Производим подбор диаметров для всех участков.
Потери на местные сопротивления принимаем равными 10 % линейных, тогда допустимые потери давления на трение составят:
Поскольку пути движения газа до концевых точек и точек встречи потоков весьма различны, поэтому принимаем разные удельные потери давления ΔPт/Lуч для разных направлений.
Рассмотрим основные направления:
1)9-5-4-8; 150+300+150 =600 м;
2) 9-13-12-8, ∑ Lуч = 600 м;
3) 9-5-6-10, ∑ Lуч =600 м;
4) 9-13-14-10, ∑ Lуч =600 м;
5) 9-5-4-3, ∑ Lуч =650 м.
6) 9-5-6-7, ∑ Lуч =960 м.
Сравнение удельных потерь давления показывает их различие (например: 1,4/0,948=1,476). Учитывая изложенное, производим корректировку ΔРт/Lуч. Сперва подбираем диаметры основных участков. Для оставшихся участков корректируем ΔРт/Lуч и подбираем диаметры. Целесообразно, по ходу расчета, оценивать возможные невязки в кольцах и учитывать их при назначении диаметров. Следует отметить, что чем точнее будет осуществлен предварительный подбор диаметров кольцевой сети, тем меньше труда будет затрачено на увязку сети и дальнейшие расчеты. Диаметры подбираем так, чтобы выполнить второй закон Кирхгофа, т.е. чтобы на предварительном этапе расчета потери давления по правой и левой ветви каждого кольца были приблизительно равны.
На основании полученных расчетных расходов и изложенных подсчетов возможных удельных потерь давления были подобраны диаметры для всех участков кольцевой сети. Результаты расчетов приведены в табл.7. При гидравлическом расчете использовались номограммы на рис.6.
|
|
После предварительного распределения расходов определяем ошибки в кольцах, характеризующие степень невыполнения второго закона Кирхгофа.
В результате расчета ошибка в кольцах не превысила 10%, (т. е. максимальную по СНиПу), поэтому дальнейшую увязку можно не производить.
Таблица 7.
Гидравлический расчет кольцевой сети.
№ кольца | участки | предварительное распределение расходов | |||||||
№ | № сосед кольца | L, м | dнхs, мм | dQp, м3/ч | dP/L= | dP, Па | dP/dQp | ||
1 | 13_12 | 2 | 300 | 219 | -498,88125 | -0,75 | -225 | 0,451009 | |
12_16 | --------- | 400 | 140 | -210,6 | -1,4 | -560 | 2,659069 | ||
16_17 | --------- | 300 | 140 | -66,825 | -0,15 | -45 | 0,673401 | ||
13_14 | 3 | 300 | 219 | 565,59375 | 0,95 | 285 | 0,503895 | ||
14_18 | --------- | 400 | 140 | 210,6 | 1,4 | 560 | 2,659069 | ||
18_17 | -------- | 300 | 140 | 66,825 | 0,15 | 45 | 0,673401 | ||
|
|
|
|
|
| 60 | 7,619844 | ||
2 | 9_5 | 3 | 150 | 219 | -754,5375 | -1,5 | -225 | 0,298196 | |
5_4 | --------- | 300 | 133 | -148,55625 | -0,95 | -285 | 1,918465 | ||
4_8 | --------- | 150 | 76 | -36,90401786 | -1,2 | -180 | 4,877518 | ||
9_13
| 3 | 150 | 273 | 1294,5375 | 1,55 | 232,5 | 0,179601 | ||
13_12 | 1 | 300 | 219 | 498,88125 | 0,8 | 240 | 0,481076 | ||
12_8 | --------- | 150 | 76 | 36,90401786 | 1,2 | 180 | 4,877518 | ||
|
|
|
|
|
| -37,5 | 12,63237 | ||
3 | 9_5 | 2 | 150 | 219 | 754,5375 | 1,5 | 225 | 0,298196 | |
5_6 | --------- | 300 | 159 | 355,33125 | 1,3 | 390 | 1,097567 | ||
6_10 | --------- | 150 | 76 | 40,978125 | 1,4 | 210 | 5,124685 | ||
9_13 | 2 | 150 | 273 | -1294,5375 | -1,6 | -240 | 0,185394 | ||
13_14 | 1 | 300 | 219 | -565,59375 | -1 | -300 | 0,530416 | ||
14_10 | --------- | 150 | 76 | -40,978125 | -1,4 | -210 | 5,124685 | ||
|
|
|
|
|
| 75 | 12,36094 |
ВТОРОЙ ЭТАП РАСЧЕТА СЕТИ.
