|
|
Газорегуляторные пункты (ГРП)
Пример 9.4.1.Подобрать оборудование и контрольно-измерительные приборы для сетевого газорегуляторного пункта производительностью Q=1100 м3/ч (при нормальных условиях) и избыточном давлении газа на входе 80 кПа. Давление на выходе низкое — 3 кПа. Газ природный. Решение 1. Потери в газопроводе, пробковых кранах, предохранительном запорном клапане и фильтре предварительно оценим в 7 кПа. В этом случае перепад давления на клапане будет равен: 80—7—3 = 70 кПа, тогда
Следовательно, условия течения газа через клапан регулятора давления докритические. Подбираем регулятор типа РДУК-2
Коэффициент ε=0,8 для k=1,3 и Из паспортных данных известно, что для регулятора РДУК-2-100/50 kυ=38. Этот регулятор и принимаем. Определяем запас его пропускной способности
т.е. пропускная способность регулятора больше необходимой расчетной величины на 15%, что удовлетворяет требованиям СНиП 2.04.08-87. 2. Установим волосяной фильтр, D=100 мм. Рассчитаем потерю давления в нем. При p1 = 0,7 МПа (абс.), Δр=5 кПа, ρ = 0,73 кг/м3; его пропускная способность составляет 14750 м3/ч. Используем формулу пересчета
Определяем скорость движения газа в линии редуцирования: а) до регулятора давления (D=100)
б) после регулятора давления (D=100)
в) в газопроводе после регулятора давления (D= 200)
Полученные скорости изменяем до Wдоп=(7 ÷ 25) м/с для газопроводов низкого и высокого давления. 3. Определяем потери давления в кранах, местных сопротивлениях и ПЗК линии регулирования. Принимаем следующие значения коэффициентов местных сопротивлений:
До регулятора После регулятора Кран (ξ=2) ...................................................... 2 2 ПЗК (ξ= 5) ...................................................... 5 — Переход на диаметр 200 мм (ξ= 0,55) ....... — 0,55 Итого 7 2,55
Гидравлические потери составят: а) до регулятора
б) после регулятора
Суммарные потери давления в линии редуцирования будут равны:
Эта величина меньше предварительно принятой (7 кПа) величины, что приводит к увеличению запаса пропускной способности регулятора на 3%. Эксплуатация ГРП Теоретическая часть Рассмотрим работу газоиспользующих установок у потребителей при регулировании выходного давления из ГРП в соответствии с нагрузкой сети. Режим работы ГРП дан на рис. 9.12.
Рис. 9.12. Кривые давлений при сезонном регулировании начального давления 1 – область колебания при рн=2 кПа; 2 – область колебания рп при рн=1,67 кПа; 3, 4 – кривые давления у потребителей при β=1; 5 – номинальное давление газа 1,35 кПа
Малые нагрузки (х равен 0÷0,3) наблюдаются в ночное время, поэтому днем давление у потребителей при β=1 (кривые 3 и 4, см. рис 9.12) будет изменяться в меньшем диапазоне. Например, если рн = 2000 Па, то отклонения рu от рo будут составлять + 40, —22%; если рн = 1670 Па, то отклонения будут равны +15, 0%. У потребителей с неполностью использованным расчетным перепадом давления колебание давления значительно возрастает (заштрихованная зона, см. рис. 9.12). Начальное давление в сети следует поддерживать таким, чтобы давление у потребителей при всех режимах работы было равно номинальному или мало от него отличалось. Для нагрузок, близких к максимальной, при которых давление у потребителей поддерживается меньше номинального, начальное давление в сети следует поддерживать постоянным, равным наибольшему значению, т. е. для х от 0,825 до 1, начальное давление должно составлять рн= 1,5р0. Для нагрузок меньше 0,825 рн следует снижать так, чтобы давление у потребителей было равно номинальному. Закономерность изменения рн выражают следующей формулой: рн= р0+Δр= р0+0,7 р0х1,75 или На основании изложенного могут быть построены оптимальная кривая регулирования начального давления в сети и кривая давления газа у потребителей при β=1. Если в ответвлениях к абонентам расчетный перепад давления используется не полностью, то кривая давления перед горелками будет лежать выше кривой давления рп при β=1. Рассмотрим, как изменяется начальное давление газа в сети при совместной работе регулятора давления и диафрагмы. Идея установки диафрагмы в трубопроводе перед местом отбора импульса заключается в следующем. Если регулятор давления поддерживает постоянным давление непосредственно за дроссельной диафрагмой (рис. 9.13), то с увеличением потребления газа увеличивается кинетическая энергия потока в отверстии диафрагмы, что приводит после превращения кинетической энергии в потенциальную к увеличению давления газа в начальной точке сети. Участок стабилизации можно считать равным 50 диаметрам трубы. В этих пределах диаметр трубы, выходящей из ГРП, должен быть постоянным. Таким образом, регулятор поддерживает постоянным статическое давление непосредственно за диафрагмой, а давление в начальной точке сети колеблется в зависимости от потребления газа. Соответствующим подбором диаметра диафрагмы можно добиваться различной амплитуды колебания давления газа в начале сети. Очевидно, чем меньше отверстие у диафрагмы, тем больше будет амплитуда колебания рн. Найдем характеристику работы регулятора давления совместно с диафрагмой. Поскольку в пределах сечений I—I, II—II диаметр трубы постоянный и, следовательно, динамическое давление не изменяется, поэтому его можно не учитывать при написании зависимостей между статическими давлениями. Из рис. 9.13 вытекает следующее соотношение: рн = рд + Δрв, где рн и рд — статические давления в начале сети низкого давления и после диафрагмы; Δрв — восстанавливаемая часть перепада давления на диафрагме. Из расчета нормальных диафрагм известны следующие соотношения: Δрв = m (рр—рд); Δрп = (1 — m)(рр — рд), где Δрп — потери давления при прохождении потока через диафрагму; рр — давление после регулятора;
