Реконструкция КС

Таблица №1

Расчёт абсолютного  давление в начале участка газопровода

Из формулы  для определения расхода

выразим

,                                                                 (1)

где - объёмный расход газа, млн. м3/сут.,

 l - коэффициент гидравлического сопротивления,

- средний коэффициент сжимаемости  газа,

- относительная плотность газа,

ТСР – средняя температура  газа, К,

- приведённая длина участка трубопровода  до следующей станции, км,

D – внутренний диаметр  трубопровода, м: 

- абсолютное давление в конце  участка газопровода, МПа,

- абсолютное давление в начале  участка газопровода, МПа,

- коэффициент, зависящий от размерностей  величин, входящих в выражение  (*), и равный  ; при использовании смешанной системы единиц D (м), T (К), P (МПа), L (км) и Q (млн м3/сут) значение коэффициента К составляет ; 

Относительная плотность  газа имеет вид

,                                                                                   (2)

где -  плотность компримируемого газа, принимаем равной 0,75 кг/м3,

      - плотность воздуха, (при 20°С).

Коэффициент гидравлического сопротивления  l  определяется по формуле

,                                                                                                       (3)

где Е - коэффициент гидравлической эффективности, принимается по результатам  расчетов диспетчерской службы в  соответствии с отраслевой методикой. При отсутствии этих данных коэффициент  гидравлической эффективности принимается равным 0,95, если на газопроводе имеются устройства для периодической очистки внутренней полости трубопроводов, а при отсутствии указанных устройств принимается равным 0,92.

Коэффициент сопротивления трению рассчитывается по универсальной формуле  ВНИИГаза:

,                                                                             (4)

где kЭ - эквивалентная шероховатость труб,

Re - число Рейнольдса, которое определяется  по формуле 

,                                                                                               (5)       

где Q – коммерческий расход газа, млн.м3/сут;

D - внутренний диаметр, м;

 m - коэффициент динамической вязкости, Па×с.

В первом приближении  следует принять квадратичный режим течения газа и рассчитать коэффициент сопротивления трению по формуле

                                                                                        (6)

 

Средняя температура в первом приближении  определяется по формуле

       

                                                                                                                                          (7)

 

Объёмный расход в  сутках

,                                                                                                           (8)

где kН – оценочный коэффициент пропускной способности газопровода, который ориентировочно следует принять .

=0,95 – коэффициент расчетной обеспеченности потребителей;

=0,98 – коэффициент учета экстремальных  температур;

=0,99 – оценочный коэффициент надежности  газопровода.

Таким образом, рассчитаем следующие  характеристики транспортируемого газа:

Относительная плотность газа                                                                             (2)

;

Коэффициент сопротивления трению                                                                (6)

;

Коэффициент гидравлического сопротивления                                               (3)

;

Средняя температура (7) температуру  начальную принимаем равной Tн = 302К0

Объёмный расход в сутках (8)

Принимая в первом приближении  коэффициент сжимаемости газа Z = 1 найдём абсолютное давление в начале участка газопровода (1)

Коэффициент сжимаемости газа определяется по формуле

,                                                                                         (9)

Температурный расчётный коэффициент

,                                                      (10)

Приведённые давление и температура  рассчитываются по следующим формулам

,                                                                                                  (11)

,                                                                                                   (12)

Среднее давление в газопроводе

                                                                                (13)

Псевдокритические давление и температура

,                                                        (14)

,                                                                               (15)

Плотность газа при стандартных  условиях (P = 0,1 МПа, Т = 20°С)

                                                                                                      (16)

По этим формулам рассчитаем следующие характеристики транспортируемого  газа:

Плотность газа при стандартных  условиях (16)

Псевдокритические давление (14) и температура (15)

Среднее давление в газопроводе (13)

Приведённые давление (11) и температура (12)

Температурный расчётный коэффициент (10)

Коэффициент сжимаемости  газа (9)

 

Для расчета абсолютного  давления в начале участка во втором приближении вычисляются уточненные значения  Тср, l и Zcp. Для этого при определении Тср будем использовать величины средней удельной теплоемкости Ср, эффекта Джоуля-Томсона Di и коэффициента , вычисленные для Рср и Тср первого приближения.

 

Удельная теплоемкость газа (кДж/(кг×К)) определяется по формуле

                                       (17)

Коэффициент Джоуля–Томсона, К/МПа

                                                                                      (18)

 

Рассчитываем коэффициент  a по формуле

                                                                                     (19)

где - средний на участке коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду,

Средняя температура по формуле

                    (20)

Коэффициент динамической вязкости по формуле 

                         

                                                                                                                                             (21)

Таким образом, определяем:

удельная теплоемкость газа                                                                                (17)

коэффициент Джоуля-Томсона (18)

,

 

коэффициент а (19)     

,

уточненное значение средней температуры                                                      (20)

коэффициент динамической вязкости газа                                                         (21)

число Рейнольдса (5)

,

коэффициент сопротивления  трению                                                                    (4)

,

коэффициент гидравлического сопротивления                                                    (3)

,

определяем абсолютное давление в  начале участка трубопровода во втором приближении (1)

  - результат не удовлетворяет  требованиям точности. Необходимо уточнить расчеты, выполняя третье приближение.

среднее давление в газопроводе                                                                        (13)

приведённое давление (11)

коэффициент сжимаемости газа                                                                           (9)

удельная теплоемкость газа (17)

коэффициент Джоуля-Томсона (18)

,

коэффициент (19)

,

уточненное значение средней температуры                                                 (20)

коэффициент динамической вязкости газа                                                      (21)

число Рейнольдса (5),

коэффициент сопротивления трению                                                            (4)

,

коэффициент гидравлического  сопротивления                                                   (3)

,

 

 

 

определяем абсолютное давление в начале участка трубопровода во втором приближении (1)

 

  - результат удовлетворяет требованиям  точности.

Уточняем значение среднего и приведённого давлений, а также коэффициента сжимаемости газа:

среднее давление в газопроводе                                                                          (13)

приведённое давление (11)

коэффициент сжимаемости газа                                                                           (9)

конечная температура                                                                                        (22)

Выбор типа ГПА и расчет режима работы КС

Давление в начале участка газопровода определяется по формуле 

,

где dPВЫХ – потери давления в трубопроводе между компрессорным цехом и узлом подключения к линейной части магистрального газопровода (без учета потерь давления в системе охлаждения транспортируемого газа), согласно табл.4.2 [учебник А.А.Коршака] принимается равным dPВЫХ =0,07 МПа;

dPОХЛ – потери давления в системе охлаждения газа, включая его обвязку. По нормам технологического проектирования dPОХЛ=0,0588 МПа.

Тогда

                                                        (23)

Давление в конце  участка газопровода 

,

где  - потери давления газа на входе КС с учетом потерь давления в подводящих трубопроводах и на узле очистки газа, согласно согласно табл.4.2 [учебник А.А.Коршака] принимаются равными =0,13 МПа;

Тогда

,                                                                                                   (24)

Определим коэффициент сжимаемости  газа при условии всасывания:

Среднее давление в газопроводе                                                                      (11)

Приведённое давление                                                                                        (9)

Коэффициент сжимаемости газа                                                                       (7)

Определим коэффициент сжимаемости  газа при стандартных условиях

Приведённое давление (14) и температура (15) на всасывании ЦН