2.2.1.Несмотря на то, что при предварительном распределении потоков учитывались главные направления и были выделены два главных кольца, взаимозаменяемости в кольцевой сети осуществить не удалось.
Действительно, нет ни одного кольца, диаметры которого мало отличались бы друг от друга. Поэтому эти кольца нельзя рассматривать как резервированные элементы. Действительно, если, например, отключить участок 8-5, то вся система будет находиться в аварийном режиме, и у многих потребителей давление газа значительно упадет и они, практически, останутся без газа. Для повышения надежности скорректируем диаметры выбранных основных колец III и I. За принцип корректировки примем примерное сохранение постоянной материальной характеристики кольца. Это естественно, так как речь идет лишь о изменении структуры кольца по диаметрам, без изменения ее геометрии и нагрузки. Учитывая то, что кольцо, рассчитанное по среднему гидравлическому уклону с уменьшающимися диаметрами по мере уменьшения нагрузки, характеризуется меньшей величиной материальной характеристики М, чем кольцо с постоянным диаметром, при определении диаметра кольца материальную характеристику кольца несколько увеличиваем. Проведем усреднение диаметров колец.
|
|
Кольцо III.
∑L3=1200 м
Такого диаметра по используемому в проекте сортаменту нет. Поэтому кольцо конструируем из двух ближних диаметров по сортаменту: 219x6 и 159x4. Участки 9-5, 9-13, как основные, примыкающие к точке питания кольца 9, оставим диаметром 219x6. Участок 13-14 и 5-6
также оставим диаметром 219x6, так как они транспортируют газ в ответвления. Участки 6-10 и 14-10 примем диаметром 159x4. Тогда
Материальная характеристика превышает М, полученную в результате расчета в первом этапе на 16,5%. Дополнительная стоимость повысит надежность газоснабжения. Соответственно средний диаметр кольца III будет равен dcp=204мм.
|
|
Кольцо I.
dср=321700/2000=163,7 мм.
Проектируем также кольцо из ближних двух диаметров: участки 13-12 и 13-14 диаметром 219x6, эти диаметры изменять нельзя, так как они были приняты в кольце высшего ранга - III; участок 13-12 сохраняем диаметром 219x6, так как этот участок транспортирует газ в зону кольца II; участки 12-16, 16-17, 14-18 и 18-17 принимаем диаметром 159x4. Материальная характеристика равна M—354000. Она превышает принятую ранее на 8,12 %. Соответствующий средний диаметр будет dcp~177 мм. Оставляем принятые диаметры.
Кольцо II.
dср= 221200/1200=168,5 мм.
Проектируем также кольцо из ближних двух диаметров: участки 9-5 и 9-13 диаметром 219x6, эти диаметры изменять нельзя, так как они были приняты в кольце высшего ранга - III; участки 5-4 и 13-12 также принимаем диаметром 219х6 мм. Участки 4-8 и 12-8 принимаем диаметром 159x4 мм.М=244800, она превышает выбранную ранее на 21%.
Соответствующий средний диаметр будет dcp~204 мм. Оставляем принятые диаметры.
В результате расчета ошибка в кольцах превысила 10%, (т. е. максимальную по СНиПу), поэтому производим гидравлическую увязку колец.
Гидравлическая увязка колец.
