SHPORA.net :: PDA | |
Main FAQ гуманитарные науки естественные науки математические науки технические науки Гидравлический расчет кольцевой газовой сети низкого давления. Особенности расчета кольцевых газовых сетей. Схема кольцевой газовой сети показана на рис.5.9. Рис.5.9. Кольцевая газовая сеть: а-одно кольцо; б - два кольца; к- концевой узел встречи потоков; ΔQ- циркуляционный расход. Сеть может состоять из одного кольца (рис.5.9 а) или нескольких колец, например, из двух колец (рис.5.9 б). Кольцевой газопровод можно легко получить из тупикового ( см .рис. 5.8), соединяя, например, узлы 6 и 9 веток 1 и 2. Такое соединение показывает, что строительство и эксплуатация кольцевого газопровода обходится дороже, чем тупикового ,из-за появления дополнительной газовой линии ( в рассмотренном случае линия 6-9). Однако кольцевой газопровод значительно надежнее тупикового. В тупиковом газопроводе отказ одного из участков приводит к прекращению подачи газа к некоторым потребителям. Положим, что отказал участок 2-3 ( см. рис. 5.8), тогда остаются без газа узлы 3,4,5 и 6. Теперь допустим, что отказал участок 2-3 кольцевого газопровода (см рис.5.9а). В этом случае ни к одному из узлов не прекращается подача газа. И если ранее к узлу 3 поступал газ по линии 1-2-3, то теперь газ будет поступать по линии 1-8-7-6-5-4-3. Кольцевые сети, как наиболее надежные, используются преимущественно для газопроводов высокого и среднего давления, соединяющих крупных потребителей газа ( промпредприятия, бани, котельные и др.), см. таблицу 3.1.Такие кольцевые сети рассчитываются как сети с сосредоточенными расходами газа [6]. Иногда кольцевыми выполняются сети низкого давления, обслуживающие городские микрорайоны. Они рассчитываются как сети с равномерно распределенными расходами газа. Рассмотрим расчет такой распределительной кольцевой газовой сети, состоящей из одного кольца ( см. рис. 5.9 а). Гидравлический расчет ведется методом приближений, так как возможное количество уравнений, описывающих течение газа в кольцевой сети, включая два закона Кирхгофа, не является достаточным для прямого решения задачи определения расчетного расхода газа, диаметра и перепада давления для каждого участка кольцевого газопровода [2]. Приведем последовательность расчета одного газового кольца ( рис. 5.9а). 1.Выбираем наглаз концевой узел К таким образом, чтобы по часовой стрелке (перепады давления принимаются положительными) и против часовой стрелки ( перепады отрицательные), потери были бы одинаковыми с целью обеспечения 2-го закона Кирхгофа: (5.26) где индекс К в знаке суммы свидетельствует о суммировании по кольцу. 2.Определяем длину каждого из участков. Эти и последующие результаты заносятся в табл. 5.2. Таблица 5.2. К гидравлическому расчету распределительной кольцевой газовой сети низкого давления. Ветка Участок i, м Qпi, м3/ч Qузлj, м3/ч Qтрi, м3/ч Qрi, м3/ч dнi ×Si, мм мм i/i, Па/м i Па Па м3/ч Qpiн, м3/ч Па/м iн Па нач кон 1 1-2 2-3 3-4(к) 2 1-8 8-7 7-6 6-5 5-4(к) Qобщ= м3/ч; qр1= Па/м; qр2= Па/м; dнS= мммм; Q= м3/ч. 3.При известном общем часовом расходе газа Qобщ., подаваемого сетевым ГРП, определяем по следующим формулам: • Удельный расход (5.15). • Путевые расходы (5.14). • Узловые расходы (5.18). • Правильность расчета путевых и узловых расходов (5.19). 4.Вычисляем транзитные расходы по часовой и против часовой стрелки, начиная с концевого узла 4 (к): Qтр3-4=0; Qтр2-3= Qп3-4 ; Qтр1-2=Qп3-4 + Q п2-3; Qтр5-4=0; Qтр6-5= Qп5-4 ; Qтр7-6=Qп5-4 + Q п6-5; Qтр8-7= Qп5-4 + Q п6-5+ Q п7-6 ; Qп1-8=Qп5-4 + Q п6-5+ Q п7-8+ Q п8-7. 5.Определяем расчетные часовые расходы газа для каждого участка по формуле (5.16). 6.Имея в виду, что расчетный перепад давления р=1200Па, вычисляем удельные потери отдельно для ветки 1 [1-2-4 (к)] и для ветки 2 [1-8-4 (к)], ( Па/м): , (5.27) , (5.28) где 1,1 – коэффициент, учитывающий местные потери; индексы 1,2 относятся к первой и второй веткам. 7.