Гидравлические режимы работы газопроводов

Гидравлические режимы работы газопроводов должны приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы горелок потребителя в допустимых диапазонах давления газа.

Расчетные внутренние диаметры газопроводов необходимо определять гидравлическим расчетом из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.

Гидравлический расчет газопроводов следует выполнять, как правило, на компьютере, с оптимальным распределением расчетных потерь давления между участками сети.

При невозможности или нецелесообразности выполнения расчета на компьютере (отсутствие соответствующей программы, отдельные участки газопроводов, и т.п.) гидравлический расчет допускается производить по приведенным ниже формулам [4].

Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давления следует принимать в пределах категории давления, принятой для газопровода.

Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) следует принимать не более 180 даПа, в том числе в распределительных газопроводах 120 даПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах – 60 даПа.

Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных, сельскохозяйственных, бытовых и предприятий коммунально-бытового обслуживания принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических характеристик принимаемого к установке газового оборудования, устройств автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.

Падение давления на участках газовой сети высокого (среднего) давления следует определять по формуле:

(2.32)

где Р_н – абсолютное значение давления газа в начале газопровода, МПа;

Р_к – абсолютное значение давления газа в конце газопровода, МПа;

Р_о = 0,101325 МПа;

λ – коэффициент гидравлического трения;

L – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d – внутренний диаметр газопровода, см;

ρ_о – плотность газа, кг/м³, при нормальных условиях (температуре 0 ⁰С и давлении 0,101325 мПа);

Q_о – расход газа, м³/ч, при нормальных условиях (температуре 0 ⁰С и давлении 0,101325 мПа).

Для сетей низкого давления по формуле:

(2.33)

где Р_н – абсолютное значение давления газа в начале газопровода, Па;

Р_к – абсолютное значение давления газа в конце газопровода, Па;

λ – коэффициент гидравлического трения;

L – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d – внутренний диаметр газопровода, см;

ρ_о – плотность газа, кг/м³, при нормальных условиях (температуре 0 ⁰С и давлении 0,101325 МПа);

Q_о – расход газа, м³/ч, при нормальных условиях (температуре 0 ⁰С и давлении 0,101325 МПа).

Коэффициент гидравлического трения λ следует определять в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса:

, (2.34)

где Q_о – расход газа, м³/с, при нормальных условиях (температуре 0 ⁰С и давлении 0,101325 мПа);

d – внутренний диаметр газопровода, м;

ν – коэффициент кинематической вязкости газа, м²/с, при нормальных физических условиях,

и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой условию:

, (2.35)

где Re – число Рейнольдса;

n – эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимается равной для новых стальных труб – 0,01 см, для бывших в эксплуатации стальных труб – 0,1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации – 0,0007 см.

d – внутренний диаметр газопровода, см.

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения λ следует определять:

- для ламинарного режима движения газа Re ≤ 2000:

(2.36)

- для критического режима движения газа Re = 2000-4000:

(2.37)

при Re ˃ 4000 в зависимости от выполнения условия (2.35);

- для гидравлически гладкой стенки неравенство (2.35) справедливо;

- при 4000 ˂ Re ˂ 100000 по формуле:

(2.38)

- при Re ˃ 100000:

(2.39)

- для шероховатых стенок неравенство (2.35) несправедливо при Re ˃ 4000:

, (2.40)

где n – эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, см;

d – внутренний диаметр газопровода, см.

Расчетный расход газа на участках распределительных наружных газопроводов низкого давления, имеющих путевые расходы газа, следует определять как сумму транзитного и 0,5 путевого расходов газа на данном участке.

Падение давления в местных сопротивлениях (отводы, тройники, запорная арматура и др.) для газораспределительных газопроводов допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5-10%.

Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов следует определять по формуле:

, (2.41)

где l₁ – действительная длина газопровода, м;

ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода;

λ – коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенки стенок газопровода по формулам (2.36 - 2.40).

При расчете внутридомовых газопроводов низкого давления следует учитывать гидростатический напор, определяемый по формуле:

(2.42)

где 9,81 – ускорение свободного падения, м²/с;

h – разность абсолютных отметок начальных и конечных участков газопровода, м;

ρ_а – плотность воздуха, кг/м³, при нормальных условиях;

ρ_о - плотность газа, кг/м³, при нормальных условиях (температуре 0 ⁰С и давлении 0,101325 МПа).

Гидравлический расчет кольцевых сетей газопроводов следует выполнять с увязкой давлений газа в узловых точках расчетных колец. Неувязка потерь давления в кольце допускается до 10%.

При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не более 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления.

При выполнении гидравлического расчета газопроводов по приведенным формулам, а также по различным методикам и программам для электронно-вычислительных машин, составленным на основе этих формул, расчетный внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле:

, (2.43)

где d_р – расчетный диаметр, см;

коэффициенты А, В, m, m₁ определяют по таблицам 2.18 и 2.19 в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода;

– расчетный расход газа, м³/ч, приведенный к нормальным физическим условиям;

- удельные потери давления, Па/м определяемые по формуле:

, (2.44)

где - допустимые потери давления, Па;

l – расстояние до самой удаленной точки, м.

Таблица 2.18 Таблица 2.19

Категория сети	А
Сети низкого давления
Сети среднего и высокого давления	Ро = 0,101325 мПа Рm – усредненное давление газа (абсолютное) в сети, мПа

Материал	В	m	m1
Сталь	0,022
Полиэтилен	ν - кинематическая вязкость газа при нормальных физических условиях, м2/с	1,75	4,75