Институт транспорта Кафедра транспорт углеводородных ресурсов магистральные газопроводы Методические указания к изучению курса дисциплины Трубопроводный транспорт газа
 Скачать 6.68 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет» Институт транспорта Кафедра транспорт углеводородных ресурсов магистральные газопроводы Методические указания к изучению курса дисциплины «Трубопроводный транспорт газа» для обучающихся направления подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело» всех формы обучения Составители С. М. Чекардовский, кандидат технических наук А. А. Хлус, кандидат технических наук А.У. Якупов Тюмень ТИУ  2019Магистральные газопроводы: методические указания к изучению курса дисциплины «Трубопроводный транспорт газа»для обучающихся направления подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело»всех формы обучения / сост. С. М. Чекардовский, А.А. Хлус, А.У. Якупов; Тюменский индустриальный университет. – Тюмень: Издательский центр БИК ТИУ, 2019. – 38 с. – Текст: непосредственный. Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры транспорт углеводородных ресурсов «02» сентября 2019 года, протокол № 2 Аннотация Методические указания к изучению курса дисциплины «Трубопроводный транспорт газа» для обучающихся направления подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело». Настоящие методические указания к изучению курса представляют собой систему теоретических материалов, требований, форм контроля, критериев оценки и рекомендаций по выполнению курсового проекта по дисциплине «Трубопроводный транспорт газа». Приведенные в методических указаниях рекомендации обеспечивают студента теоретической базой и помогают сформировать практические навыки необходимые для успешного усвоения материала дисциплины и выполнения курсового проекта. СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Магистральный газопровод - трубопровод, предназначенный для транспортирования природного газа из районов добычи к пунктам потребления. Является основным средством передачи газа на значительные расстояния и одним из основных элементов газотранспортной системы. Транспортировка газа по трубопроводу - один из самых экономных и эффективных способов доставки газа. Единственный его существенный недостаток - большие капитальные вложения при проектировании и строительстве. Сооружения относятся к опасным производственным объектам, поэтому приоритетными являются вопросы обеспечения безопасности, надежности и эффективности работы магистральных трубопроводов при их проектировании и эксплуатации. Безопасность и надежность работы обеспечивается соблюдением рекомендаций нормативных документов при проектировании и эксплуатации трубопроводов (строительных норм и правил, норм технологического проектирования и правил эксплуатации). От решений принятых на этапе проектирования, гидравлического и прочностного расчета газопровода, а также соблюдения технологических требований зависит безопасность. Поэтому работу необходимо выполнять последовательно и ответственно. Эффективность работы зависит от технического состояния объектов и оборудования и рациональности их использования. Фактические условия работы трубопроводов отличаются от проектных. Так, производительность зависит как от возможности добычи нефти и газа, так и от потребности в них. В процессе эксплуатации меняется состояние линейной части и оборудования станций, что предопределяет изменение пропускной способности газопроводов и изменение параметров работы при постоянной производительности. В этих условиях приходится решать следующие задачи: выбор оптимальной схемы работы при заданной производительности, определение параметров работы при максимальной загрузке, разработка мероприятий по оптимизации и улучшению технико-экономических показателей работы. Целью курсового проектирования является поэтапное определение технологических и прочностных параметров проектируемого магистрального газопровода. Выбор и обоснование принимаемых параметров должны быть технологически рациональными, экономически целесообразными и соответствовать нормативно технической документации отрасли. В качестве исходных данных для проектирования принимается информация по проектируемому газопроводу, определенная для каждого обучающего индивидуально и закрепленная внутренним приказом, при формировании тем курсовых проектов. Результатом курсового проекта является пояснительная записка с выполненными технологическими и прочностными расчетами, в которой отражены выводы и обоснования принятых решений при проектировании. А также графическая часть формата А1, отражающая целостность проектных и технологических решений, основные принятые и расчетные параметры которые использованы при выполнении проекта магистрального газопровода. Объем пояснительной записки 25-40 листов формата А4, графической части 1-2 листа формата А1. 1.ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КС К основному оборудованию КС относятся компрессорные машины (КМ) и приводящие их двигатели. Для транспорта газа применяется в основном центробежные нагнетатели. Суточная производительность КС определяется по годовой с помощью следующего выражения (1)   , млн.м3/сут (1)где Qгод - годовая производительность КС (газопровода) при стандартных условиях млрд.м3/год;  (2)где  - коэффициент использования пропускной способности газопровода; Kрс ,Kэт – коэффициенты, учитывающие запас пропускной способности газопровода для обеспечения газоснабжения соответственно в периоды повышенного спроса на газ и в периоды экстремально повышенных температур, приводящих к снижению мощности ГПА, Kрс =0,95, Kэт=0,98;  - коэффициент учитывающий запас пропускной способности газопровода на случай аварийных отказов линейной части газопровода и КС, принимается по приложению 1.После определения экономичного типа компрессорной машины для проектируемой КС производится выявление оптимального варианта КС - то есть определяется оптимальная марка ГПА, число и схема соединения машин данной марки на КС, количество ступеней сжатия КС. Для этого из множества компрессорных машин требуемого типа [2, 3, 4] предварительно выбирается 3÷4 машины разных марок, отличающихся подачей и степенью сжатия (или давлением нагнетания). К рассмотрению принимаются машины, число которых на КС будет находится в пределах 2÷6 - для нагнетателей. Кроме того, подбираемые машины в расчетном режиме работы и в возможных при эксплуатации режимах не должны иметь политропический КПД ниже 0,8 (для центробежных нагнетателей). При производительности КС более 15 млн.