Приложение Б. Примеры расчетов времени наполнения трубопровода, выбора типов и числа наполнительных агрегатов и компрессорных установок

Приложение Б

Примеры расчетов времени наполнения трубопровода, выбора типов и числа наполнительных агрегатов и компрессорных установок

Б.1 Расчет времени наполнения трубопровода

Для определения времени наполнения трубопроводов водой или воздухом следует применять номограмму. Номограмма состоит из двух частей (рисунок Б.1). В правой части по оси абсцисс отложена протяженность L участков трубопровода от 1 до 100 км. Наклонные линии этой части номограммы обозначают номинальные диаметры трубопроводов от DN 100 до DN 1400.

По оси абсцисс в левой части номограммы отложена продолжительность наполнения трубопровода от 0,1 до 1000 ч. Наклонные линии этой части номограммы обозначают производительность Q, компрессорных станций и наполнительных агрегатов.

По оси ординат отложена вместимость трубопровода, . Для сокращения размеров и удобства использования номограмма построена по логарифмической сетке с соответствующими делениями осей абсцисс и ординат и предназначена для определения времени заполнения трубопроводов воздухом до создания в нем избыточного давления 0,1 МПа или до полного наполнения водой.

Для определения по номограмме времени заполнения трубопровода длиной L и диаметром DN с помощью компрессорной станции или наполнительного агрегата производительностью Q необходимо выполнить следующие действия.

Пример 1 - Требуется определить время заполнения воздухом участка трубопровода диаметром DN 1000, протяженностью 15 км до создания давления Р = 0,6 МПа. Для заполнения используется компрессорная станция ДК-9 производительностью 600 .

На оси абсцисс правой части номограммы находим точку соответствующую L = 15 км и от нее находим вертикальную линию до пересечения с наклонной линией, обозначающей DN1000. Из точки пересечения этих линий проводим горизонтальную линию в левую часть номограммы до пересечения с наклонной линией, обозначающей производительность Q = 600 . Из этой точки опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим, что время заполнения участка трубопровода вместимостью 12 000 до избыточного давления 1 составляет ч.

Для определения времени заполнения трубопровода воздухом до создания давления Р необходимо найденное время умножить на коэффициент К, равный создаваемому давлению Р, т.е.

ч.

При использовании для заполнения трубопровода группы наполнительных агрегатов или компрессоров необходимо найденное время разделить на число этих агрегатов. Если трубопровод заполняется воздухом последовательно компрессорами низкого и высокого давления, то время заполнения следует определять раздельно для каждого приема, а затем полученные результаты суммировать.

При необходимости определения времени заполнения трубопровода агрегатами, производительность которых не указана в номограмме, по двум произвольно выбранным продолжительностям заполнения проводят наклонную линию, которая, естественно, пройдет параллельно ранее нанесенным (пунктирная линия Q = 10000 ).

Б.2 Выбор типа и числа наполнительных агрегатов

Выбор наполнительных агрегатов следует осуществлять с использованием характеристик насосов в следующей последовательности:

- определить максимально возможные потери напора на участке трубопровода, подлежащем заполнению водой;

- установить скорость перемещения поршня по трубопроводу (расходом воды) в процессе заполнения полости водой;

- найти пересечение прямой, соответствующей заданному расходу воды, с характеристикой насоса;

- определить развиваемый насосом напор в точке пересечения прямой заданного расхода с характеристикой насоса;

- путем сравнения потери напора и напора наполнительного агрегата выбрать тип и число наполнительных агрегатов.

Потери напора на трение, отнесенные к 1 км трубопровода, в зависимости от его диаметра и расхода воды приведены в таблице Б.1. Характеристики наполнительных агрегатов приведены в соответствующих паспортах на указанное оборудование.

Таблица Б.1

Диаметр трубопровода , мм	Потери напора, м, при расходе воды, , равном
	100	300	500	1000	2000
1420	0,00029	0,0020	0,0050	0,0178	0,0616
1220	0,00051	0,0036	0,0091	0,0320	0,1110
1020	0,00148	0,0103	0,0255	0,0892	0,3315
820	0,00456	0,0318	0,0818	0,2754	0,9640
720	0,00613	0,0580	0,1516	0,5308	1,9718
530	0,02240	0,3118	0,7648	2,8556	11,423
325	0,3926	4,0100	10,491	39,347	157,39
219	0,48570	30,5441	83,36419	327,5012	1293,1524
159	15,4430	132,6729	363,1351	1430,7963	5661,6838

Пример 1 - Выбрать тип и число наполнительных агрегатов при заполнении водой трубопровода диаметром 1020 мм протяженностью 25 км с пропуском поршня-разделителя. Максимальный перепад высот по трассе составляет 140 м. Наполнительный агрегат установлен на расстоянии 120 м от испытуемого трубопровода и соединяется с ним трубопроводом диаметром 325 мм.

