Газовые сети высокого и среднего давлений являются верхним уровнем системы газоснабжения. Наибольшее распространение получили кольцевые сети. Они имеют следующие преимущества: надежность в работе, большая равномерность потребления и распределение давления газа. В отличие от тупиковых сетей, в кольцевых направление потоков и количество газа протекает по участкам непостоянно. Задачей гидравлического расчета является определение диаметров участков сети, которые бы обеспечили равномерность гидравлического режима сети подачу потребителям требуемого качества газа при заданном перепаде давления. Начальное давление газа принимают максимальное по [2], конечное давление принимается таким, чтобы обеспечить при максимальной нагрузке минимально допустимое давление газа перед регулятором давления. Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелкой, перепад давления в абонентском и перепадов. В большинстве случаев перепад давления в ГРП достаточно иметь избыточное давление 0,15 – 0,2 МПа. При расчете кольцевой сети необходимо иметь резерв давления для лечения пропускной способности систем при аварийном гидравлическом режиме такие режимы возникают при выключении головных участков сети. Ввиду кратковременности аварийных ситуаций следует допускать снижения качества системы при отказах в ее элементах. Это снижение оценивается коэффициентом обеспеченности (К_об), который зависит от категории потребителя: - для коммунально-бытовых предприятий К_об = 0,8 – 0,85; для отопительных котельных К_об = 0,7 – 0,75.

Таким образом, количество газа подаваемого потребителям при аварийном гидравлическом режиме не должно быть меньше предельного значения, определяемого соотношением:

Q_ав = К_об·Q_расч. (4.1)

В газопроводах среднего и высокого давления, перепады давления значительны, поэтому необходимо учитывать изменение плотности и скорости движения газов. Потери давления на преодоление сил трения определяются по формуле:

 (4.2)

где P_н, P_к – соответственно давление газа в начале и в конце участка, МПа

l – длина расчетного участка, км

К_э – коэффициент эквивалентной шероховатости

d – диаметр трубопровода, см

ν – коэффициент кинематической вязкости газа, м²/с

ρ – плотность газа кг/м³

Q – расход газа, м³/ч

Для однокольцевого газопровода аварийных режимов, подлежащих расчету, два:

- при выключении участков сети слева и справа от точек питания. При этом газопровод превращается в тупиковый. Расчет производится в следующей последовательности:

1. Составляется расчетная схема газопроводной сети, нумеруются участки, проставляются длины, выписываются расчетные расходы каждым потребителем.

2. Производится предварительный расчет кольца по формулам:

V_р = 0,59·Σ К_{об i}·V_i (4.3)

(4.4)

где V_р – расчетный расход газа, м³/ч

V_i – расчетные расходы газа потребителями, м³/ч

К_об – коэффициент обеспеченности газом потребителей

P_н, P_к – давление газа в начале и в конце сети,

l_к – протяженность расчетного кольца,

1,1 – коэффициент, учитывающий местные сопротивления,

0,59 – приближенное значение коэффициента при путевой нагрузке.

3. Выполняются два варианта гидравлического расчета аварийных режимов при выключенных головных участков с лева и с права от точки питания. И определяются суммированием расчетные расходы газа каждого участка сети от пика к ГРП.

4. Рассчитывается распределение потребления газа при нормальном режиме работы сети и определяется давление газа во всех узловых точках.

5. Проверяются диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при расчетном гидравлическом режиме.

Σl = 608 м

Расчетные длины ответвлений.

Таблица 4.3.

 Σl_отв = 42 м

По формулам (4.3), (4.4) подбираем диаметр кольца:

V_р = 0,59·0,7·973,94=402,2 м³/ч

По номограмме среднего давления определяем диаметр кольца d_к = 100мм и оставляем его постоянным на всех участках.

Производим расчет для аварийных режимов при выключении участков 2-3 и 2-16. Для них выполняется гидравлический расчет:

а) отказ участка 2-3:

При отказе участка кольцевая сеть становится тупиковой; расчет ведем влево от ГГРП.

Участок 1-5:

V_р = 0,7·973,94= 681,76 м³/ч

d = 100мм

По номограмме определяем действительную величину квадрата давления:

Определяем давление в конце участка по формуле:

где P_н – давление газа в начале сети (участка)

Участок 5-1

V_р = 0,7·973,94 = 681,76 м³/ч;

d = 150мм;

Rд = 8,7 кПа/м;

Аналогично выполняется расчет остальных участков. Данные сводим в таблицу.

Рассчитываем участки ответвлений для аварийных режимов. Из сравнения двух значений начальных давлений для каждого ответвления p_{н отв} выбирается меньшее. Для этого давления подбирается длина ответвления при условии чтобы давление в конце ответвления p_{к отв} было не меньше 100 кПа. Диаметр должен быть не менее 50 мм.

Фактическое значение давления в начале участка ответвления определяется по формуле:

(4.5)

Участок 2-6:

l = 12м;

V_р = 0,7·1455,1 = 1018,6 м³/ч;

P_н = 299,9 кПа;

P_к = 100 кПа;

d = 15мм;

По номограмме Rд^ф = 66,6 кПа/м, тогда

 -

что не меньше 100кПа, значит диаметр оставляем. Аналогично рассчитываем остальные участки ответвлений, данные сводим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 Гидравлический расчет ответвлений в сети среднего давления.