Основные характеристики газовых сетей

Газовые сети состоят из участков, по которым движется газ, и узлов, в которых соединяются участки и к которым присоединяются ответвления. При этом сети могут быть двух типов: кольцевыми (рис. 1а) или тупиковыми (разветвленными) (рис. 2б).

Для кольцевой сети справедлива формула Эйлера

, (5.2.1)

Для разветвленных тупиковых сетей число колей n = 0 и формула Эйлера примет вид

, (5.2.2)

Основные отличия кольцевых сетей от разветвлённых заключается в том, что они состоят из замкнутых контуров, в результате чего газ может поступать потребителям по двум или нескольким линиям, т. е. потребители имеют двухстороннее или многостороннее питание. Надёжность кольцевой сети по сравнению с разветвлённой значительно выше, т. е. она имеет резервирующие элементы - замыкающие устройства участки.

Для разветвлённой сети транзитные расходы в сети определены Однозначно, следовательно расчётные расходы для всех участков известны. Таким образом, каждый участок характеризуется двумя параметрами (неизвестными): диаметром и потерей давления . Если общее число участков разветвлённой сети Р, то общее число неизвестных будет равно 2 Р.

Для каждого из участков уравнение гидравлических потерь имеет вид:

(Р уравнений) (5.2.3)

где К - коэффициент, зависящий от свойств газа;

- диаметр и длина участка;

- показатели степени, зависящие от режима движения и шероховатости

труб.

Рис. 1. Схемы газовых сетей:

а) схема кольцевой газовой сети;

б) схема тупиковой газовой сети

Т. к. распределительные газовые сети рассчитывают на постоянное расчетное давление, то можно записать дополнительные уравнения типа

(к уравнений) (5.2.4)

которые устанавливают, что по каждому направлению от точек питания 1 до концевой точки К (7, 4, 5), сумма потерь давления должна быть равна.

Число лишних неизвестных определяется по формуле

(5.2.5)

или

(5.2.6)

где К+1 – число узлов с заданным давлением (в узле 1 по условию, в К-х узлах – на основании уравнения (4.2.3)).

Для определения лишних неизвестных обычно задаётся условие, соответствующее минимальной стоимости тупиковой сети:

(r уравнений) (5.2.7)

Таким образом, решив систему уравнений (4.2.2), (4.2.3) и (4.2.5), можно определить неизвестные значения и для каждого из Р участков тупиковой сети.

При расчёте кольцевых газовых сетей, можно наметить бесчисленное множество вариантов потокораспределения.

Следовательно, в общем случае у кольцевой сети будут диаметры участков , перепады давления на них - , и расчётные расходы - , а в общем число неизвестных будет 3Р.

Наряду с уравнениями (5.2.2), (5.2.3) и (5.2.5) для кольцевых сетей можно составить ряд уравнений, исходя из двух законов Кирхгофа (аналогичных законов Кирхгофа для электрических сетей):

алгебраическая сумма всех потоков газа, сходящихся в узле, включая узловые расходы , равно нулю, т. е.:

(5.2.8)

Потоки газа, подтекающие к узлу, считаются положительными, а вытекающие из узла – отрицательными.

Алгебраическая сумма всех перепадов давлений в замкнутом контуре равно нулю, т. е.

(5.2.9)

Перепады давления газа на участках, в которых газ движется по часовой стрелке, считаются положительными, а на участках с направлением движения газа против часовой стрелки – отрицательными.

Решение системы уравнений (5.2.2), (5.2.3), (5.2.5), (5.2.6) и (5.2.7) позволяет определить неизвестные значения , , для каждого из участков кольцевой сети.