- •Методические указания к проведению лабораторных работ по курсу «Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов»
- •Техника безопасности при проведении лабораторных работ
- •Лабораторная работа № 1 «Исследование работы магистрального газопровода»
- •1. Цель работы:
- •2. Основные положения и расчетные зависимости
- •3. Описание экспериментальной установки
- •4. Методика проведения работы
- •5. Обработка результатов эксперимента
- •Лабораторная работа № 2 «Определение места утечки газа в магистральном газопроводе»
- •1. Цель работы:
- •2. Общие положения
- •3. Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента
- •5. Обработка результатов эксперимента
- •Лабораторная работа № 3 «Исследование влияния лупинга на производительность газопровода»
- •1. Цель работы:
- •2. Основные положения и расчетные зависимости
- •3. Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента
- •4. Обработка результатов эксперимента
Федеральное агентство по образованию
Омский государственный технический университет
Кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация»
Методические указания к проведению лабораторных работ по курсу «Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов»
для студентов специальности 130501 очной и заочной форм обучения
Омск 2007
Методические указания предназначены для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» при изучении ими дисциплины «Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов».
Методические указания содержат перечень лабораторных работ, постановку задачи, теоретические положения, описание лабораторной установки, методику проведения работ и обработки результатов, а также контрольные вопросы и список рекомендуемой литературы.
Техника безопасности при проведении лабораторных работ
Проведение лабораторных работ должно осуществляться в соответствии со следующими правилами.
Следует помнить, что все лабораторные установки находятся под напряжением 220 и 380 В. Включать силовое оборудование, не ознакомившись с описанием технологических схем установок и без разрешения руководителя, запрещается.
При проведении работ с компрессором запрещается создавать в установке давление выше 1,0 МПа (10 кгс/см2). Длительная работа компрессора приводит к его перегреву.
Перед началом работы студенты обязаны тщательно изучить теоретический материал, разобраться в технологической схеме установки и порядке проведения экспериментов. Затем, получив необходимые указания и разрешение преподавателя, лабораторная установка подготавливается к работе, и проводятся опытные измерения.
После проведения экспериментов установка приводится в исходное состояние и отключается от силовой сети. Все краны и вентили на технологических линиях должны быть установлены в положение «закрыто».
Студенты обязаны поддерживать в помещении лаборатории чистоту и порядок. После окончания лабораторной работы студенты представляют преподавателю отчет.
Ознакомившись с настоящей инструкцией, каждый студент расписывается в журнале по технике безопасности.
Лабораторная работа № 1 «Исследование работы магистрального газопровода»
1. Цель работы:
Теоретическое и экспериментальное определение закономерности распределения давления в газопроводе.
2. Основные положения и расчетные зависимости
Магистральным газопроводом (МГ) называется трубопровод, предназначенный для транспорта газа из района добычи или производства в район его потребления.
Основными его элементами являются линейная часть, компрессорные станции, начальные и конечные пункты, подземные хранилища газа.
Линейная часть включает в себя собственно трубопровод, состоящий из одной или нескольких параллельных «ниток»; трубопроводную арматуру; переходы через искусственные и естественные препятствия, линию связи, устройства электрохимической защиты трубопровода от коррозии и т.д.
Компрессорные станции – комплекс зданий и сооружений, предназначенных для подготовки и компримирования газа с целью его перемещения по линейной части газопровода с заданной производительностью. Компрессорные станции оборудуются, как правило, центробежными нагнетателями, обеспечивающими рабочее давление до 7,5 МПа.
Начальный пункт (обычно совмещаемый с головной компрессорной станцией) включает в себя установки по подготовке газа к транспорту (очистка от механических примесей; удаление конденсата, углекислого газа, сероводорода; осушка).
Конечный пункт – обычно газораспределительная станция (ГРС). Их в системе МГ несколько. ГРС служит для обеспечения требуемого давления в газораспределительной сети и включает в себя установки снижения давления газа, очистки газа от механических примесей; осушки, подогрева, одоризации, замера температуры и расхода газа.
Подземные хранилища служат для компенсации сезонной неравномерности потребления газа и сооружаются вблизи крупных потребителей.
При установившемся режиме течения при отсутствии отбора массовый расход газа в произвольном сечении газопровода остается постоянным во времени, т.е.
, (1.1)
где - плотность газа в i-м сечении газопровода;
Fi - площадь i-гo сечения газопровода;
ui - скорость течения газа в i-м сечении газопровода.
В основе всех гидравлических расчетов лежит теоретическая формула массового расхода газа
, (1.2)
где РН, РК – соответственно абсолютное давление в начале и в конце трубопровода длиной L, внутренним диаметром D;
λ – коэффициент гидравлического сопротивления;
z – коэффициент сжимаемости газа при параметрах течения газа на участке длиной L;
R – газовая постоянная транспортируемого газа;
Т – средняя температура газа, на участке длиной L.
При проектировании и эксплуатации магистральных газопроводов чаще пользуются понятием «объемный расход», который приведен к стандартным условиям (Тст = 293 К; Рст = 101325 Па). Этот расход называют также «коммерческим». На основании уравнения состояния объемный (коммерческий) расход можно выразить уравнением
, (1.3)
где рст – плотность газа при стандартных условиях ( Рст , Тст );
RВ – газовая постоянная воздуха;
Δ – относительная плотность газа по воздуху.
С учетом (1.3) имеем
, (1.4)
где
.
Из выражения (1.4), заменив L на х и Рх на Рх, можем найти давление в любой точке газопровода:
(1.5)
или
, (1.6)
приняв для краткости
. (1.7)
Это уравнение определяет падение давления газа в трубопроводе при заданном расходе.
Для магистральных газопроводов принято считать, что G не изменяется по длине трубопровода и, следовательно, зависимость Р2 от х имеет линейный характер (рис. 1.1, а).
Рис. 1.1 Распределение квадратов давлений Р2 (а) и давлений Р (б) по длине газопровода
Из выражения (1.6) получаем уравнение распределения давления по длине газопровода:
. (1.8)
С учетом выражений (1.4) и (1.7) имеем
, (1.9)
тогда уравнение (1.8) может быть представлено в виде
, (1.10)
т.е. давление в любом сечении х есть функция РН, РК и отношения x/L.
Линия, описываемая уравнением (1.10), является параболой.
Из характера этой кривой видно (рис. 1.1,б), что градиент давления увеличивается по длине газопровода, т.е. гидравлический уклон не постоянен. В начале газопровода, когда давление высокое, плотность газа велика. Вследствие этого удельный объем газа мал, и скорость движения газа небольшая. По мере удаления газа от начала трубопровода давление уменьшается, что приводит к увеличению удельного объема газа и, как следствие, - к увеличению скорости его движения, так как массовый расход постоянен. Это приводит к росту потерь давления на трение, которые пропорциональны квадрату скорости.