29. Технологический расчет газопроводов.

Включает три основные задачи:

1. Определение оптимальных параметров трубопровода: диаметр при заданной производительности; производительность при заданном диаметре; рабочее давление; степень сжатия.

2. Определение числа КС и их расстановка по трассе- определяется аналитическим расчетом. Учитывается состояние грунтов, наличие энерго-, водоисточников, населенных пунктов.

3. Расчеты режима работы МГ.

При проектировании. МГ оптимизируются:

- диаметр труб (при заданной производительности);

- пропускная способность (при заданном диаметре);

- рабочее давление;

- степень сжатия КС.

В качестве обобщенного критерия оптимальности принимаемого решения в настоящее время следует использовать чистую прибыль от выполнения транспортной работы. Допустимо также использование приведенных расходов.

1. Приведенные затраты.

П=Э+Е*К

Э- эксплуатационные затраты; К- капитальные затраты; Е- коэффициент эффективности.

2. Частные критерии оптимизации.

• металлозатраты;

• энергозатраты;

• использование людских ресурсов.

Основные методы и критерии оптимизации.

1. Аналитический.

Основные принципы аналитического метода оптимизации параметров и область применения.

Задается функция прибыли Пр=f(Q,P,,D). Необходимо знать капитальные затраты К и стоимость энергии на транспорт Sэ и выразить их как функцию от Q,P,,D.

К=Кл+n ^. Кс

Кл – капитальные затраты линейной части

Кс – капитальные затраты на одну КС.

n – число КС

Кл=Кол+Крл*Р*D²+Кд*D²

Кол – затраты на линейную часть, не зависящие от D и Р.

Крл - затраты на линейную часть, зависящие от Р (масса трубы).

Кд - затраты на линейную часть, зависящие от D (сварка, траншея).

Кс=Кос+К_Qc*Q+Крс*Р*Q

Кос – затраты на одну КС, не зависящие от Q и Р.

К_Qс – затраты на одну КС, зависящие от Q.

К_Pс – затраты на одну КС, зависящие от Р (мощность КС).

n=f(Q,L,P,,D)

Sэ = f(Q, P, )

решением являются следующие уравнения:

Пр/QQопт; Пр/DDопт; Пр/PPопт; Пр/опт;

Недостаток метода: он не дает окончательного результата, так как идет без расчета на оборудование. Преимущества: дает связь всех параметров.

Используется на первой стадии проектирования.

2. Графоаналитический.

При одном и том же Q_р приведенные затраты для различных диаметров различны. Аналогично для давления, степени сжатия. Недостатки: Работает действительно только в данных условиях. Преимущества: Простота и быстрота. Метод сужает зону поисков, позволяет выбрать конкурирующие варианты.

3. Сравнение конкурирующих вариантов.

Задаемся различными вариантами диаметров и считаем прибыль. Где прибыль максимальна, тот диаметр и принимается. Аналогично для других параметров.

Задаемся различными вариантами диаметров и считаем прибыль. Где прибыль максимальна, тот диаметр и принимается. Аналогично для других параметров. Метод используется при окончательном выборе.

Исходные данные технологического расчета

Основными исходными данными, дающими возможность выполнения технологического расчета МГ, являются: производительность газопровода, физические свойства транспортируемого газа, температура грунта на глубине заложения оси трубопровода и температура воздуха, механические свойства металла труб, экономические показатели затрат на сооружение и эксплуатацию газопровода, профиль трассы газопровода.

Производительность газопровода указывается в задании на проектирование в млрд. м³ в сутки при температуре Т = 293,15 К и давлении Р = 0,1013 МПа. Технологический расчет МГ выполняется с использованием расчетной суточной производительности

,         (1.6)

где - оценочный коэффициент использования пропускной способности

Физические свойства необходимы при выполнении гидравлического и теплового расчетов газопровода. С этой целью требуются значения плотности, вязкости, удельной теплоемкости и коэффициента Джоуля-Томсона при различных давлениях и температурах.

 определяется соотношением ,         (1.7)

Плотность газа при стандартных условиях определится следующей зависимостью ,(1.8)

где , - плотность газа и воздуха; - плотность газа и воздуха при стандартных условиях.

Плотность газа при любых значениях давления и температуры определяется из уравнения состояния газа ,        (1.9)

где Р - давление газа, Па; V = 1 /  - удельный объем газа, м³ /кг; Т - температура газа. К; R - газовая постоянная,

, Дж / (кг К),      

z - коэффициент сжимаемости (сверх сжимаемости) газа, показывающий отношение объема реального газа к объему идеального газа.

Повышение давления и снижение температуры сопровождается уменьшением коэффициента сжимаемости газа. Для определения z рекомендуется следующая зависимость , (1.11)где Р_пр = Р /Р_кр - приведенное давление газа;  - функция, учитывающая влияние температуры,

(1.13

Т_ПР = Т / Т_КР - приведенная температура газа;

Р_КР и Т_КР- критические значения давления и температуры газа, характеризующие возможность перехода газа в жидкость.

Критические значения давления и температуры газа выражаются через плотность газа при стандартных условиях

Р_КР = 0,1773 (26,831 — _ст), (1.14)

Если отсутствуют данные для определения вязкости газа, то допускается использовать в расчетах вязкость метана  = 12 Пас.

Удельная теплоемкость и коэффициент Джоуля-Томсона описываются эмпирическими зависимостями (1.17) и (1.18):

     (1.17)

(1.18)