. (57)

Поправочные расходы, м³/ч, определяют по формулам:

, (58)

. (59)

Затем вычитаем круговой поправочный расход с перегруженной ветви и прибавляем к расходам на противоположной ветви тот же круговой поправоч­ный расход.

При известном диаметре и новых расходах определяем потери давления на каждом участке. После чего определяем невязку заново по формуле (56).

Результаты расчета сводятся в Приложение 6 Таблицы 6.1, 6.2, 6.3, 6.4.