Способы регулирования работы насосных станций

Состав объектов магистральных газопроводов

В состав магистральных газопроводов (МГ) входят: линейные сооружения, КС, газораспределительные станции (ГРС), пункты измерения расхода газа, станции охлаждения газа (СОГ)(при необходимости).

В состав линейных сооружений входят: газопровод с отводами и лупингами, переходы через естественные и искусственные препятствия, перемычки, узлы редуцирования, узлы очистки газопровода, узлы сбора продуктов очистки полости газопровода, узлы подключения КС, запорная арматура, система электроснабжения линейных потребителей, устройства контроля и автоматики, система телемеханизации, система оперативно-технической связи, система электрохимической защиты, здания и сооружения для обслуживания линейной части (дороги, вертолетные площадки, дома обходчиков и т.д.).

Для предотвращения гидратообразования в начальный период эксплуатации предусматриваются устройства для заливки метанола в газопровод на выходе каждой КС и у линейного крана или перемычки посреди участка между КС.

Здания следует предусматривать для оборудования, размещение которого на открытых площадках недопустимо.

Температурный режим МГ

Температура движ-ся в тр/пр газа зависит от физ. условий движения и от теплообмена с окружающей средой. Для решения задачи привлечем уравнение первого начала термодинамики. Имеем dq=du+pdv, где dq – количество подведенной теплоты; du – изменение внутренней энергии газа; p – давление; v – удельный объем газа; pdv – работа, совершаемая газом. Количество теплоты dq складывается из подведенной теплоты извне (dq_вн) и выделившейся в результате трения (dq_тр). Для газа, движущегося в тр/пр, теплота подведенная извне на участке dx,

dq_вн=-kπD(T-T_o)dx/M,

где k- коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду; D – диаметр тр/пр; Т- температура газа в сечении х; Т_о – температура окружающей среды; М – массовый расход.

Представив работу pdv в виде d(p/ρ)-dp/ρ, где ρ – плотность газа, получим

и далее, поскольку u+p/ρ= i(энтальпия),

,

физический смысл здесь в том, что работа, затраченная газом на преодоление трения, тотчас возвращается газу в виде теплоты dq_тр. Компенсация работы трения выделившейся теплотой – внутренний процесс, а рассматриваемое уравнение выражает собой баланс энергии между газом и окружающей средой. Поэтому в нем не должно быть ни работы трения, ни теплоты трения. И в итоге получим –kπD(T-T_o)dx/M=di.(*)

Учтем, что энтальпия – функция температуры и давления I=I(T,p) и следовательно получим

(∂i/∂T)=С_р-теплоемкость при постоянном давлении. Предположим,что I постоянная величина и получим

. Далее

. (∂Т/∂p)_I=D_i- коэф. Дж.-Томсона

(∂i/∂p)_T=-C_PD_i и di=C_pdT-C_PD_idp. Введем это в(*) и разделим (*)

на С_Р: . Представим dp в виде и примем, что градиент падения давления dp/dx=-(p_н-р_к)/L (линейный закон распределения давления). Обозначим для краткости kπD/(Mc_p)=a, имеем и

далее .

После интегрирования получаем формулу, определяющую температуру газа на расстоянии х от начальной точки газопровода по (**):

если здесь отбросить последнее слагаемое, то получим формулу Шухова T=T_o+(T_н-T_o)exp(-ax). Формула Шухова описывает распределение температуры по длине тр/пр, обусловленное теплопередачей в окружающую среду. Согласно этой ф-ле при Т_н>Т_о температура газа Т в любой части газопровода больше Т_о. Лишь при х=∞ Т=Т_о. В формуле (**) последнее слагаемое учитывает понижение температуры из-за эффекта Д.-Т. этой формулой нужно пользоваться, когда требуется повышенная точность расчета. На основании ф-л (**) и ф-лы Шухова получаются ф-лы для вычисления средней температуры газа по длине газопровода