Гидравлический расчет газопровода

 

Содержание

 

Введение 2

 

Глава 1. Основные показатели и теоретические аспекты в сфере добычи, транспортировки и потребления природного газа в Российской Федерации. 4

1.1. Основные потребители сжиженного газа. 4

1.2. Режим потребления газа. 7

1.3. Транспортировка газа. 8

 

Глава 2. Гидравлический расчет газопровода. 12

2.1. Теоретические аспекты расчетов газопровода. 12

2.2. Методы расчета. 12

2.3. Гидравлический режим газопроводов. 16

2.4. Таблицы и номограммы. 21

2.5. Информационные технологии для гидравлических расчетов газопровода. 23

 

Заключение 24

Список использованной литературы 28

Приложения ..…………………………………………………………………….31

 

 

 

 

Введение

Прогресс в области  современных технологий строительного  производства, а также объективная  необходимость, обусловленная целым  рядом техногенных причин, определяют актуальность решения комплекса  научно-методологических и инженерно-технических  задач, ориентированных на обеспечение  эксплуатационной надежности магистральных  газопроводов (МГ) с целью поставки запланированных объемов газа отечественным  и зарубежным потребителям. Обеспечение надежного и безопасного функционирования системы МГ обуславливает разработку принципиально новых технологических решений и комплекса мероприятий по сооружению и капитальному ремонту, в том числе и при испытании МГ на прочность и герметичность.

Основными источниками дефектов в МГ большого диаметра являются общая  коррозия и коррозионное растрескивание металла труб под напряжением. Одним  из эффективных методов выявления  и ликвидации коррозионных дефектов является гидравлическое испытание  МГ с одновременным его комплексным  обследованием, что позволяет выявлять и ликвидировать все критические  дефекты. Реализация этих работ обеспечивает безаварийную эксплуатацию МГ в течение  расчетного периода времени. При  реализации проектов испытания МГ возникает  множество случайных факторов, которые  влияют на результат строительно-монтажных  работ в сложных природно-климатических  и инженерно-геологических условиях.¹

В этой связи разработка методов  и средств реализации технологических  процессов испытания МГ на прочность  и герметичность при сооружении и капитальном ремонте, обеспечивающих повышение эффективности производства строительно-монтажных работ на линейной части, является актуальной темой данного исследования.

Цель работы – сбор теоретической и практической информации, анализ методов и таблиц по гидравлическому расчету газопроводов.

Основные задачи исследования:

 

Вопросами разработки методов  гидравлического расчета трубопроводов  посвящены труды многих исследователей. Из современных работ в области исследования гидравлических сопротивлений и прогнозирования коэффициента гидравлического сопротивления можно выделить труды Л.А. Адамовича, А.Д. Альтшуля, В.Д. Белоусова, И.А. Исаева, Б.Н. Лобаева, М.В. Лурье, Л.А. Самойленко, П.М. Слисского, А.В. Теплова, Г.К. Филоненко, Н.З. Френкеля, А.В. Черникина, В.И. Черникина, Б.Л. Шифринсона, Л.К. Якимова и др.

Методика исследований. В работе использовались обобщение и анализ теоретических и экспериментальных трудов в области исследования гидравлических сопротивлений трубопроводов, - аппарат фундаментальной гидравлики, различные прикладные математические методы, численные методы, линейная алгебра, методы математической статистики. Теоретические исследования основаны на фундаментальных законах трубопроводной гидравлики.

Структура и объем работы. Введение, 2 главы, заключение общим объемом 190 страниц, список литературы из 120 наименований и приложений.

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Основные показатели и теоретические аспекты в сфере добычи, транспортировки и потребления природного газа в Российской Федерации.

1. Основные  потребители сжиженного газа.

Производимый в России СПБТ расходуется:

• как сырьё для предприятий нефтехимической промышленности – 47%,
• бытовое потребление СПБТ составляет 38%,
• в том числе 17% в качестве автомобильного топлива,
• 15% сжиженного газа поставляется за рубеж.

Основными промышленными  потребителями СПБТ являются предприятия  химической, нефтехимической и шинной отраслей промышленности.

Отпускная цена СПБТ в основном определяется составом природного газа и расстоянием доставки до потребителя. Потребление на внутреннем рынке  имеет ярко выраженный сезонный характер (как по объёмам потребления, так  и по ценам).

