Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 [ 191 ] 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

7.1.2.2.1.8. Закольцованная сеть

Сеть называется закольцованной, если она не разветвленная. Она может быть определена как сеть с одним узлом рь и имеющей также узлы, которые можно соединять как минимум двумя цепями участков.

Две цепи между двумя узлами образуют контур, называемый кольцом.

Единичность источника должна пониматься как возможность соединить все источники в один, фиктивный источник, который может рассмат1эи-ваться как перевод сети на более высокий уровень давления.

Фиктивный узел - источник видится как поднятие давления на более высокий уровень, чем существующее давление, для обеспечения движения газа в фиктивных участках к реальным узлам-источникам.

7.1.2.2.1.9. Подсети

В соответствии с поставленной целью интересно рассмотреть два типа подсети.

7.1.2.2.1.9.1. Сочлененная сеть. Узлы сочленения

Разделение на составные подсети подразумевается в самой структуре сети. Оно может быть использовано для ууеныиения времени расчета. При этом можно легко определить расходы газа, проходящего по участкам сети, и нет необходимости подсчитывать на первом зтапе давления в узлах, сна(3жаемых этими участками. На практике наличие естественных препятствий таких, как реки, железные дороги или расширение сети в сторону нового строительства, способствуют появлению узлов сочленения.

7.1.2.2.1.9.2. Подсеть многосвязная. Узлы связи

Разделение на многосвязные подсети осуществляется для облегчения управления и определения результатов; оно осуществляется независимо от составных подсетей путем свободной географической фуппировки.

Разделение опирается на предположение, что можно определить на глаз или с помощью ЭВМ ограниченное число участков для разрезания, чтобы получить независимую сеть.

Сечение участка по границе между двумя подсетями создает два узла связи по одному на каждую подсеть.

Граница может быть естественной преградой, границей населенного пункта; в этом случае она рискует пересечь много участков. Каждая созданная подсеть соединяется с соседями в основном с помощью более чем одного узла связи. Из-за зтого обстоятельства она называется многосвязной подсетью.

7.1.2.2.2. Потери давления на учвстке

7.1.2.2.2.1. Гипотеза распределения

Какой бы расчет респределительной сети не осуществлялся, для него необходимо знать:

- максимально допустимые потери давления (потери давления).

- необходимые расходы и их географическое расположение;

- внутренние диаметры трубопроводов.

Стандартные условия для расчета:

А,-1013 мбар и То-283 К.

Редуцирование газа в распределительной сети достаточно слабое, поэтому можно рассматривать температуру газа постоянной. Коэффициент сжимаемости также может быть принят постоянным.

Распределительнея сеть имеет небольшой o6v ем, что не позволяет рассматривать ее в качестве резервного объема; истечение может рессмеггри-ваться не зависящим от времени, т.е. постоянным. Скорость газа в трубопроводах остается достаточно малой, поэтому кинетическая энертя газа и его инерция считаются незначительными.

Если давление источника превышает 15 бар, эти допущения не могут быть приняты.

7.1.2.2.2.2. Формула Ренуарда (RenouanJ)

Трение газа о стенки трубопроводов является причиной потери энергии пропорционально коэффициенту гидравлического сопротивления Х, который сам зависит от шероховатости трубопровода и режима истечения.

Режим истечения характеризуется безразмерным числом Рейнольдса Re

Re =

v - скорость газа,

V - динамическая вязкость газа,

D - внутренний диаметр газопровода.

Отношение A.(Re, е), в котором е- высота выступов в мм (шероховатость), определяется с достаточной точностью для всех трубопроводов с Re < 5 х 10" по формуле Ренуарда:

X.-0,172Re-*.

7.1.2.2.2.3. Потери давления

Выражение для изменения давления (т.е. потери давления) между двумя концами цилиндрического трубопровода при сделанных выше допущениях следующие:

р?- = 43,908(/iL- н-0,244 7X Ю"х

xp(Z2-Z,)(do:f;-1).

Pi. РЬ. Ai - абсолютное давление (в барах) на концах 1, 2-го трубопровода и среднее;

cfc - плотность газа по отношению к воздуху при 10°С,

0,18

- ПЛОТНОСТЬ фиктивная, отра-

жакхцая влияние изменения динамической вязкости газа;

L - длина трубопровода в м;

D - внутренний диаметр трубопровода в мм;

Оо - расход газа в м/ч при стандартных условиях;

Z - геодезическая высота рассматриваемых точек в м.

Второй член выражения отражает влияние альтитуды. Он мал по сравнению с первым членом (динамическое истечение) в выражении для квадратичной разности давлений. Для низкого давления его величины мало изменяются около оредне-го давления д, - (1,013 + 0,019) бар, и формула становится, если выражать давление в мбар:

Qi.e

р-р1 = 21 273 djL-J + 0,1186((/о -1) - "i) •

7.1.2.2.3. Расчет сети

7.1.2.2.3.1. Потери давления в сетях

7.1.2.2.3.1.1. Разветвленная сеть

Потери давления определяются методом последовательного приближения для каждого участка, начиная с первого, таким образом, чтобы проверить достаточность давления в конце сети в настоящее время и в буд)гщем.