Рис. 9.13. Кривая давлений при совместной работе регулятора давления с диафрагмой 1 – регулятор давления; 2 – импульсная трубка; 3 – диафрагма; 4 – распределительная сеть низкого давления; 5 – кривая давления
Применяя предыдущие уравнения, можно написать следующее выражение: рн =рд + m (рр — рд). Перепад давления в диафрагме связан с расходом через нее Q следующим соотношением:
где α— коэффициент расхода, в основном зависит от т; ρ— плотность газа. Получаем расчетное уравнение
Данное уравнение является характеристикой совместной работы регулятора давления с диафрагмой. Задаваясь различными давлениями настройки регулятора рд и различными сечениями диафрагмы mF, можно получить кривые изменения начального давления рн и давления у потребителей рп в зависимости от нагрузки сети х. Значения для рд и mF выбираем исходя из того, чтобы изменения давления газа у потребителей заключалось в пределах 0,8≤рп/р0≤1,2. Наибольшее значение рп будет при х=0, отсюда получаем рн = рп и рн = 1,2р0. Таким образом, давление настройки рд будет при х=0: рд=1,2р0 Наименьшее значение рп наблюдается при х=1. Это значение, как было показано ранее, целесообразно принимать равным 0,8 р0. В этом случае начальное давление рн=1,5 р0. Считая β=1, получим
Из этого выражения находим расчетную формулу для диафрагмы
Для определения диаметра диафрагмы следует вычислить произведение α2m, а затем найти d по табл. 9.4.1. или по графику рис. 9.14 (таблица и график составлены по коэффициентам расхода для нормальных диафрагм).
Рис. 9.14. График для определения диаметра диафрагмы
Таблица 9.4.1 Зависимость диаметра диафрагмы от α2m
Получаем для начального давления в сети
Получим уравнение для изменения давления у потребителей в зависимости от нагрузки:
Построим кривые давлений рн/р0 и рн/ро (рис. 9.15) в зависимости от х при совместной работе регулятора давления с диафрагмой. Значения β примем равными 1 и 0,5. На рис. 9.15 построены эти кривые.
Рис. 9.15. Кривые рн и рп при совместной работе регулятора давления с диафрагмой
Из рисунка видно, что регулирование начального давления в сети диафрагмой значительно улучшает режим работы горелок потребителей. Область колебания давления рп для всех значений β на рисунке заштрихована. При β=1 нагрузка горелок колеблется в пределах ±10%. Эта величина может считаться вполне приемлемой. При регулировании рн в сети регулятором с диафрагмой значительно снижаются возможные перегрузки горелок (с 22 до 10%). Степень использования расчетного перепада у большинства абонентов находится в пределах 0,5≤β≤1. В таком случае для основного числа потребителей максимальные отклонения нагрузок приборов от номинального значения будут составлять не более ±10% (область двойной штриховки, см. рис. 9.15). Здесь следует отметить, что плавная кривая регулирования начального давления (см. рис. 9.15) несколько увеличивает область давлений у потребителей меньших номинального по сравнению с оптимальной кривой регулирования. В этом случае при β=1 давление у приборов будет ниже номинального при х>0,65. Таким образом, в пределах нагрузок от 0,65 до 0,825 давление у потребителей будет изменяться от р0 до 0,9р0, чему будет соответствовать изменение нагрузки от Q0 до 0,95 Q0. Такое уменьшение нагрузки незначительно и практически не снижает достоинств регулирования рн с помощью диафрагмы. Пример 9.4.2.Определить диаметр диафрагмы d и давление настройки регулятора рд, если (Qмакс = 1500 м3/ч, номинальное давление р0=1350 Па, диаметр газопровода D=200 мм (219×6), плотность газа ρ = 0,73 кг/м3. Решение Определяем давление настройки регулятора рд = 1,2р0 = 1,2·1350 = 1620 Па. Определяем диаметр диафрагмы по формуле
Из графика (см. рис. 9.14) находим d = 0,575· 207 = 119 мм. Присоединение потребителей через регуляторы давления характерно для городских сетей высокого и среднего давления и для промышленных сетей. При таком присоединении регулятор, установленный у потребителя, редуцирует давление газа до необходимой величины и поддерживает его постоянным. Часто устанавливают последовательно несколько регуляторов (на заводском ответвлении, на вводе в цех, у отдельных агрегатов). Возможные колебания давления перед газоиспользующими установками в основном зависят от перепада давлений, на которые рассчитывались газопроводы, соединяющие регуляторы с газоиспользующими установками (неравномерности регуляторов обычно в расчетах не учитывают). Влияние колебания давления газа в сетях до регулятора на стабильность давления у потребителей зависит исключительно от качества регулятора. Поэтому расчетный перепад в этих сетях не находится в прямой зависимости от давления газа в точках присоединения регуляторов. Он обычно выбирается из соображений, чтобы при максимальной нагрузке сети было обеспечено минимально допустимое давление газа перед регуляторами. Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давлений в абонентском ответвлении при максимальной нагрузке и перепада в газорегуляторном пункте. В большинстве случаев перед ГПР достаточно иметь избыточное давление примерно 0,1—0,15 МПа.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
=0,39, ε = 0,8. Коэффициент Z=1, так как входное давление газа невысокое (p1<1,2 МПа) T1=273К.
— относительное сечение диафрагмы; Fд, d — живое сечение и диаметр диафрагмы; F и D — площадь сечения и диаметр газопровода.
=0,575, следовательно,