Гидравлический расчет сетей высокого давления

1. Перед началом работы необходимо изучить генплан газифицируемого района, расположение улиц, зданий, рельефа, естественных и искусственных препятствий, сетей тепло- и водоснабжения с целью грамотной, в соответствии со СНиП (табл.2 приложения), прокладки сети.

2. Нарисовать кольцевую схему газопровода среднего (высокого) давления (одно кольцо) (по возможности минимальной протяженности) и ответвления от кольца непосредственно к потребителям, заданным (указанным) на карте–схеме. Указать расположение ГРС и соединить ее с кольцом. Обозначить арабскими цифрами узловые точки сети.

3. Измерить на плане все участки сети (на кольце, в промежутке между ответвлениями и длину самих ответвлений). Пересчетом с учетом масштаба получить длины участков в километрах и записать значения в таблицу.

4. Для учета местных сопротивлений в сети увеличить длины участков на 10 %, т.е. получить значения расчетных длин участков по формуле, км

, (1)

где фактическая длина участка, км.

5. Задать потребление газа на 3-х предприятиях (ПП) в .

Часовые расходы для предприятий хлебобулочных изделий взять из расчетов потребления, поделив величину расхода на два потребителя, а потребление ГРП связать с потреблением в сетях низкого давления, расположенных после ГРП.

6. Рассчитать расход газа на всех участках кольцевой сети. Кольцо разбиваем на две (левую и правую) ветви, так чтобы каждая ветвь от ГРС до тупикового потребителя являлась равнонагруженной.

Расчеты для левой и правой ветвей проводятся по формуле,

, (2)

где часовой расход газа на участке , ;

номера узлов в начале и в конце участка вдоль направления потока газа; часовой расход на следующем после участке газопровода, ; расход потребителя, который запитан через ответвление в узле «В», .

Расчеты расходов на участках кольца следует начинать с тупикового потребителя. Полагают в первом приближении, что одна половина объема газа, поступающего к тупиковому потребителю, приходит по левой ветви кольца, а другая – по правой. Таким образом, на последних участках кольца слева и справа от ответвления к тупиковому потребителю расход равен, м³/ч

, (3)

где L_c – расход газа тупикового потребителя, м³/ч.

Расчеты проводятся отдельно для левой и правой ветвей до точки подключения кольцевого газопровода к ГРС.

7.На следующем этапе осуществляется расчет внутреннего диаметра труб по формуле, см

, (4)

где температура газа (принимается );

среднее абсолютное давление газа на участке сети,

МПа (для сетей низкого давления можно принять );

внутренний диаметр труб, см;

средняя допустимая скорость газа в газовых сетях, . Низкое давление .

Среднее давление .

Высокое давление .

8.Если плотность данного газа не соответствует плотности указанной в номограмме необходимо привести к данной номограмме расчетные расходы по формуле,

, (5)

где плотность газа, выбранного студентом для расчетов, ; плотность газа, для которого составлена номограмма, ; расчетные объемные расходы, ;

L_ном- расходы, приведенные в номограмме, .

9.По номограмме высокого давления для каждой пары значений L_ном и d определяется параметр: А и диаметр выпускаемой промышленностью трубы равный или ближайший больший по отношению к расчетному

10. С учетом фактических значений и для каждого участка начиная от ГРС, рассчитываются величины абсолютных давлений в узлах по формуле,

Р_{в =} Р² _{а, -} А_А-Вl_А-В (6)

где расчетная длина участка А-В Р_а-абсолютное давление в начальной точке данного участка, ;

Р_в-давление в конечной точке участка, .

Расчеты проводятся по левой и правой ветвям до тупиковой точки.

11.По двум значениям давления в тупиковой точке определяется относительная погрешность.

* 100 % (7)

где минимальное значение давления из двух величин в тупиковом узле, полученных при последовательном расчете по левой ветви и правой ветви, ; P^*_фi–максимальное значение давления в тупиковом узле .

12.Если погрешность превышает величину 0,01 сеть перепроектируется переносом тупиковой точки в сторону более нагруженной ветви или увеличением диаметров труб более нагруженной ветви. После этого делается перерасчет до достижения допустимой погрешности.

13.. На схеме наносятся диаметры труб и расходы.на каждом участке трубы.

