7. 3. Гидравлический расчет кольцевых сетей низкого давления

В практике проектирования применяют следующую методику расчета кольцевых сетей:

1)по известным значениям расходов производят предварительный подбор диаметров участков колец, при этом суммарные потери давления по тому или иному направлению не должны превосходить (в особенности это касается направлений, заканчивающихся тупиковыми ответвлениями, так как для них необходимо оставлять определенный запас перепада давления). Кроме того, круговая невязка, вычисляемая по формуле

,

не должна быть больше 10 %. Здесь условно считается значениеучастка положительным, если направление движения газа в нем совпадает с направлением движения часовой стрелки (в противном случае - условно отрицательное). В случае, когда за счет варьирования диаметров участков невозможно добиться , вводятся поправочные круговые расходы для колец

,

где первая и вторая поправки учитывают ошибку, соответственно, в собственном и соседних кольцах:

;

2)рассчитывают материальные характеристики и средние диаметры колец, используя следующие формулы

, .

Последний параметр позволяет существенно повысить надежность сети при использовании на кольце не более двух ближайших друг к другу в номенклатурном ряду диаметров;

3)производят окончательный расчет участков колец;

4)на величину оставшегося перепада давления подбирают диаметры тупиковых ответвлений от колец в соответствии с методикой, изложенной в предыдущем пункте.

Пример 3.Подобрать диаметры участков кольцевой сети, представленной на рис. 2, б, используя при этом расходы, полученные в примере 1 (см. последнюю колонку таблицы 5).

Примем с учетом местных сопротивлений Па. Производим предварительный расчет, то есть подбираем диаметры участков колец. Результаты расчета заносим в таблицу 7. Предварительное распределение расходов здесь отличается неприемлемыми значениями круговой невязки у обоих колец, значит необходимо вводить круговые поправочные расходы. Первые поправки будут

м³/час,

м³/час.

далее можно рассчитать вторые поправки

м³/час,

м³/час.

Отсюда полные поправочные расходы

Таблица 7

№	Участки			Предварительное распр. Расходов				Q,	Первая итерация
коль.	№	l, м	Dнs, мм	Qр, м^3/ч	p/l, Па/м	p, Па	p/Qр, Пач/м^3	м^3/ч	Qуч., м^3/ч	Qр, м^3/ч	p/l, Па/м	p, Па
I	8-9 9-4 4-3 3-2 2-7 7-8	284 262 284 282 262 282	2735 1594,5 893 893 1594,5 2735	712,5 226 45 -44,7 -202,2 -629,5	0,482 0,824 0,757 0,745 0,66 0,376	137 216 215 -210 -173 -106	0,192 0,956 4,778 4,698 0,856 0,168	-3,769	-7,124 -3,769 -3,769 -3,769 -3,769 -7,124	705,4 222,2 41,2 -48,5 -206 -636,6	0,472 0,763 0,634 0,876 0,683 0,383	134 200 180 -247 -179 -108
				=14,95%		79	11,648			=3,82%		-20
II	8-7 7-11 11-13 13-14 14-9 9-8	282 314 282 284 314 284	2735 1594,5 893 893 1594,5 2735	629,5 198,9 43,7 -44 -215,8 -712,5	0,376 0,637 0,713 0,722 0,752 0,482	106 200 201 -205 -236 -137	0,168 1,006 4,56 4,659 1,094 0,192	3,355	7,124 3,355 3,355 3,355 3,355 7,124	636,6 202,3 47,1 -40,6 -212,4 705,4	0,383 0,659 0,826 0,616 0,726 0,472	108 207 233 -175 -228 -134
				=13,09%		-71	11,679			=2,03%		11

Таблица 8

№	Участки			Предварительное распр. Расходов				Q,	Первая итерация				1,1p,
коль.	№	l, м	Dнs, мм	Qр, м^3/ч	p/l, Па/м	p, Па	p/Qр, Пач/м^3	м^3/ч	Qуч., м^3/ч	Qр, м^3/ч	p/l, Па/м	p, Па	Па
I	8-9 9-4 4-3 3-2 2-7 7-8	284 262 284 282 262 282	2195 1594,5 1594,5 1594,5 1594,5 2195	705,4 222,2 41,2 -48,5 -206 -636,6	1,392 0,723 0,025 -0,034 -0,622 -1,134	395 189 7 -10 -163 -320	0,56 0,851 0,17 0,206 0,791 0,503	-12,676	-22,821 -12,676 -12,676 -12,676 -12,676 -22,821	682,6 209,5 28,5 -61,2 -218,7 -659,4	1,303 0,641 0,011 0,053 0,702 1,216	370 168 3 -15 -184 -343	407 185 3 17 202 377
				=18,1%		98	3,081			=0,18%		-1
II	8-7 7-11 11-13 13-14 14-9 9-8	282 314 282 284 314 284	2195 1594,5 1594,5 1594,5 1594,5 2195	636,6 202,3 47,1 -40,6 -212,4 -705,4	1,134 0,600 0,033 -0,024 -0,661 -1,392	320 188 9 -7 -208 -395	0,503 0,929 0,191 0,172 0,979 0,56	10,145	22,821 10,145 10,145 10,145 10,145 22,821	659,4 212,4 57,2 -30,5 -202,3 -682,6	1,216 0,662 0,050 0,014 0,599 1,303	343 208 14 -4 -188 -370	377 229 15 4 207 407
				=16,5%		-93	3,334			=0,53%		3

м³/час,

м³/час.

Из таблицы видно существенное различие диаметров участков. Такая сеть должной надежностью не обладает. Действительно, в случае возможного аварийного отключения какого-либо участка, участки с малым диаметром (893 в нашем случае) могут не справиться с возросшим расходом, то есть здесь будет иметь место значительный перерасход перепада давления, в результате к тому или иному потребителю газ поступать не будет. Поэтому кольца должны состоять не более чем из двух диаметров. Для этого рассчитываем материальную характеристику колец, основываясь на ранее выполненном предварительном расчете

ммм,

ммм.

Далее определяем средний диаметр каждого кольца

Таблица 9

№	Длина	Расход	Располагаем.			Фактические			Не-
уч.	l, м	Q, м^3/ч	pр, Па	pр/l, Па/м	Dнs,мм	p/l, Па/м	p, Па	1,1p,Па	вяз-ка , %
2-1	16033 127	39,1	321	2,01	573 893	6,685 0,518	286	315	1,80
4-5	16019 141	45,8	308	1,93	573 893	9,174 0,711	275	303	1,62
7-6	18424 160	54,6	523	2,84	573 893	13,037 1,011	474	522	0,19
9-10	1848 176	68,2	493	2,68	573 893	20,341 1,577	440	484	1,76
11-12	11075 35	27,8	294	2,67	573 893	3,38 0,262	263	289	1,70
14-15	11055 55	31,3	286	2,60	573 893	4,284 0,332	253	279	2,45

мм,

мм.

Видно, что в том и другом случае следует на участках кольца использовать близкие к рассчитанным значениям стандартные диаметры 2195 и 1594,5 мм. Используя их, повторяем расчет участков колец, а результаты заносим в таблицу 8.

Далее приступаем к расчету тупиковых ответвлений от колец. При этом стараемся использовать весь располагаемый перепад, который определяется как разность между и суммой фактических перепадов участков колец на том или ином направлении. Так, например, для участка «2-1» располагаемый перепад будет составлять

Па.

Результаты расчета заносим в таблицу 9.