Производим гидравлическую увязку колец. Сначала рассчитаем первые поправочные круговые расходы ΔQ́k для всех колец, по формуле:
Рассчитаем по формуле поправки ΔQ"k, учитывающие ошибки в соседних кольцах, и полные круговые расходы ΔQk,
где
Δpij/Qij – относительная потеря давления на общих с соседними кольцами участках
ΔQ́j – первая поправка соседнего кольца
Вводим поправочные расходы во все кольца, определяем новые расчетные расходы для всех участков и новые значения потерь давления. Все расчеты сводим в табл. 9. Проведенные расчеты показывают высокую точность увязки колец.
Процент ошибки составил:
δ1=6,17%; δ2=7,82%; δ3=-5,44%;
Вводим поправочные расходы и производим перерасчет. В результате одной итерации все кольца были увязаны с ошибкой менее 10%. Таким образом, задача потокораспределения при новых диаметрах колец решена.
Проверим полноту использования расчетного перепада давления в сети. Направления: 9-5-4-8, ΔР=580,8 Па; 9-13-12-8, ΔР=660 Па; 9-5-6-10, ΔР=678 Па; 9-13-12-16-17, ΔР=981,5 Па; 9-13-14-18-17, ΔР=989,3 Па.
В итоге второго этапа расчета можно отметить, что, используя методику ранжировки колец, по значимости и усредняя их диаметры, можно существенно улучшить структуру кольцевой сети и повысить надежность газоснабжения. Но для повышения надежности необходимы дополнительные металловложения. В изложенном примере материальная характеристика разработанного варианта превышает на 15 % материальную характеристику сети, полученную в первом этапе расчета, структура сети которого характеризовалась меньшей надежностью. Однако, теория и практика показывают, что расходы на повышение надежности всегда окупаются за счет снижения ущерба от ненадежности систем. Поэтому следует рекомендовать для использования второй, более надежный вариант.
2.3. РАСЧЕТ ТУПИКОВЫХ ОТВЕТВЛЕНИЙ.
При расчете тупиковых ответвлений стремимся использовать весь расчетный перепад давления. Все расчеты сводим в табл. 9 . Расчетные расходы берем из табл. 6 . Располагаемые перепады, на которые подбираем диаметры, рассчитываем по данным последней графы табл. 8 . Располагаемый перепад для участка 4-3 определяем, исходя из потерь давления по направлению 9-5-4, которые равны: 445,5+85,8=531,3. Располагаемый перепад для участка 4-3 равен: 1000-531,3=468,7 Па. Диаметры газопроводов принимаем не менее 50 мм.
Проверяем степень использования расчетного перепада в сети по основным направлениям. Определяем потери давления по направлениям: 9-5-4-3, ΔР=927,3 Па; 9-5-1, ΔР=940,5 Па ; 9-5-6-2, ΔР=853,6 Па; 9-5-6-7, ΔР= 813,12 Па; 9-13-12-11, ΔР= 737Па; 9-13-14-15, ΔР=898,2 Па ;
Таблица 9.
Гидравлический расчет тупиковых газопроводов.
№ участка | Lотв | Qр | Распологаемые | D | dP/L | dP | 1,1*dP | |
dP | dP/L | |||||||
4_3 | 200 | 24,0428571 | 468,7 | 2,3435 | 60 | 1,8 | 360 | 396 |
5_1 | 250 | 46,40625 | 554,5 | 2,218 | 76 | 1,8 | 450 | 495 |
6_2 | 250 | 46,40625 | 366,4 | 1,4656 | 89 | 0,8 | 200 | 220 |
6_7 | 510 | 47,8125 | 321,85 | 0,631078431 | 108 | 0,32 | 163,2 | 179,52 |
12_11 | 200 | 24,0428571 | 373 | 1,865 | 76 | 0,5 | 100 | 110 |
14_15 | 510 | 47,8125 | 280,6 | 0,550196078 | 108 | 0,32 | 163,2 | 179,52 |
Таблица 8.
Гидравлическая увязка кольцевой сети (второй этап расчета).