На схеме указано расположение предприятий, а также ГРС и ГРП. Наиболее удаленным от ГРС является предприятие ПП-1, поэтому направление потоков газа в первом приближении изобразим таким, как это показано на рис.2.

Предположим, что количества потребляемого газа предприятиями соответственно равны:

2500 ;

1000 ;

2000 ;

Избыточное давление после ГРС равно .

Расходы газа хлебозаводами и сетями низкого давления (ГРП) примем равными расчетным, полученным при проектировании сетей низкого давления.

89,33 ;

Плотность используемого газа ρ_г=0,73кг/м³.

Допустим, что фактические длины участков газопровода соответственно равны:

3 км; 0,6км; 0,2км;

0,2км; 0,7км; 0,5

1км;

Длины до потребителей (длины ответвлений) равны:

l_пп-1=1км, l_пп-2=2км, l_пп-3=1,5км, l_хз=0,05км, l_грп=0,4км.

Здесь участки обозначены двумя символами, определяющими начало и конец участка или (для ответвлений) сокращенным обозначением потребителя.

Определим расчетные расходы на каждом участке сети по формуле ( 2 ):

;

;

;

;

;

.

Расчетные расходы на ответвлениях к потребителям соответственно равны количествам потребляемого газа.

Получим расчетные длины участков сети по формуле (1).

l_{p 0-1} = 3.3 км, l_p1-2 = 0.66 км, l_p2-3 = 0,22 км.

l_p3-4 = 0.22 км, l_p1-5 =0.77 км, l_p5-6 =0.55 км.

L_p6-4 =1,1 км. l_рпп-1=1.1км, l_рпп-2=2.2км,

l_{рпп-3 l}=1.65км, l_рхз=0,055км, l_ргрп=0,44км.

Рассчитаем минимально-допустимые для данных участков внутренние диаметры труб. С учетом сети среднего давления на всех участках значение полного давления.

Тогда минимально-допустимые внутренние диаметры труб на различных участках в соответствии с формулой (4 ) будут равны (результат заносим в таблицу).

Будем считать, что плотность газа ρ=0,73кг/м³ и поэтому можно без пересчета расчетных расходов воспользоваться стандартной номограммой для определения гидравлических потерь.

По значениям расчетных расходов, и минимально-допустимых диаметров труб из номограммы высокого давления выберем трубы со стандартными размерами и параметры потерь А для каждого участка сети, включая ответвления к промышленным предприятиям и ГРП.

№уч-ка	L	d,мм	Dу	А
0-1	6440,61		273х7	0,5
1--2	3089,33		219х6	0,4
2--3	589,33		89х3	2,1
3--4			75х3	5,3
1--5	3351,28		219х6	0,42
5--6			150х4,5	1,8
6--4			75х3	5,3
пп-1			150х4,5	1,8
пп-2			108х4	3,2
пп-3			133х4	2,5
хз	89,33		42х3	3,7
грп	851,28		89х3

Используя полученные из номограммы значения параметра А и расчетные длины для каждого участка сети рассчитаем давление, в точках сети.

Расчет проведем начиная от ГРС и последовательно до тупиковой точки отдельно по левой и правой ветвям кольцевой сети по формуле (6 ).

Давление в точке 1, учитывая, что после ГРС абсолютное давление принято нами равным Р_грс=0,3мПа + 0,1013мПа= 0,4мПа,определится по формуле

Р₁= = 0,399 * 10¹⁰ Па,

Для левой ветви:

Р₂ = 0,392 * 10¹⁰ Па, Р₃ =0,389 * 10¹⁰ Па, Р₄^• = 0,378 * 10¹⁰ Па. Р₄^•- значение абсолютного давления в тупиковой точке 4, полученное при учете гидравлических потерь в левой ветви.

Для правой ветви:

Р₅ = 0,39 * 10¹⁰ Па, Р₆ = 0,385 * 10¹⁰ Па. Р₄^•• = 0,375 * 10¹⁰ Па. Р₄^•• - значение абсолютного давления в тупиковой точке 4, полученное при учете гидравлических потерь в левой ветви кольцевой сети.

По двум значениям давления в тупиковой точке определим погрешность по формуле (7 ).

∆ =

Расчет кольца закончен, т.к. погрешность не превышает допустимую величину. По формулам, аналогичным (6) при необходимости можно определить потери на ответвлениях к потребителям.