7.1.2.2.3.1.2. Сетчатая сеть

Без применения ЭВМ расчет сетчатых сетей длинен и труден.

7.1.2.2.3.2. Формулировка задачи При движении в одной сетке имеем:

IH = 0.

Н - потери давления на каждом учасже СО знаком О.

Во всех узлах:]0 = О,

Q - расход, входящий со знаком (+) и выходящий со знаком (-).

На каждом участке имеем:

Н = kL-

7.1.2.2.3.3. Решение задачи

Эффективным являвтся метод Харди-Кросса или чаще метод Ньютона. Он состоит в решениях методом итераций нелинейных систвм уравнений, полученных с помощью уравнений сохранения газа в узле и при условии равенства нулю потерь давления в сетке.

7.1.2.2.4. Схематизация сети

Техника схематизации позволяет сразу изучать в общем случае структуру сети и моделировать ее реакцию на внешние изменения. Различают схема-тизещию разветвлениями и сетками.

7.1.2.2.4.1. Схематизация разветвления

Формулы расчета кольцевых сетей показывают, что если все потребление сети увеличивается на коэффициент к, все расходы увеличиваются в к раз и, следовательно, потери увеличиваются в l раз. Следовательно, сеть реагирует как разветвленный участок, транзитный расход которого увеличивается в к раз.

По аналогии можно думать, что если потребление изменяется в постоянном соотношении внутри зоны, ограниченной двумя последовательными изобарными зонами, кахадая промежуточная зона схематизируется в один эквивсиюнтный участок, характеризуемый Jjd/.

Применение этой схематизации состоит в следующем:

- исследование структуры сети путем сравнения межиэобарных зон; сравнение диаметров d, и соотношений

Разветвленная сеть.

- исследование дополнительного расхода зоны;

- определенно адаптированное потребление во всех узлах сети.

7.1.2.2.4.2. Схематиэещия сеткой

Эта техника особенно адаптирована к проектированию больших сетей, которые классически разделены на многосвязные подсети.

Когда изменение воздействует на подсеть, нет необходимости рассматривать совокупность всех остальных подсетей. Однако в этом случае нельзя пренебрегать влиянием соседней подсети. Могут рассматриваться три варианта.

- Изменения относительно слабые и условия на границе подсети не изменяются.

В этом случае достаточно задаться величиной давления в узлах связи и проверить на основе опыта, что расход (вход и выход) не меняется.

©

Иммнмам Предел «лияния р

Граница подсати □

Уалы саям подсати

Сос9/яя подсеть Нв влияет.

- Изменения происходят также в соседней подсети, но зона его влияния мало распространяется в подсети, подлежащей схематизированию.

Соседняя подсеть мело втяет.

Это случай области сеточной схематизации, который позволяет учитывать обмен между связующими узлами подсетей, являющихся объектом возмущения.

- Величина и место возмущений таковы, что они влияют глобально на соседнюю подсеть.

Соседняя подсеть сильно влияет.

Достаточно исчерпывающе изучить совокупность из двух подсетей 1 и 2. Это приведет к одному из двух предыдущих случаев.

7.1.2.2.5. Упрощение сетей

Не надо путать упрощение и схематизещию. Упрощение может быть полезно в случае большой сети. Можно, действительно, уменьшить расчеты в упрощенной сети, эквивалентной существующей.

7.1.2.2.5.1. Параллельные трубопроводы

Кроме того, что можно убрать некоторые участки, есть возможность для одной улицы предста-

вить п параллельных участков как один трубопровод, эквивалентный диаметр которого определяется по формуле:

0.,=

0,377

7.1.2.2.5.2. Последовательные трубопроводы

Можно заменить несколько трубопроводов с разными диаметреми, соединенных последовательно, одним трубопроводом.

Возможны два решения:

- сохреняют диаметр постоянным и рассчитывают эквивалентную длину L«, двух участков с характеристиками и D2L2:

ID2J

4,82

- складывают длины существующих трубопроводов и определяют эквивалентный диаметр

.0.21

,4.82

Это решение имеет преимущество, так как остается постоянной длина.

7.1.3. Картография

7.1.3.1. Цель картографии

Картография отражает современную картину и историю эксплуатации. Она должна:

- служить источником данных, необходимых для принятия решений, относительно сооружений;

- отвечать либо правилам, либо требованиям эксплуатационников;

- позволять в соответствии со своей концепцией, построить сооружение и дать как можно быстрее консультацию.

Масштаб плана выбирается в зависимости от требуемой точности на местности, в особенности для детального плана.

7.1.3.2. Анализ потребностей

7.1.3.2.1. Регламентированные потребности

Картография должна отвечать договорным и регламентированным потребностям.

7.1.3.2.1.1. Журнал нагрузок

Концессионер должен всегда иметь экземпляр плана сети и передать один экземпляр соответствующему органу власти.

Никакого обязательного масипаба не требуется.