Расчет основных параметров оборудования ГРС

3.1.5.1 Температурный режим газораспределительных станций

В связи с тем, что на ГРС производится снижение давления газа, это приво-

дит к соответствующему его охлаждению. В результате могут образоваться гидра-

ты и сильно охладиться регулирующие клапаны, запорная аппаратура,

контрольно-измерительные приборы и трубопроводы, что нарушает работу стан-

ций. Для борьбы с гидратообразованиями на ГРС применяют автоматическую по-

дачу в газопровод метанола и подогрев газа. На некоторых ГРС внедрены

пневматические автоматы для подачи метанола (ввод метанола в поток газа).

Подогрев газа применяют главным образом на ГРС, где ожидается посту-

пление неосушенного газа при резких перепадах давления, когда наблюдается

значительное охлаждение газа. Для подогрева используются специальные теп-

лообменники. Конструкция теплообменников, а также схема блока подогрева

зависит от давления, температуры и количества поступающего на ГРС газа.

Количество тепла, необходимое для подогрева газа Q, ккал/ч (кДж/ч)

V_o - расход газа, м3/ч, при 0°С и 760 мм рт. ст.;

р_o - плотность газа, кг/м, при 0°С и 760 мм рт. ст.;

С_р - удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, для

природных газов, равная 0,5 ккал/(кг-°С)(2,3 кДж/(кг-°С));

∆t - температура подогрева газа, °С, равная примерно 4... 5°С и более

в зависимости от температуры и давления газа до и после ГРС.

Поскольку температура газа зависит от перепада давления, коэффициента

Джоуля-Томсона и изменения скорости движения газа, температуру газа после

регулирующего клапана t₂, °С, определяют по формуле

- температура газа до регулятора давления, °С;

- коэффициент Джоуля-Томсона, С/ Па;

- давление газа до регулятора, МПа;

- давление газа после регулятора, МПа;

₂ - линейная скорость газа после регулятора, м/с;

₁ - линейная скорость газа до регулятора, м/с.

Зададимся необходимыми данными и определим температуру газа (ме-

тана) на выходе из ГРС и количество тепла, необходимого для подогрева газа

до регулятора давления.

Исходные данные:

- температура газа до регулятора давления = 29,8 С;

- абсолютное давление до редуцирующего клапана = 2,3*10⁶ Па;

- абсолютное давление после редуцирующего клапана = 1,2*10⁶ Па;

- линейная скорость газа до клапана ₁ = 25м/с;

- теплоемкость метана С_р = 2300 Дж/(кг-°С);

- коэффициент Джоуля-Томсона =4-106 С/Па;

- расход газа V_o = 42250 м³/ч;

- плотность газа р_o = 0,71 кг/м³.

Диаметры трубопроводов до и после регуляторов равны.

Линейная скорость газа после регулятора из условия равенства диаметров

до и после клапана ₂, м/с

_{2= 2*}

₂₌

Температура газа после регулирующего клапана t₂, °С

°С

Количество тепла, необходимого для подогрева газа до регулятора давле-

ния Q, кДж/ч

Q = 42250*0,71 *2,3*(29,8-25) = 331172 кДж/ч.

3.1.5.2 Выбор предохранительных и регулирующих клапанов для ГРС

При выборе типоразмеров предохранительных и регулирующих клапанов

для ГРС пользуются следующей методикой расчета.

Предохранительные клапаны рассчитывают на полную пропускную спо-

собность ГРС с тем, чтобы после сброса давления (превышающего нормальное

рабочее) за клапанами не могло создаваться давление, выше рабочего более чем

на 15%. Клапаны должны открываться при повышении давления газа на 25%

сверх рабочего. Для быстрого сброса газа низкого давления (0,5...2,8 кгс/см²)

применяют специальные предохранительные клапаны типа С1111К, для сброса

газа среднего давления (16 кгс/см²) - клапаны типа ППК, величина открытия

которых составляет (0,25... 0,36)-d_c (где d_c - диаметр сопла или седла).

Предохранительные клапаны выбирают по их пропускной способности

G, кг/ч:

а - коэффициент расхода газа клапаном (для стандартных конст-

рукций типов СППК4 и ППК4 а = 0,5... 0,8);

F - площадь сечения клапана, равная наименьшей площади в про-

точной части, мм²;

- максимальное избыточное давление перед предохранительным

клапаном, кгс/см²;

- избыточное давление за предохранительным клапаном, кгс/см²;

- плотность среды для параметров рг' и \ кг/м³;

t₁' - температура газа перед клапаном, °С;

В - коэффициент, зависящий от показателя адиабаты К и перепада дав-

ления pi/pi \ при сбросе в атмосферу В принимается по таблице 15.

Таблица 15

Значение коэффициента В

Из вышеприведенной формулы определяют величину F, а затем по ката-

логу подбирают предохранительный клапан, у которого ближайшая величина F

больше расчетной величины.

Регулирующие клапаны выбирают также по их пропускной способности.

Поскольку пропускная способность регулирующего клапана зависит от режима

истечения газового потока через регулирующий клапан, необходимую макси-

мальную пропускную способность Ку, м3/ч, определяют по двум уравнениям:

- при

- при

- перепад давления на регулирующем клапане, кгс/см²:

: - абсолютное давление до регулирующего клапана, кгс/см²;

- абсолютное давление после регулирующего клапана, кгс/см²;

Q - максимальный расход среды, м³/ч;

- плотность среды (при 760 мм вод. ст. и 0° С), кг/м³;

Т - абсолютная температура среды, К.

Условная пропускная способность регулирующего клапана , м3/ч

По найденной условной пропускной способности по каталогу подбирают

ближайший больший по отношению к условный проход регулирующего

клапана.

Подберем предохранительный клапан. Исходные данные:

- среда - природный газ (98% метана);

- расход газа V_o = 42250 м³/ч;

- абсолютное давление защищаемой системы

12 кгс/см2 (1,2 МПа);

- температура газа t₂ =25 °С.

Сброс происходит из предохранительного клапана в атмосферу:

- коэффициент адиабаты газа К = 1,31;

- коэффициент сжимаемости газа z = 0,9.

Необходимое проходное сечение предохранительного клапана F, мм²

Условная пропускная способность

По каталогу выбираем регулирующий клапан типа 25 с 40 нж условной пропускной способностью = 100 м³/ч и условным проходом D_y = 65 мм.