, (4.35)

де - середня питома витрата газу на технологічні потреби;

- кількість ГПА, які встановлені в компресорному цеху.

Витрати газу на власні потреби компресорної станції

. (4.36)

Якщо КС оснащена відцентровими нагнітачами з електричним приводом, то витрати паливного газу відсутні, а витрати газу на власні потреби дорівнюють витратам газу на технологічні потреби і технічні втрати КС.

4.6 Блок теплогідравлічного розрахунку ділянки газопроводу

Вихідними даними для теплогідравлічного розрахунку ділянки газопроводу є геометричні характеристики трубопроводу, фізичні властивості транспортованого газу, теплофізичні властивості ґрунту на глибині укладання труби, абсолютний тиск газу і температура газу на початку перегону.

Якщо температура газу за виході КС, яка знаходиться перед ділянкою газопроводу, що розраховується, перевищує допустиме значення К

, (4.37)

то приймаємо

. (4.38)

При виконанні умови

, (4.39)

приймаємо

. (4.40)

Основною формулою для виконання гідравлічного розрахунку газопроводу є рівняння для визначення об'ємної витрати газу (млн.м3/д за стандартних умов) у такому вигляді

, (4.41)

де - коефіцієнт гідравлічної ефективності газопроводу;

- внутрішній діаметр газопроводу, м;

- абсолютний тиск газу на початку і кінці перегону відповідно, МПа;

- коефіцієнт гідравлічного опору;

- середнє значення коефіцієнта стисливості газу;

- середнє значення температури газу на ділянці газопроводу, К;

- довжина ділянки газопроводу, км.

Розв'язуємо рівняння відносно тиску газу в кінці перегону між КС

. (4.42)

З метою визначення першого наближення абсолютного тиску газу в кінці ділянки газопроводу, використовуючи практику теплогідравлічних розрахунків магістральних газопроводів, приймаємо:

- середню температуру газу на перегоні К;

- середнє значення коефіцієнта стисливості газу ;

- коефіцієнт гідравлічного опору .

У результаті розрахункова формула (4.42) приймає такий вигляд

. (4.43)

Визначаємо середнє значення тиску газу на ділянці газопроводу

. (4.44)

Обчислюємо середнє значення теплоємності газу на ділянці газопроводу, кДж/(кг·К)

. (4.45)

Знаходимо середнє значення коефіцієнта Джоуля-Томпсона, К/МПа

. (4.46)

Визначаємо повний коефіцієнт теплопередачі від газу в навколишнє середовище при підземному укладанні газопроводу, Вт/(м2·К)

, (4.47)

де - коефіцієнт теплопровідності ґрунту;

- зовнішній діаметр газопроводу;

- глибина залягання осі трубопроводу.

Знаходимо середнє значення температури газу на ділянці газопроводу з врахуванням дії ефекту Джоуля-Томпсона

, (4.48)

де

, (4.49)

- середня за період, що розглядається, температура ґрунту на глибині укладання трубопроводу.

Обчислюємо середнє значення коефіцієнта стисливості газу

. (4.50)

Знаходимо значення числа Рейнольдса

, (4.51)

де - динамічна в'язкість природного газу, приймаємо Па·с.

Визначаємо коефіцієнт гідравлічного опору в газопроводі за формулою

, (4.52)

де - абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні трубопроводу, приймаємо мм.

За формулою (4.43) знаходимо уточнене значення тиску газу у кінці ділянки газопроводу .

Якщо різниця між уточненим і попередньо визначеним значенням кінцевого тиску перевищує необхідну точність розрахунків

, (4.53)

то приймаємо

,

і повторюємо розрахунки, починаючи з формули (4.44).

Визначаємо температуру газу у кінці ділянки газопроводу

. (4.54)

Абсолютний тиск газу на вході відцентрових нагнітачів наступної компресорної станції знаходимо за формулою

, (4.55)

де - втрати тиску у вхідних комунікаціях компресорної станції.

4.7 Алгоритм визначення пропускної здатності газопроводу при автономній роботі

За відомим складом природного газу в об'ємних відсотках, використовуючи формулами (4.1)-(4.6), знаходимо відносну густину газу за повітрям , газову сталу і нижчу теплоту згорання .

За формулами (4.7) і (4.9) визначаємо наявну потужність газотурбінної установки для привода нагнітача на КС Комарно.

Використовуючи дані, зняті з графічної характеристики нагнітача, встановленого на КС Комарно, за формулами (4.13)-(4.15) розраховуємо коефіцієнти математичних моделей зведених газодинамічних характеристик кожного типу нагнітача. У результаті для кожного нагнітача одержуємо математичні моделі його напірних та енергетичних характеристик у вигляді (4.10)-(4.12).

Задаємося першим наближенням витрати газу через нагнітач КС Комарно .

Використовуючи формули (4.17)-(4.27), визначаємо комплекс режимних та енергетичних параметрів роботи ГПА КС Комарно при номінальних обертах нагнітачів , перевіряючи при цьому виконання технологічних обмежень параметрів роботи (4.28)-(1.31).

При виконанні будь-якої з наведених нижче умов

, (4.56)

, (4.57)

. (4.58)

приймається рішення про зменшення кількості обертів нагнітача відповідної КС за умовою

, (4.59)

де - крок зміни кількості обертів нагнітача.

Далі розрахунки повторюються до досягнення умов виконання всіх зазначених технологічних обмежень (4.28)-(4.30) роботи нагнітачів КС Комарно.

Якщо у результаті регулювання кількості обертів нагнітача виникне ситуація

, (4.60)

то це свідчить про неможливість реалізації даного режиму перекачування газу без порушення технологічних обмежень. У такому випадку необхідно змінити параметри стану газу на границях системи або змінити кількість працюючих ГПА на КС.

За формулою (4.32) знаходимо тиск газу на початку ділянки КС Комарно – ГВС Дроздовичі. За формулами (4.33)-(4.36) обчислюємо витрати газу на власні потреби КС Комарно .

Використовуючи умови (4.37)-(4.40), визначаємо температуру газу на початку перегону КС Комарно – ГВС Дроздовичі. За формулами (4.43)-(4.54), реалізуючи метод послідовних наближень, виконуємо теплогідравлічний розрахунок ділянки КС Комарно – ГВС Дроздовичі при прийнятому значенні витрати газу . У результаті знаходимо абсолютний тиск газу і температуру газу у кінці перегону КС Комарно – ГВС Дроздовичі.

Аналізуємо одержане значення тиску . Якщо розрахований тиск більший від заданого тиску на величину, що перевищує необхідну точність розрахунку

, (4.61)

то збільшуємо витрату газу через нагнітачі КС Комарно за умовою

, (4.62)

де - крок зміни витрати газу.

Якщо розрахований тиск менший від заданого тиску на величину, що перевищує необхідну точність розрахунку

, (4.63)

то зменшуємо витрату газу через нагнітачі КС Комарно за умовою

, (4.64)

Далі обчислення повторюємо, починаючи з розрахунку режиму роботи КС Комарно за формулами (4.18)-(4.27).

Даний алгоритм дає змогу знайти максимальну кількість газу, яка може бути транспортована однонитковим газопроводом при заданих параметрах стану газу на границях ділянки, що досліджується, з урахуванням технологічних обмежень параметрів роботи компресорних станцій.