№ кольца | участки | предварительное распределение расходов | поправочные расходы dQ | первая итерация | ||||||||||
№ | № сосед кольца | L, м | dнхs, мм | dQp, м3/ч | dP/L= | dP, Па | dP/dQp | dQуч, м3/ч | Qp, м3/ч | dP/L= | dP, Па | 1,1*dP | ||
1 | 13_12 | 2 | 300 | 219 | -498,88125 | -0,76 | -228 | 0,457023 | -10,389869 | 136,870343 | -362,0109 | -0,4 | -120 | 132 |
12_16 | --------- | 400 | 159 | -210,6 | -0,8 | -320 | 1,519468 | -10,389869 | -220,9899 | -0,8 | -320 | 352 | ||
16_17 | --------- | 300 | 159 | -66,825 | -0,05 | -15 | 0,224467 | -10,389869 | -77,21487 | -0,05 | -15 | 16,5 | ||
13_14 | 3 | 300 | 219 | 565,59375 | 0,95 | 285 | 0,503895 | -90,12434024 | 475,46941 | 0,7 | 210 | 231 | ||
14_18 | --------- | 400 | 159 | 210,6 | 0,75 | 300 | 1,424501 | -10,389869 | 200,21013 | 0,67 | 268 | 294,8 | ||
18_17 | -------- | 300 | 159 | 66,825 | 0,03 | 9 | 0,13468 | -10,389869 | 56,435131 | 0,02 | 6 | 6,6 | ||
|
|
|
|
|
| 31 | 4,264034 |
|
|
| 29 |
| ||
2 | 9_5 | 3 | 150 | 219 | -754,5375 | -1,505 | -225,75 | 0,29919 | -147,260212 | -226,9946832 | -981,5322 | -2,7 | -405 | 445,5 |
5_4 | --------- | 300 | 219 | -148,55625 | -0,2 | -60 | 0,403887 | -147,260212 | -295,8165 | -0,26 | -78 | 85,8 | ||
4_8 | --------- | 150 | 159 | -36,90401786 | -0,02 | -3 | 0,081292 | -147,260212 | -184,1642 | -0,6 | -90 | 99 | ||
9_13 | 3 | 150 | 219 | 1294,5375 | 4 | 600 | 0,463486 | -226,9946832 | 1067,5428 | 3 | 450 | 495 | ||
13_12 | 1 | 300 | 219 | 498,88125 | 0,795 | 238,5 | 0,47807 | -136,870343 | 362,01091 | 0,4 | 120 | 132 | ||
12_8 | --------- | 150 | 159 | 36,90401786 | 0,04 | 6 | 0,162584 | -147,260212 | -110,3562 | -0,2 | -30 | 33 | ||
|
|
|
|
|
| 555,75 | 1,247855 |
|
|
| -33 |
| ||
3 | 9_5 | 2 | 150 | 219 | 754,5375 | 1,48 | 222 | 0,29422 | 79,73447125 | 226,9946832 | 981,53218 | 2,7 | 405 | 445,5 |
5_6 | --------- | 300 | 219 | 355,33125 | 0,4 | 120 | 0,337713 | 79,73447125 | 435,06572 | 0,57 | 171 | 188,1 | ||
6_10 | --------- | 150 | 159 | 40,978125 | 0,03 | 4,5 | 0,109815 | 79,73447125 | 120,7126 | 0,27 | 40,5 | 44,55 | ||
9_13 | 2 | 150 | 219 | -1294,5375 | -4 | -600 | 0,463486 | 226,9946832 | -1067,543 | -3 | -450 | 495 | ||
13_14 | 1 | 300 | 219 | -565,59375 | -1,2 | -360 | 0,636499 | 90,12434024 | -475,4694 | -0,68 | -204 | 224,4 | ||
14_10 | --------- | 150 | 159 | -40,978125 | -0,04 | -6 | 0,14642 | 79,73447125 | 38,756346 | 0,02 | 3 | 3,3 | ||
|
|
|
|
|
| -619,5 | 1,988153 |
|
|
| -34,5 |
|
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 351; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!