Расчет диаметра газопровода и допустимых потерь давления (СП 42-101-2003 )
Пропускная способность газопроводов может приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы ГРП и ГРУ, а также работы горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа. Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются, исходя из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа. Расчет диаметра газопровода следует выполнять, как правило, на компьютере с оптимальным распределением расчетной потери давления между участками сети. При невозможности или нецелесообразности выполнения расчета на компьютере (отсутствие соответствующей программы, отдельные участки газопроводов и т.п.) гидравлический расчет допускается производить по формулам или по номограммам, составленным по этим формулам (СП 42-101-2003 Приложение Б ).
Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давления принимаются в пределах категории давления, принятой для газопровода. Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) принимаются не более 180 даПа, в том числе в распределительных газопроводах 200 даПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 60 даПа. Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных предприятий принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических характеристик принимаемого к установке газового оборудования, устройств автоматики безопасности и автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.
Падение давления на участке газовой сети можно определять: - для сетей среднего и высокого давлений по формуле: Здесь: Р н — абсолютное давление в начале газопровода, МПа; Р к — абсолютное давление в конце газопровода, МПа; Р 0 = 0,101325 МПа; — коэффициент гидравлического трения; l — расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м; d — внутренний диаметр газопровода, см; 0 — плотность газа при нормальных условиях, кг/м 3 ; Q 0 — расход газа, м 3 /ч, при нормальных условиях ;
- для сетей низкого давления по формуле где Р н — давление в начале газопровода, Па; Р к — давление в конце газопровода, Па; , l, d, 0, Q 0 — обозначения те же, что и ранее. Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса, где v — коэффициент кинематической вязкости газа, м 2 /с, при нормальных условиях;
Q 0, d — обозначения те же. Гидравлическая гладкость внутренней стенки газопровода определяеется по условию: где Re — число Рейнольдса; n — эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных — 0,01 см, для бывших в эксплуатации стальных — 0,1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации — 0,0007 см; d — обозначение то же.
Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости: - от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса, где v — коэффициент кинематической вязкости газа, м 2 /с, при нормальных условиях; Q 0, d — обозначения те же, что и ранее; - гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию: Здесь: Re — число Рейнольдса; n — эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных — 0,01 см, для бывших в эксплуатации стальных — 0,1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации — 0,0007 см; d — обозначение то же, что и ранее.
В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения определяется: - для ламинарного режима движения газа Re 2000 - для критического режима движения газа Re = 2000-4000 - при Re > 4000 — в зависимости от выполнения условия
- для гидравлически гладкой стенки ( справедливо): - при 4000 < Re < 100 000 по формуле: - при Re > 100 000 по формуле:
- для шероховатых стенок ( несправедливо) при Re > 4000: где n — обозначение то же, что и ранее; d — обозначение то же, что и ранее. Расчетный расход газа на участках распределительных наружных газопроводов низкого давления, имеющих путевые расходы газа, следует определять как сумму транзитного и 0,5 путевого расходов газа на данном участке.
Падение давления в местных сопротивлениях (колена, тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5—10 %. Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов определяют по формуле : где l 1 — действительная длина газопровода, м; - сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода; d — обозначение то же, что и ранее; — коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода.
При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не более 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления. При выполнении гидравлического расчета газопроводов, проведенного по формулам, а также по различным методикам и программам для электронно-вычислительных машин, составленным на основе этих формул, расчетный внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле :
где d p — расчетный диаметр, см; А, В, m, m 1 — коэффициенты, определяемые по таблицам в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода; Q 0 — расчетный расход газа, м 3 /ч, при нормальных условиях; Р уд — удельные потери давления (Па/м — для сетей низкого давления, МПа/м — для сетей среднего и высокого давления), определяемые по формуле : Р доп — допустимые потери давления (Па — для сетей низкого давления, МПа/м — для сетей среднего и высокого давления); L — расстояние до самой удаленной точки, м. Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда внутренних диаметров трубопроводов: ближайший больший — для стальных газопроводов и ближайший меньший — для полиэтиленовых.
Абсолютная шероховатость внутренней поверхности газопроводов принята: из стальных труб п = 0,01 см; из полиэтиленовых труб п = 0,0007 см. Наружные диаметры и толщины стенок стальных и полиэтиленовых газопроводов, использованные при построении номограмм, приведены в таблице. В номограммах приняты следующие условные обозначения: буквенные: -СТ108 - газопровод из стальных труб диаметром D = 108 мм; -ПЭ110 - газопровод из полиэтиленовых труб диаметром D = 110 мм; линейные: -сплошная линия - для новых труб; -штриховая линия «экс» - для труб после годичной эксплуатации с учетом увеличения эквивалентной абсолютной шероховатости до 0,02 см для стальных труб и увеличения диаметра до 5 % под воздействием внутреннего давления для полиэтиленовых труб ; - штриховая линия «экс 10» - для стальных труб после 10-летней эксплуатации с учетом увеличения эквивалентной абсолютной шероховатости до 0, 1 см.