Внутрироссийский розничный рынок сжиженного газа для бытовых нужд сегментирован. Традиционным является потребление населением для бытовых нужд в домах, газифицированных с применением локальных газовых хранилищ еще во времена СССР.

Сегодня уровень потребления  СПБТ населением составляет 32-33 кг на человека ежегодно, что значительно меньше установленного СНиПом уровня расхода в 50-55 кг. В целом объем потребляемого населением СПБТ оценивается в 1 миллион тонн природного сжиженного газа ежегодно. Спрос на СПБТ в этом «народном» секторе розничного рынка очень низкоэластичен - несмотря на активный рост цены на СПБТ, уровень спроса практически неизменен.²

В последнее время активно  развивается рынок СПБТ, который  используется как автомобильное  топливо. Объём этого рынка сегодня  оценивается в 300-400 тысяч тонн ежегодно и имеет тенденцию к росту. Автомобильный сжиженный газ  является прямым конкурентом автобензина и его стоимость определяется уровнем цены на классическое автотопливо – не более 50-60% цены автомобильного бензина. Согласно прогнозу специалистов Министерства энергетики, уровень потребления СПБТ как моторного топлива в России может вырасти с 81 миллиона тонн в 2010 до 99 миллионов тонн в 2020 году.

Ещё одним, хотя и незначительным, сектором рынка является потребление  СПБТ в качестве топлива в коммерческих интересах: для отопления помещений, для приготовления пищи в предприятиях общественного питания.³

Одним из наиболее важных вопросов обеспечения жизнедеятельности, как  человека, так и предприятия является организация системы отопления. Сегодня в мире для систем отопления  используются следующие энергоносители:

• Природный газ;
• Сжиженный углеводородный газ;
• Дизельное топливо;
• Уголь;
• Древесина.

Лучшим видом топлива  для отопления дома или дачи, бесспорно, является природный газ. Существует ряд причин, по которым мы ищем ему  альтернативу: обычно это отсутствие вблизи магистралей природного газа, что делает газификацию слишком  дорогой, либо низкое давление природного газа в газопроводе.

Из альтернатив природному газу лучший выбор - сжиженный углеводородный газ (СУГ). СУГ или сжиженный нефтяной газ пропан-бутан - это универсальный синтетический газ, получаемый из попутного нефтяного газа или при переработке нефти.

Чистое горение газа (минимум  продуктов сгорания) делает его экологически чистым и привлекательным топливом для широкого применения в жилых  домах (отопление, горячее водоснабжение, газовые плиты, нагрев саун и воды в бассейнах), на агропредприятиях, в производстве и в качестве автомобильного топлива.

Для потребителей пропан-бутан  является отличным топливом в местах, где не подведен природный газ (метан).

Технологические системы  для АГЗС и МТАЗС производства наиболее востребованы в регионах в  которых либо появилась сильная  конкуренция среди владельцев традиционных АЗС, либо ситуация складывается таким  образом, что надзорные органы (администрация, пожарная охрана) следит за исполнением  действующих норм и правил, а также  за внешним видом объекта. На данном сегменте, начиная с 2004 года, четко обозначилась востребованность ТС (технологических систем) на базе двустенных резервуаров.

До недавнего времени  объем этого сегмента рынка СУГ  был не столь велик. На долю автотранспорта ежегодно использовалось не более 5-7% от общего производства.

Однако, в связи со стабильным и порой достаточно значительным ростом цен на нефтепродукты, интерес к применению сжиженного газа в качестве автомобильного топлива заметно возрастает (цена на СУГ в 1,5-2,0 раза ниже, чем на бензин). Еще одно неоспоримое преимущество сжиженного газа перед традиционными видами автомобильного топлива - экологическая чистота. В сжиженном газе нет свинца, очень низкое содержание серы, окислов других материалов, ароматических углеводородов и других загрязняющих примесей.⁴

В связи с этим во многих крупных промышленных регионах разработаны и реализуются региональные программы перевода муниципального и технологического транспорта на сжиженный газ с созданием необходимой инфраструктуры (ГНС, автогазозаправочные станции, пункты переоборудования и технического обслуживания автомобилей, работающих на газомоторном топливе).

 

Уровень экспорта СПБТ в 90-х  годах прошлого века значительно  уменьшился - почти в 2,3 раза (с уровня 2,5 миллиона тонн в 1990 до уровня менее 1 миллиона тонн в 2002). Значительные изменения  претерпела структура экспорта СПБТ: если в 1990 около 80% экспортируемого  сжиженного газа потреблялось в Союзные  республики, то с 2001 потребители Белоруссии, Прибалтийских государств, Украины  закупили менее 20% от всего экспортируемого  объёма СПБТ, а 80% экспорта сжиженного газа пришлось на потребителей стран  дальнего зарубежья, в основном Европы.

