Визначення гідравлічної ефективності газопроводу

У процесі експлуатації газопроводу відбувається старіння лінійних ділянок. Цей процес пов'язаний з поступовим збільшенням гідравлічного опору.

Гідравлічною ефективністю газопроводу називається зниження його про-пускної здатності внаслідок збільшення гідравлічного опору в процесі ста-ріння.

Гідравлічна ефективність газопроводу на довільний момент часу експлуатації оцінюється коефіцієнтом гідравлічної ефективності Е , що є відношенням фактичної пропускної здатності до її проектної величини:

, (8.1)

де Qфакт - фактична пропускна здатність;

Qпр – проектна пропускна здатність.

Щоб оцінити коефіцієнт гідравлічної ефективності, потрібно розрахувати Qфакт і Qпр На основі основного рівняння газопроводів маємо:

(8.2)

Гідравлічна ефективність газопроводу знижується за рахунок збільшення фактичного гідравлічного опору, тому вона з врахуванням попередньої формули може бути знайдена з виразу :

(8.3)

Причинами зниження ефективності є наявність рідини в порожнині тру-бопроводу, яка може спостерігатися в двох формах - високов'язких смолис-тих відкладень та малов'язких рідких відкладень.

Високов’язкі смолисті відкладення на стінах трубопроводу (рис.1) зу-стрічаються на початкових ділянках після КС і займають довжину до 20 км, мають серпоподібну форму та ньютонівські властивості. Відкладення змен-шують площу поперечного перерізу і збільшують гідравлічний опір. Напри-клад, для газопроводів діаметром 1400 мм товщина відкладень біля нижньої твірної складає до 40 мм. Джерело їх появи: винос мастила з порожнини на-гнітачів і осідання на стінках труб.

Малов'язкі рідкі відкладення (рис. 2) - це вода і газовий конденсат. Причиною їх появи є некондиційність підготовки газу до транспорту (тобто висока температура точки роси).

За наявності великої кількості рідини і невеликих швидкостей рідина знаходиться в трубопроводі у вигляді рідинних пробок. При русі вони віді-грають роль місцевих опорів. Втрати тиску в місцевому опорі визначаються

Рисунок 8.1- Високов’язкі смолисті відкладення на стінах трубопроводу

за формулою:

, (8.4)

де о – коефіцієнт місцевого опору.

Рисунок 8.2 – Малов’язкі рідинні відкладення в трубопроводі

Ці втрати не враховуються при розрахунках, але збільшується гідравліч-ний опір і знижується гідравлічна ефективність.

Якщо рідини в трубопроводі мало, а швидкості великі, вона осідає на стінки у вигляді крапель, а при великій щільності осідання утвориться плівка на стінці трубопроводу. У такому випадку рух газу призводить до утворення хвиль на поверхні плівки, на що витрачається значна енергія газового потоку.

Втрати енергії за рахунок утворення хвиль зростають із збільшенням лінійної швидкості газу.

Збільшення еквівалентної шорсткості внутрішньої поверхні стінок труб внаслідок кислотності середовища, що перекачується, призводить до збільшення фактичного коефіцієнта гідравлічного опору і зниження гідравлічної ефективності.

Вихідними даними для розрахунку коефіцієнта ефективності прилеглої ділянки є

(дані режиму роботи за 1 січня 2005 року):

1) тиску на початку Рп=71,6 ат і наприкінці ділянки Рк=50,2 ат ;

2) температури на початку Тп=33 і наприкінці Тк=22 ;

3) витрат газу Q=95,7млн.м3/добу;

4) температури грунту на даний момент Тгр=3оС.

При відомих фізичних властивостях газу і геометричних характеристиках трубопроводу розрахунок коефіцієнта ведеться в такому порядку:

Визначається середній тиск:

Отримаємо:

Визначається середня температура:

Отримаємо:

Визначається коефіцієнт стисливості z:

Отримаємо:

Визначається теоретичний коефіцієнт. Для цього визначається число Рейнольдса:

Отримаємо:

Знаходиться теоретичне значення коефіцієнта гідравлічної ефективності:

,

де ke=0.03.

Отримаємо:

Знаходиться теоретичне значення пропускної здатності

Отримаємо:

Коефіцієнтом гідравлічної ефективності Е

Визначаємо абсолютну похибку коефіцієнта гідравлічної ефективності

,

де -відносна похибка, яка визначається за формулою

,

де відносні похибки по окремих величинах

,

К-клас точності приладу яким вимірюють значення Х;

Хмах-максимальне значення, яке може виміряти даний прилад;

Х-виміряне значення.

Отримаємо

Значення абсолютної похибки

Отже коефіцієнт ефективності знайдений з точністю 18,4% і рівний