м3/сут для каждой марки предварительно выбранного нагнетателя рассматривается два подварианта КС - с одноступенчатым сжатием и с двухступенчатым сжатием (для полнонапорных нагнетателей рассматривается один подвариант - с одноступенчатый сжатием). При производительности КС 10÷15 млн.м3/сут - также два подварианта, но с двух и трехступенчатым сжатием. Во всех случаях число машин на КС должно находится в ранее отмеченных пределах. Для каждого варианта и подварианта КС определяется число резервных машин (приложение 2), степень сжатия КС ε и удельные приведенные расходы на станции с учетом типа привода [4]. В качестве привода компрессорных машин на КС обычно применяются поршневые и газовые двигатели, газовые турбины и электродвигатели. От выбора типа привода компрессорных машин во многом зависят технико-экономические показатели КС и удобства ее эксплуатации. Центробежные нагнетатели могут приводиться электродвигателями и газотурбинными установками (ГТУ). При удаленности КС от надежного источника электроэнергии менее чем на 50-100 км выгоднее применять электропривод, при удаленности более 300 км - газотурбинный привод. 2. РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ КС Расчет режима работы КС производится при проектировании станций и газопроводов, а также при их эксплуатации. Цель расчета режима работы КС при проектировании: а) определение параметров газа (давления и температуры) на входе и выходе КС для нахождения потребного количества станций и их расстановки по трассе газопровода; б) разработка мероприятий, предотвращающих перегрев газа и перенапряжение трубопроводов на выходе КС, а также мероприятий, обеспечивающих наиболее экономичный транспорт газа подобранным оборудованием. При эксплуатации КС расчет режима ее работы проводится в следующих целях: а) проверка возможности транспорта газа в заданном количестве в различные периоды эксплуатации КС (по месяцам, сезонам и т.д.); б) определение количества работающих ГПА и способов регулирования режима их работы для достижения КС требуемых технологических параметров; в) оптимизация транспорта газа в различных условиях эксплуатации. Результаты расчета режимов работы КС используются также для определения зон возможного выпадения кристаллогидратов в трубопроводе и разработки профилактических мероприятий. Во всех случаях расчет состоит в определении мощности N , потребляемой каждой компрессорной машиной, и мощности  , развиваемой приводящим ее двигателем.Возможность транспорта газа в заданном количестве существует при соблюдении неравенства (6)  (6)Экономичность - при Рн =Р’н и следующих условиях / I /; а) КС с центробежными нагнетателями   (7)где Pн - давление на выходе КС; Р’н - номинальное давление на выходе КС или требуемое давление на выходе станции (при неполном развитии КС и газопровода или их недогрузке); ηпол - политропический к.п.д., определяемый по приведенной характеристике нагнетателя; Tа - средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый период, определяемая по приложению 16. При проектировании КС ( газопровода) рассчитывается для среднегодовых значений Та, при эксплуатации - для среднего значения Та. в рассматриваемый период времени (месяц, квартал и т.д.).Численные значения  и для различных типов компрессорных машин и приводящих их двигателей рассчитываются различным образом.2.1 Определение располагаемой мощности электродвигателя. При номинальных значениях параметров системы охлаждения двигателя располагаемая мощность синхронного электродвигателя равна номинальной мощности. При отклонения температуры охлаждающей среды в системах охлаждения электропривода от номинальных значений располагаемая мощность должна определяться по приложению 8. 2.1.1 Расчет располагаемой мощности ГТУ. Располагаемая мощность ГТУ, приводящей центробежный нагнетатель, находится в зависимости от условий работы установки по формуле (8) из [2, 4]  (8) где  - номинальная мощность ГТУ, кВт;  - коэффициент, учитывающий техническое состояние ГТУ; - коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха;  - коэффициент, учитывающий влияние противообледенительной системы;  - коэффициент, учитывающий влияние система утилизации тепла выхлопных газов;Ра - расчетное давление наружного воздуха (приложение 5) МПа; и  - расчетная и номинальная температура воздуха на входе ГТУ, К. Номинальная температура воздуха на входе в ГТУ принимается по приложению 16. (9)где Та - средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый период, К; δТа - поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев наружного воздуха на входе ГТУ, δТа=5 К; Значения , , , принимать по приложению 3. Численное значение при отсутствии технических данных по системе утилизации тепла принимать равным 0,985, а при выполнении курсовой работы равным единице.Значение располагаемой мощности не додано превышать номинальную мощность на 15% (для ГПУ-10 номинальной мощности). Если в результате расчета получена большая величина, то следует принимать =1,154 (для ГПУ-10 = )2.2 Расчет мощности, потребляемой компрессорными машинами Мощность N находится при расчете режимов работы компрессорных машин (КМ). Данный расчет состоит в определения потребного числа работающих КМ на КС и методов регулирования режимов их работы для обеспечения станции заданных значений подачи Q, давления всасывания Рвх, давления нагнетания Рн и температуры газа на выходе КС Тн. Расчет выполняется отдельно для различных видов КС магистрального газопровода - головной КС (ГКС), последней КС газопровода, промежуточных станций. Различие в расчете режимов работы КМ названных станций состоит в том, что давление на входе ГКС в общем случае отлично от давления на входе других КС, а давление на выходе последней КС - от аналогичного давления на других станциях. Возможны случаи, когда режимы работы всех КС газопровода могут быть различны (например, при не полной загрузке газопровода и выведении из эксплуатации части станций, при наличии путевых подкачек и сбросов). Перед выполнением расчета уточняется требуемая производительность станции, и обосновываются требуемые давления на входе и выходе КС, на основе расчета потерь давления на прилегающих к КС учасках газопровода. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||