Уровень экспортных оптовых цены на СПБТ имеет сезонный характер – цена одной тонны на европейском рынке колеблется от $210 летом до $340 в зимний период. Наличие регулируемых экспортных пошлин на сжиженный газ до фактически запретительного уровня позволило многократно снизить объём экспорта СПБТ за рубеж, обеспечив 100% наполненность внутреннего рынка.⁵

2. Режим потребления  газа.

Режим потребления газа - связь расхода газа со временем его использования.

Все городские потребители газа используют его неравномерно. Потребление газа изменяется по месяцам, дням недели или календарным дням, по часам суток. В зависимости от отрезка времени, в течение которого расход газа считают постоянным, различают:

• сезонную неравномерность, или неравномерность по месяцам года;
• суточную неравномерность, или неравномерность по дням недели, месяца или года;
• часовую неравномерность, или неравномерность по часам суток.

Режим расхода газа городом  зависит от режима отдельных групп потребителей и их долевого участия в общем городском потреблении. Неравномерность расходования газа обусловлена многими факторами: климатическими условиями, режимом работы предприятий и их газооборудования, укладом жизни населения и газооборудованием квартир. Неравномерность потребления существенно сказывается на экономических показателях систем газоснабжения. Несоответствие подачи газа спросу делает систему ненадежной. При наличии пиков потребления газа требуется увеличение мощности оборудования и диаметров труб систем газоснабжения. Выравнивание графиков потребления обусловливает строительство подземных хранилищ газа и создание потребителей-регуляторов, оборудуемых вторыми топливными хозяйствами. Наилучшее решение проблемы дает метод экономической оптимизации.

Режим потребления газа по месяцам года описывается годовыми графиками, которые строят в предположении постоянного расхода в течение каждого месяца. Графики позволяют правильно планировать спрос на газ, определять необходимую мощность потребителей-регуляторов, планировать ремонтные работы на газовых сетях и их сооружениях. Полученный график характеризуется максимальным потреблением в зимние месяцы и минимальным - в летние.

3. Транспортировка газа.

Добываемый в России природный  газ поступает в магистральные  газопроводы, объединенные в Единую систему газоснабжения (ЕСГ) России. ЕСГ является крупнейшей в мире системой транспортировки газа и представляет собой уникальный технологический  комплекс, включающий в себя объекты  добычи, переработки, транспортировки, хранения и распределения газа. ЕСГ  обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от скважины до конечного потребителя (см. рисунок 1.3).

 

Рис. 1.3 Единая система газоснабжения  России (ЕСГ)

 

Благодаря централизованному  управлению, большой разветвленности  и наличию параллельных маршрутов  транспортировки ЕСГ обладает существенным запасом надежности и способна обеспечивать бесперебойные поставки газа даже при пиковых сезонных нагрузках. Протяженность ЕСГ составляет 159,5 тыс. км.

В транспорте газа используются 219 компрессорных станций с общей  мощностью газоперекачивающих агрегатов  в 42,0 млн кВт. Единая система газоснабжения России принадлежит «Газпрому».

В 2008 г. введены в эксплуатацию магистральные газопроводы и  отводы протяженностью 1381 км, а также  семь линейных компрессорных станций  общей мощностью 528 мВт.

При формировании газотранспортной системы «Газпрома» в 70–80-х гг. прошлого века в нее был заложен значительный запас прочности. Стабильность функционирования газовых магистралей обеспечивается благодаря внедрению прогрессивных  методов диагностики, проведению планово-предупредительных  и ремонтных работ.

«Газпром» успешно выполняет  Комплексную программу реконструкции  и технического перевооружения объектов транспорта газа на 2007–2010 гг.

Снижение аварийности  является прямым следствием использования  прогрессивных методов диагностики  ГТС и планово-предупредительных  работ, которые позволяют эффективно выявлять изношенные участки и устаревшее оборудование

Единая система газоснабжения  загружена полностью. «Газпром»  добыл в 2008 г. 549,7 млрд куб. м природного газа. С учетом газа независимых производителей и производителей из государств Средней Азии в ЕСГ поступило всего 714,3 млрд куб. м.