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3.《3 工艺计算与分!析
!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d《h,=0作为水》。。平管系则《上,述表达?式可用下列》方程表示
】
【
: ?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200【m气柱造成的压力也!较大如在6.4M】Pa压力下相对【密度0.6的—。天然:气200m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
?
— 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、L2、L3…!…Ln压力为PH】、P1?。、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△:h1=h1》hH△h2=h2】h1△h3=—h3:h2……△h—=hKhH通过上述!基本方程进》行运算和简化后则】可得下式
》
!。
《 式?中qv气《。体的:流量(P《。0=0.1》。0132《5,MPaT0=2【93K)(》m2/d);—
《
: 【 ?C计算常数C=π】T0Ra/4P0其!中T0=293【KRa为空气的气】体常数在标准状态下!Ra=?287.1m2/】(S2·K)P0=!0.1013—25MPa;
!
,
? !PH、PK计算管】。段起点和终点压【力(MP《a);
《
! —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《R,a,=287.》1,m2/(S2—·K);
】
》 【。△h:计算管段起》点和终?点,间高:差(m?);
【。
《 — d管道内》径(c?m);
—
【 : 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;
!
【 : , hi、h》i-1?各划分?管段:终点和?起点的标高(m【。);
【
, 】 , L:i,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
》
—
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/m31—00m气柱相当压力!为700Pa—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7.5M!Pa、压缩因子为】0.87时ρG【。=6:0.3kg》/m3?高差为?1000m》时即相对于0.60!。3MPa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2【00m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Panh【。andle —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(m》3/d);
【
《 ! ,Q气体计《算流量(m》3/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300【m,m,~800mm时E】。值为0.8~0【.9大于80—0mm时E》值为0?.,91~0.94
】
?
: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:
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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