3.3 !工艺:计算与分《析
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3.3—.1 《设计和计《算所需的主要基【础资料和数据—是,由管道建《设单位根据工程【建设条件和任务【。。。提出的本条所—列举的各项资料【是输气管道设计【和计算?必不可少的不具备】这些资料和数据管】道输气工艺设计【便无法进行
【。
《 在有压【气站的?输,气管道工艺计算中】沿线自然环境条件】如站:场海拔高程、—大气压、环境温度、!沿线土壤传热系数】等都是必备的资料】当,要利用管道储—气调峰?时动:。态,。模拟计?算还需要《。用户:的用气特性》。曲线和?。。数据
》
,
3.3》.,2 输《气管道工艺计算【采用输气管》道,基本公式是考虑【到,管道设计中》计算技术的发展【现阶:段,。已有条件进行复杂】和更:加,精确的计算
!。
? 本规》范公式?系按气体动力学【理论并根据气体【管路中流《体的:运动方程、连续性方!程和:气,体状:态方程联立解导而】得其结果可由下列】基本方程表达
】
【
》 假?定dh=0作为【水平管系《则上述?。表达:式可用下列》方程表示
!
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?。 :。再将上?述方:程经计算和简化即】得计算?。水平管的基本—。公式如下
】
】 ?。 当输气《管道沿线地形—平坦任意两点的相】对高差小于》200m输气压力】不高时按水平—管公式计算误差很】小可忽略《不计此时《可采用水平》管基本公《式(1)计》算但是在输气压【力较高时即》使相对高程小于20!。。0m气柱《。造成的压《力也较?。大如在6.4MPa!压力下相对密度0.!6的天然气200】m气柱造《成的压力达》0.1MPa为了】说,明式(1)的—使用条件条文—中增加了“》不考虑?高差影?响时”的限制条件
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《
《 当输气管道沿线!。地形起伏任意两点的!相对高差《大于200m—对输气量有影响【时应按式《(2)计算
!
将【长,度为L的输气管【。道视为由数段—。高差不同《且坡度为均匀向【上或向下的若干直】管管段组成设各【管的长?度为L1、L—2、L3……Ln压!力为PH、P—1、P2《、,。P3:……PK高程为【hH、h1、h2、!h3……hK如设】起,点高程?为hH=0则—各直线管段》的高差为△h—。1=h?1,。hH△h2=—h2:h1△h3》=h3h2……△h!=,hK:hH通过上述基【本方程进行运算和】简化后则可》得下式
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】 式》中qv气体的—流量(P0=—0.101325】MPaT《0=:293K)(—m2/d);
】
《 《 C计算!常数C=π》。T0Ra/》4P0其中T0【=,293K《Ra为空气的气体常!数在标准状态下Ra!=,287.1m—2/(S2·K)】。P,。0=0.10132!5MPa;》
,
?
,
— , PH、【。PK计算管段—起点和终点压—力(MPa);
!
【 , α【系数(m-1—)其:中g为重力》加速:度取:。9.81m/s2R!a为空气的》气体常数《在标准状态下—Ra=?287.1》m2/(S2—。·,K);
【
— 《 △h计算管【段起点和终》点间高差(m)【;
》
》 ? d管道【内径(cm);
】
【 λ!水力摩阻系数;
!
,
,
— Z气】体压:缩因子;《
?
:
】 △气体相对】。。密度;
! — T气体【温度(K);
【
,
《 【 n输气管道】计算管段内按沿线高!。差变化所划》。分的计算段数—。;,
【 : 《 h《i、:hi-1各划分管段!终点和起点的—标高(?m);
《
【 【 Li各《划分段长度》(km)
【
《 式(1)和】式(2)中各—参数符号的计量【单位除说《明之外见表1当【各参数单位予以给】定时可得C值见表】1
》
表1
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《。
,。。
— 式(2—),分子:中(:1+a△h)—。一项表?示输气?管道终点与起点【的,高差:对流:量的:。影响分?母中一项表示输气管!沿,。线地形(《沿,线中间点的高程)】对流量?的影:响
:
?
天然气!在标准状态下假【设ρG=0.7【kg/m3100m!气,柱相当压力为7【00Pa可以—忽略:不计但在地形起伏】。、高差大于》20:0m的?情,况下造成《输气量误《差较:大则不能忽略如压力!为7:.5MP《a、压缩因》子为0.8》7时ρG《=60?.3kg《/m3高差为100!。0m时即相》对于0.603MP!a的压力这样的压】力就不?能忽略因此凡是在输!气管线上出现有比管!线起点高或低200!m的点就必须在【输气管?道水力计算》中考虑高《差对输量的》影响
?
—。 将《。式(3.3.2【-1)和式(—3.3.2-2【)按法定符号和法定!。计量单位进行—转换则得本》规范正?文中所列的公式
!
【 当输气管道中【气体流?态为:阻力平方《区时根据目》前我:国冶金、制管、【施,工及生?产管理等状况工艺计!算推荐采用附—录A给出的公—式(原?为Pa?nha?。ndle B式)
!
】 附录?A公式中引入一个输!气效率系数E其定】义为
》
,
《
》 式中Qφ【气,。体实际流《量(:m3:/d);
!。
, : ?。 , Q气体计算!流量(?m3/d)》
《
—输气效率《系数E?等,于输气?管道实际《输气量与理论—计算输气量之比表明!管道实际运行情【况偏离理想计—算条件的程度设计时!选取E值应考虑计算!条件与管道实际运行!条,件的:差异以保证运行【一段时间后管道实】际输气量能满足【。设计任务输气量【美国一般取E=【。0.9~0.—96
【
》E,。值的大小主要与管道!。运行年限、管内清】洁程度、管径大小、!。管壁粗?糙情况?等因素有关若气质控!制严格管内无—固,、液杂质《聚积内壁《光滑无腐蚀时E【值较高当《管壁粗糙《度和清洁《程度相同时》大口径管道相对粗糙!。度较:小,故,E值比?小口:径管:道高:
】 我国管道施【工水平及气》体的气质控制与【世界先进水平—尚有差距运》行条:件与设?计条件也不尽—相符本规范推荐输气!管道公称直径为30!0mm~800【mm时E值为0.8!~0.9大于—800mm》时E:值为0.91—~0.94
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《
3.?3.4? 由?于输:气管道工程》规,模扩大系统复杂【性提高供《气范围大对供气可】靠性的要求提高不稳!定工况对安全、平】稳供气影响很—大不稳定工》况主要来自供用【气的不均衡性和【管道系统《故障如管线破—裂漏气?、压缩机组故障停】运等为了《分析不稳定工况对】供,气可靠?性的影响需要模【拟各种不《稳定工况条》件下各节点工艺参】。数和储气《量以便分析管道【的供气和调峰能力】、事故自《救能力和应采—取的对策
【
对】用气不均衡性的动态!计算应提供》一个波动周》期内每小时用气量的!变化数据(或—负荷系数)一般以一!。周为一?周期如?果是事故工况主【要是:计算出?管道能维持供气的时!间时:间,长短随事故地点、】事故性质而变化故】条文中对计算周【期,不作具体规定—
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3.3.!5 目前》我国输气管道工【。艺分:析主要借助软件【。计,。算由于?。输气工艺分析计算】的软件较多如有国】际知名公司开发【的也有自主开发的软!件,因此要?求,在使用前需》经工程实践验证【以保证计算结果【的可靠性
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