Для заданного технологического процесса оптимальная скорость заполнения составляет 1 км/ч, т.е. 785 . Такая скорость обеспечивается при расходе воды в час, равном объему 1 км трубопровода.

Возможные максимальные потери давления при заполнении участка трубопровода:

140 м - на преодоление максимального перепада высот по трассе;

5 м - на перемещение поршня;

3 м - на преодоление местных сопротивлений в обвязке наполнительного аграгата и в соединительном трубопроводе (по таблице Б.1 при мм, Q = 785 , L = 0,12 км);

2 м - на преодоление сил трения и перемещение загрязнений (по таблице Б.1 при мм, Q = 785 , L = 25 км).

Суммарный необходимый напор составит:

Н = 140 + 5 + 3 + 2 = 150 м.

Для этого примера можно рекомендовать использование двух параллельно включенных наполнительных агрегатов типа АН-501 (либо аналогичных по характеристикам), производительность каждого 480 и напор 160 м.

Б.3 Выбор типа и числа компрессорных установок

Выбор типа и числа компрессорных установок следует осуществлять в следующей последовательности:

- определить максимально возможные потери напора (на трение, перепад высот, сопротивление перемещению поршня) на участке трубопровода;

- определить минимальное давление нагнетания компрессора;

- определить тип компрессора обеспечивающего рассчитанное минимальное давление нагнетания компрессора;

- определить необходимое число компрессорных установок.

Минимальное давление нагнетания компрессора вычисляют по формуле (Б.1).

. (Б.1)

Необходимое число компрессорных установок K вычисляют по формуле (Б.2).

, (Б.2)

где F - площадь внутренней поверхности полости трубопровода, ;

Т - абсолютная температура воздуха (газа) соответственно в трубопроводе или ресивере, K;

- абсолютная температура воздуха или газа в нормальных условий, K;

- давление при нормальных условиях (при K; МПа), МПа;

n - коэффициент запаса, n = 1,1 - для равнинной местности, n = 1,25 - для пересеченной местности;

- плотность воды (), ;

- коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода, при удалении воды из предварительно очищенных (протягиванием или продувкой) участков газопровода; - при удалении воды из газопровода после его предварительной промывки;

L - длина очищаемого участка, м;

h - разность высотных отметок между концом очищаемого участка и поршнем при его: перемещении по газопроводу, проложенному по пересеченной местности, м. (При прохождении поршня через точки газопровода, расположенные по продольному профилю выше конца очищаемого участка, значение h принимают отрицательным);

- минимальная скорость передвижения поршня-разделителя в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 ;

- сопротивление перемещению поршня-разделителя по трубопроводу в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя ( МПа);

- давление в конце участка, МПа.

При контрольном пропуске поршней-разделителей, перемещающихся по газопроводу под давлением воздуха, подаваемого в осушаемый участок непосредственно от передвижных компрессорных установок, используют те же компрессорные установки, что и при предварительном удалении воды после гидравлических испытаний.

Необходимое число передвижных компрессорных установок для контрольного пропуска поршней-разделителей вычисляют по формуле (Б.3)

, (Б.3)

n = 1,1-1,2 - для трубопроводов, проложенных по равнинной местности;

n = 1,2-1,5 - для трубопроводов, проложенных по пересеченной местности;

- оптимальная скорость передвижения поршня-разделителя в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя;

Q - производительность одного компрессора, .

Величина В может принимать следующие значения:

- при ;

B = 1 - при ,

где R - газовая постоянная.

Пример 1 - Определить тип и число компрессорных установок для удаления воды из трубопровода диаметром 720 мм протяженностью 25 км с пропуском поршня-разделителя с температурой воздуха 298 K по равнинной местности (перепад высот 30 м). Потери напора на трение 0,02 МПа, потери перепада высот 0,3 МПа, сопротивление перемещению поршня-разделителя по трубопроводу 0,05 МПа, давление в конце участка 0,1 МПа (открытый участок).

Определяем минимальное давление нагнетания компрессора:

МПа.

По минимальному давлению нагнетания определяем тип компрессора. Возьмем компрессор типа ДК-9 (либо другой с аналогичными характеристиками) с давлением нагнетания 0,6 МПа с производительностью 0,167 .

Необходимое число компрессорных установок

;

K = 7.

Необходимое число компрессорных установок для контрольного пропуска поршней-разделителей

;

K = 5.