Зная расчетные расходы Qрi и удельные потери для каждой ветки, с помощью номограммы ( рис. 5.1) находим для каждого участка диаметр dнi ×Si. Диаметры менее 573 для распределительных газопроводов не применяются. 8.Диаметры кольцевых участков принимаются одинаковыми или отличными не более чем на 15-20% для уменьшения номенклатуры трубопроводов при строительстве. Помимо этого, кольцо с сильно отличающимися диаметрами перестает быть резервированным, т.к. участки с малыми диаметрами не смогут пропускать нужные расходы при аварийных ситуациях из-за повышенных сопротивлений. В случае кольца с участками одного и того же диаметра средний диаметр рассчитывается по формуле: , (5.29) где 1,1 –коэффициент, учитывающий эквивалентность металлоемкости кольца с постоянным и переменным диаметром; суммирование ведется по всем участкам кольца. С использованием рис. 5.1 принимается действительный диаметр dн ×S, близкий к dнср. 9.При известном диаметре dн ×S и известном расчетном расходе Qрi для каждого участка по рис.5.1 определяется отношение рi/i, по которому находится перепад давления на каждом участке по формуле: 10. В связи с тем, что неизвестен действительный узел К и дискретные значения диаметров участков dнi ×Si заменены постоянным диаметром dн ×S, второй закон Кирхгофа (5.26) не выполняется. Поэтому возникает задача определения истинного газораспределения по участкам кольца. Для этого на участки кольца накладывается циркуляционный расход ΔQ ( см. рис. 5.9а), который определяется по формуле Лобачева-Кросса (м3/ч): , (5.31) где α=1.75 для газопроводов низкого давления; при суммировании в числителе учитывается знак перепада давления ( см. п.1). Рассчитанное по формуле (5.31) значение ΔQ со своим знаком заносится в таблицу 5.2. 11. Положительное значение ΔQ свидетельствует о движении циркуляционного потока по часовой стрелке ( см. рис. 5.9а), отрицательное – против часовой стрелки. В первом случае (ΔQ положительно) циркуляционный расход увеличивает транзитные расходы через участки ветки1 и уменьшает транзитные расходы через участки ветки 2. Во втором случае –наоборот. В связи с тем , что газоотдача кольцевого газопровода от наложения циркуляционного расхода ΔQ не изменяется и сохраняется, равной Qобщ, то путевые и узловые расходы не изменяются, а изменяются только транзитные расходы. Поэтому при наложении циркуляционного расхода ΔQ новые значения расчетных расходов определяются по формулам:при Q>0 : Qрiн=Qpi± |ΔQ| , (5.32) где значение плюс соответствует ветке 1, а минус –ветке2; при Q<0 : Qрiн=Qpi± |ΔQ| , (5.33) где знак минус соответствует ветке 1, а знак плюс – ветке 2. 12.По известным Qрiн и dн ×S с помощью рис.5.1 находятся новые отношения рiн/i для каждого участка. По этим отношениям определяются новые перепады давления Δрiн=1,1 (Δрiн/i) i. (5.34) 13. Соответствие полученных результатов второму закону Кирхгофа (5.26.) оценивается неувязкой (неравенством) перепада давления на ветке 1 и ветке 2: (5.35) где индексы 1 и 2 соответствуют ветке 1 и ветке2. Расчет кольцевого газопровода считается завершенным, если |δ| . В противном случае следует: 1). поменять концевой узел К или 2). увеличить диаметр участков той ветки, где перепад давления оказался больше, или уменьшить диаметр участков ветки, где перепад давления меньше, и провести все расчеты снова. Отметим, что смена концевого узла К существенно влияет на неувязку . 14. Помимо выполнения требований по неувязке (|δ|), должно выполнятся следующие условие по коэффициенту использования давления: .(5.36) Если условие (5.36) не выполняется, то следует повторить все расчеты, увеличив диаметр газопровода dн ×S. Следует отметить, что гидравлический расчет газопровода с двумя ( см. рис.5.9б) и большим числом колец, значительно усложняется из-за необходимости увязывать циркуляционные расходы в кольцах. Так при двух кольцах циркуляционные расходы влияют на транзитный , а следовательно, на расчетный расход, который должен удовлетворять условиям течения газа как в первом, так и во втором кольце. Поэтому гидравлические расчеты многокольцевых газопроводов проводят с использованием компьютерных программ. |