Определение пропускной способности трубопроводов ГРС

Б.К. Ковалев, заместитель директора по НИОКР

В последнее время все чаще приходится сталкиваться с примерами, когда оформление заказов на промышленное газовое оборудование ведут менеджеры, не имеющие достаточного опыта и технических знаний в отношении предмета закупок. Иногда результатом становится не вполне корректная заявка или принципиально неверный подбор заказываемого оборудования. Одной из наиболее распространенных ошибок является выбор номинальных сечений входного и выходного трубопроводов газораспределительной станции, сориентированный только на номинальные значения давления газа в трубопроводе без учета скорости потока газа. Цель данной статьи – выдача рекомендаций по определению пропускной способности трубопроводов ГРС, позволяющих при выборе типоразмера газораспределительной станции проводить предварительную оценку ее производительности для конкретных значений рабочих давлений и номинальных диаметров входного и выходного трубопроводов.

При выборе необходимых типоразмеров оборудования ГРС одним из основных критериев является производительность, которая в значительной мере зависит от пропускной способности входного и выходного трубопроводов.

Пропускная способность трубопроводов газораспределительной станции рассчитывается с учетом требований нормативных документов, ограничивающих максимально допустимую скорость потока газа в трубопроводе величиной 25м/с. В свою очередь, скорость потока газа зависит главным образом от давления газа и площади сечения трубопровода, а также от сжимаемости газа и его температуры.

Пропускную способность трубопровода можно рассчитать из классической формулы скорости движения газа в газопроводе (Справочник по проектированию магистральных газопроводов под редакцией А.К. Дерцакяна, 1977):

где W- скорость движения газа в газопроводе, м/сек;
Q - расход газа через данное сечение (при 20°С и 760 мм рт. ст.), м³/ч;
z - коэффициент сжимаемости (для идеального газа z = 1);
T = (273 + t °C) - температура газа, °К;
D - внутренний диаметр трубопровода, см;
p = (Pраб + 1,033) - абсолютное давление газа, кгс/см² (атм);
В системе СИ (1 кгс/см² = 0,098 МПа; 1 мм = 0,1 см) указанная формула примет следующий вид:

где D - внутренний диаметр трубопровода, мм;
p = (Pраб + 0,1012) - абсолютное давление газа, МПа.
Отсюда следует, что пропускная способность трубопровода Qmax, соответствующая максимальной скорости потока газа w = 25м/сек, определяется по формуле:

Для предварительных расчетов можно принять z = 1; T = 20?С = 293 ?К и с достаточной степенью достоверности вести вычисления по упрощенной формуле:

Значения пропускной способности трубопроводов с наиболее распространенными в ГРС условными диаметрами при различных величинах давления газа приведены в таблице 1.

Примечание: для предварительной оценки пропускной способности трубопроводов, внутренние диаметры труб приняты равными их условным величинам (DN 50; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500).

Примеры пользования таблицей:

1. Определить пропускную способность ГРС с DNвх=100мм, DNвых=150мм, при PNвх=2,5 – 5,5 МПа и PNвых=1,2 МПа.

Из таблицы 1 находим, что пропускная способность выходного трубопровода DN=150мм при PN=1,2 МПа составит 19595 м³/ч, в то же время входной трубопровод DN=100мм при PN=5,5 МПа сможет пропустить 37520 м³/ч, а при PN=2,5 МПа - только 17420 м³/ч. Таким образом, данная ГРС при PNвх=2,5 – 5,5 МПа и PNвых=1,2 МПа сможет максимально пропустить от 17420 до 19595 м³/ч. Примечание: более точные значения Qmax можно получить из формулы (3).

2. Определить диаметр выходного трубопровода ГРС, производительностью 5000 м³/ч при Pвх=3,5 МПа для выходных давлений Pвых1=1,2 МПа и Pвых2=0,3 МПа.

Из таблицы 1 находим, что пропускную способность 5000м³/час при Pвых=1,2 МПа обеспечит трубопровод DN=80мм, а при Pвых=0,3 МПа - только DN=150мм. При этом на входе ГРС достаточно иметь трубопровод DN=50мм.