Методические указания. Начальным этапом является изучение классификации магистральных газопроводов и назначения основных объектов

Начальным этапом является изучение классификации магистральных газопроводов и назначения основных объектов, входящих в их состав: головной и промежуточных компрессорных станций, линейных сооружений..

В задачу технологического расчета магистрального газопровода входит определение оптимальных значений диаметра трубопровода, рабочего давления, степени сжатия, числа КС и расстановка их по трассе трубопровода.

Гидравлический расчет выполняется с учетом свойств газа, его температуры и давления. Поэтому следует иметь достаточно полное пред­ставление о физических свойствах природных газов, их составе, об основных газовых законах, включая уравнение состояния для реальных газов.

Формула для гидравлического расчета горизонтальных газопроводов при изотермическом режиме может быть выведена из уравнения Бернулли в дифференциальной форме. В этом уравнении можно пренебречь членами, характеризующими изменение высотных отметок трубопровода и скорости газа по длине, так как величина этих составляющих значительно меньше, чем чле­нов, учитывающих изменение давления газа. Это показывает численный анализ уравнения Бернулли.

Студенту необязательно знать наизусть формулы для определения коэффициента гидравлического сопротивления, но требуется дать их общую характеристику, достоинства и недостатки наиболее употребительных. Надо уметь вывести формулы распределения давления по длине газопровода и среднего давления, объяснить нелинейный характер распределения давления.

Студент должен объяснить, почему на газопроводе с резко пересеченным рельефом местности отметки промежуточных пунктов влияют на производительность газопровода, и проанализировать структуру расчетной формулы для таких газопроводов.

При расчете коротких трубопроводов, например, шлейфа от магистрали к какому-либо потребителю, вывод расчетной формулы при большом перепаде давления на концах ответвления следует выполнять с учетом падения давления вследствие изменения скорости газа. Вывод формулы аналогичен выводу формулы расхода для горизонтального трубопровода.

Определение возможных зон выпадения кристаллогидратов связано со знанием распределения температуры по длине газопровода. Нагревшийся при сжатии газ охлаждается в трубопроводе за счет потерь тепла в окружающую среду и за счет эффекта Джоуля-Томсона, причем последнее явление может привести к охлаждению газа до температуры ниже температуры окружающей среды. Из дифференциального уравнения баланса тепла можно вывести формулу для расчета температуры в любой точке газопровода с целью определения максимально возможного снижения температуры.

Для нахождения оптимального варианта при проектировании студент должен знать порядок составления исходных уравнений и выводы зависимости оптимальных значений степени сжатия, давлениям диаметра трубопровода от его производительности как для простого случая — газопровод без КС, так и для общего - газопровод с КС.

Расчеты сложных (с переменным диаметром, параллельных) газопроводов удобно производить с помощью коэффициентов расходов и по эквивалентному диаметру. Необходимо овладеть этими методами.

Газопроводы с путевыми сборами и подкачками строятся постоянного и переменного диаметра по длине. Студент должен знать целесообразность постройки того или иного газопровода в зависимости от конкретных условий и разбираться в методике определения диаметров для обоих случаев.

Отношение фактической пропускной способности газопровода к расчетной называется коэффициентом эффективности и характеризует состояние газопровода. Уменьшение его величины указывает на сильное загрязнение трубопровода. Нужно познакомиться с технологией проведений очистки внутренней поверхности газопровода.

В ходе эксплуатации возможны различные нарушения нормальной работы газопровода, связанные с остановкой агрегатов, одной или нескольких КС, частичной закупоркой трубопровода и т. п. Необходимое в таких случаях регулирование можно рассчитать и осуществить, используя формулы, описывающие графические характеристики нагнетателей и линейной части газопровода.

Мониторинг технического состояния газопровода, своевременное обнаружение и ликвидация аварий обеспечиваются постоянно совершенствуемыми методами и техническими средствами, которые должны быть известны студенту.

Вопросы для самопроверки

1 Как определяются расчетные исходные параметры перекачиваемого газа?

2 Каким образом получена формула расхода при установившемся изотермическом режиме?

3 Пояснить физическую сущность необходимости учета отметок промежуточных точек в формуле расхода при резко пересеченном рельефе газопровода?

4 Чем объясняется криволинейный характер линии распределения давления в газопроводе?

5 Для чего необходимо знать среднее давление в газопроводе и что под ним понимается?

6 Принципы расчета сложных газопроводов.

7 Методы увеличения пропускной способности газопроводов.

8 В чем сущность методики определения оптимальных параметров газопроводов?