Магистрального газопровода

Для устранения суточной неравномерности потребления газа используют объем последнего (конечного) участка магистрального газопровода.

Работа конечного участка магистрального газопровода от компрессорной станции (КС) до газораспределительной станции (ГРС) характеризуется нестационарным режимом (постоянно изменяется отбор газа). В ночное время потребление газа меньше подачи, и газ накапливается в газопроводе. Накапливание газа вызывает повышение давления в газопроводе, и количество газа, которое может аккумулировать последний участок газопровода, зависит от максимально возможного давления в нем. При достижении максимально допустимого давления в газопроводе дальнейшее накопление газа прекращается, т.е. аккумулирующая способность газопровода исчерпывается. Если отбор газа не станет больше или равным его поступлению, необходимо уменьшить подачу КС. В дневное время потребление газа превышает подачу. Газ, аккумулированный в последнем участке газопровода, поступает в город, и давление его падает.

Как видно из рис. 1, в моменты соответствующие точкам А и В графике суточного газопотребления, отбор газа из газопровода, т.е. расход газа в конце газопровода, равен среднему расходу газа, в начале последнего участка. Следовательно в эти моменты поток в последнем участке газопровода стационарный.

Рис. 33 Схема суточного колебания расхода газа

Точка А соответствует концу периода интенсивного отбора газа из газопровода, когда давление в последнем участке находится на самом низком уровне (кривая А на рис. 34). Положение этой кривой определяется значением р_к2, которое должно быть не ниже минимально допустимого на входе в ГРС давления. Принимая р_к2 равным этому минимально допустимому давлению, можно определить значение р_н2 , а затем среднее давление р_{ср min} в момент А и количество газа в последнем участке газопровода в этот момент. Точка В соответствует концу периода пониженного отбора газа из газопровода, когда давление в последнем участке газопровода находится на самом высоком уровне (кривая В на рис.34). Давление р_н1 на этой кривой не должно превышать максимально допустимого из условий прочности газопровода и оборудования КС. Принимая р_н1 равным этому максимально допустимому давлению, определяют значение р_к1 , р_{ср max} и количество газа, содержащиеся в последнем участке газопровода в момент В. Разность количеств газа в последнем участке в моменты В и А равна аккумулирующей способности этого участка.

Рис. 34 График к определению аккумулирующей способности газопровода

1 Определяется давление в конце последнего участка магистрального газопровода в момент окончания накопления газа (момент В)

Для квадратичного закона сопротивления р _к1 = Ö р _н1² - (D· T _ср· z · q ²· l _п) / [(А·d ^2,6)²], МПа

Для переходного закона сопротивления р _к1 = Ö р _н1² - (l·D· T _ср· z·q ²· l _п) / [(А'·d ^2,5)² ], МПа

где р _н1 – давление в начале последнего участка магистрального газопровода в момент максимального содержания газа в газопроводе, МПа. Это давление не должно превышать максимально допустимого из условий прочности газопровода;

λ – коэффициент гидравлического сопротивления;

Δ – относительная плотность газа по воздуху;

T _ср – средняя температура газа, К;

z – средний коэффициент сжимаемости газа;

q – пропускная способность магистрального газопровода, млн. м³/ сут;

l _п – длина последнего участка магистрального газопровода, км

d – внутренний диаметр газопровода, мм

где А = 16,7·10^-6·a·j· Е; А' = 3,32·10^-6·a·j· Е,

где a – коэффициент, учитывающий отклонение закона сопротивления газа от квадратичного ([5], стр. 277, рис. 13.2; [58], стр. 145; [59], стр. 117;

j – коэффициент, учитывающий наличие в газопроводе подкладных колец ([5], стр. 277, [58], стр. 145; [59], стр. 117);

Е – коэффициент эффективности работы газопровода, учитывающий состояние внутренних стенок газопровода, влияющее на гидравлическое сопротивление, - засоренность газопровода, увеличенное число местных сопротивлений ([5], стр. 277; [58], стр. 145-146; [59], стр. 117).

2 Определяется давление в начале последнего участка магистрального газопровода в момент начала накопления газа (момент А)

Для квадратичного закона сопротивления р _н2 = Ö р _к2² + (D· T _ср· z · q ²· l _п) / [(А·d ^2,6)²], МПа

Для переходного закона сопротивления р _н2 = Ö р _к2² + (l·D· T _ср· z·q ²· l _п) / [(А'·d ^2,5)² ], МПа,

где р _к2 – давление в конце последнего участка магистрального газопровода в момент минимального содержания газа в газопроводе, МПа. Это давление не должно быть ниже минимально допустимого на входе в ГРС.

3 Определяются средние давления газа в магистральном газопроводе, относящиеся к режимам с максимальными давлениями (момент В) и с минимальными давлениями (момент А)

p _{ср max} = (2/3)·[ р _н1 + р _к1²/(р _н1 + р _к1)], МПа

p _{ср min} = (2/3)·[ р _н2 + р _к2²/(р _н2 + р _к2)], МПа

4 Определяется аккумулирующая способность последнего участка магистрального газопровода

Q _ак = (π· d ²/4)· l _п·[ Т ₀ /(p ₀· Т · z)]·(р _{ср max} - р _{ср min} ), м³,

где d – внутренний диаметр газопровода, м;

l _п– длина последнего участка газопровода, м;

р _{ср max} – среднее давление газа в газопроводе в момент В, то есть в конце периода пониженного отбора газа из газопровода, Па;

р _{ср min} – среднее давление газа в газопроводе в момент А, то есть в конце периода интенсивного отбора газа из газопровода, Па;

Т ₀ – нормальная температура, К; Т ₀ = 273 К;

p ₀ – нормальное давление, Па, p ₀ = 101325 Па.