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3。3,工藝計(jì)算與分析3 3,1,設(shè)計(jì)和計(jì)算所需的主要基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù).是由管道建設(shè)單位根據(jù)工程建設(shè)條件和任務(wù)提出的，本條所列舉的各項(xiàng)資料是輸氣管道設(shè)計(jì)和計(jì)算必不可少的,不具備這些資料和數(shù)據(jù)。管道輸氣工藝設(shè)計(jì)便無法進(jìn)行，在有壓氣站的輸氣管道工藝計(jì)算中,沿線自然環(huán)境條件，如站場海拔高程.大氣壓、環(huán)境溫度、沿線土壤傳熱系數(shù)等。都是必備的資料。當(dāng)要利用管道儲氣調(diào)峰時,動態(tài)模擬計(jì)算還需要用戶的用氣特性曲線和數(shù)據(jù)。3.3,2.輸氣管道工藝計(jì)算采用輸氣管道基本公式,是考慮到管道設(shè)計(jì)中計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)階段已有條件進(jìn)行復(fù)雜和更加精確的計(jì)算 本規(guī)范公式系按氣體動力學(xué)理論并根據(jù)氣體管路中流體的運(yùn)動方程,連續(xù)性方程和氣體狀態(tài)方程聯(lián)立解導(dǎo)而得,其結(jié)果可由下列基本方程表達(dá),假定dh、0作為水平管系 則上述表達(dá)式可用下列方程表示 再將上述方程經(jīng)計(jì)算和簡化、即得計(jì)算水平管的基本公式如下.當(dāng)輸氣管道沿線地形平坦、任意兩點(diǎn)的相對高差小于200m.輸氣壓力不高時 按水平管公式計(jì)算誤差很小?？珊雎圆挥?jì)、此時可采用水平管基本公式，1。計(jì)算 但是在輸氣壓力較高時.即使相對高程小于200m 氣柱造成的壓力也較大、如在6，4MPa壓力下。相對密度0,6的天然氣200m氣柱造成的壓力達(dá)0 1MPa、為了說明式.1.的使用條件，條文中增加了 不考慮高差影響時、的限制條件、當(dāng)輸氣管道沿線地形起伏.任意兩點(diǎn)的相對高差大于200m對輸氣量有影響時,應(yīng)按式、2。計(jì)算 將長度為L的輸氣管道視為由數(shù)段高差不同且坡度為均勻向上或向下的若干直管管段組成，設(shè)各管的長度為L1，L2，L3，Ln，壓力為PH，P1、P2 P3。PK、高程為hH h1.h2.h3 hK、如設(shè)起點(diǎn)高程為hH，0.則各直線管段的高差為，h1.h1.hH,h2。h2。h1。h3，h3.h2、h hK hH 通過上述基本方程進(jìn)行運(yùn)算和簡化后則可得下式 式中，qv，氣體的流量，P0 0.101325MPa。T0.293K，m2,d，C。計(jì)算常數(shù)、C,πT0Ra.4P0 其中 T0 293K,Ra為空氣的氣體常數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 Ra.287。1m2.S2 K。P0,0。101325MPa PH PK.計(jì)算管段起點(diǎn)和終點(diǎn)壓力 MPa α。系數(shù) m.1,其中,g為重力加速度 取9。81m,s2,Ra為空氣的氣體常數(shù) 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下.Ra。287、1m2，S2。K.h，計(jì)算管段起點(diǎn)和終點(diǎn)間高差.m、d、管道內(nèi)徑.cm λ。水力摩阻系數(shù)。Z 氣體壓縮因子，氣體相對密度、T.氣體溫度,K.n，輸氣管道計(jì)算管段內(nèi)按沿線高差變化所劃分的計(jì)算段數(shù).hi，hi，1，各劃分管段終點(diǎn)和起點(diǎn)的標(biāo)高,m,Li 各劃分段長度、km,式、1。和式 2、中各參數(shù)符號的計(jì)量單位除說明之外.見表1。當(dāng)各參數(shù)單位予以給定時。可得C值、見表1、表1.式.2。分子中、1。a，h，一項(xiàng)表示輸氣管道終點(diǎn)與起點(diǎn)的高差對流量的影響、分母中一項(xiàng)表示輸氣管沿線地形。沿線中間點(diǎn)的高程,對流量的影響、天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下。假設(shè)ρG、0 7kg，m3.100m氣柱相當(dāng)壓力為700Pa,可以忽略不計(jì)、但在地形起伏，高差大于200m的情況下,造成輸氣量誤差較大。則不能忽略.如壓力為7.5MPa 壓縮因子為0、87時,ρG。60,3kg.m3.高差為1000m時即相對于0.603MPa的壓力。這樣的壓力就不能忽略 因此、凡是在輸氣管線上出現(xiàn)有比管線起點(diǎn)高或低200m的點(diǎn).就必須在輸氣管道水力計(jì)算中考慮高差對輸量的影響,將式。3、3。2 1,和式。3、3 2,2、按法定符號和法定計(jì)量單位進(jìn)行轉(zhuǎn)換,則得本規(guī)范正文中所列的公式。當(dāng)輸氣管道中氣體流態(tài)為阻力平方區(qū)時，根據(jù)目前我國冶金,制管.施工及生產(chǎn)管理等狀況，工藝計(jì)算推薦采用附錄A給出的公式、原為Panhandle、B式，附錄A公式中引入一個輸氣效率系數(shù)E 其定義為 式中。Qφ 氣體實(shí)際流量,m3,d。Q。氣體計(jì)算流量.m3，d，輸氣效率系數(shù)E等于輸氣管道實(shí)際輸氣量與理論計(jì)算輸氣量之比，表明管道實(shí)際運(yùn)行情況偏離理想計(jì)算條件的程度 設(shè)計(jì)時選取E值應(yīng)考慮計(jì)算條件與管道實(shí)際運(yùn)行條件的差異，以保證運(yùn)行一段時間后管道實(shí)際輸氣量能滿足設(shè)計(jì)任務(wù)輸氣量。美國一般取E。0。9.0，96 E值的大小主要與管道運(yùn)行年限 管內(nèi)清潔程度、管徑大小、管壁粗糙情況等因素有關(guān) 若氣質(zhì)控制嚴(yán)格,管內(nèi)無固 液雜質(zhì)聚積 內(nèi)壁光滑無腐蝕時E值較高.當(dāng)管壁粗糙度和清潔程度相同時，大口徑管道相對粗糙度較小 故E值比小口徑管道高,我國管道施工水平及氣體的氣質(zhì)控制與世界先進(jìn)水平尚有差距，運(yùn)行條件與設(shè)計(jì)條件也不盡相符,本規(guī)范推薦輸氣管道公稱直徑為300mm，800mm時.E值為0,8 0 9,大于800mm時 E值為0、91,0。94，3.3，4。由于輸氣管道工程規(guī)模擴(kuò)大 系統(tǒng)復(fù)雜性提高,供氣范圍大 對供氣可靠性的要求提高，不穩(wěn)定工況對安全 平穩(wěn)供氣影響很大，不穩(wěn)定工況主要來自供用氣的不均衡性和管道系統(tǒng)故障、如管線破裂漏氣，壓縮機(jī)組故障停運(yùn)等。為了分析不穩(wěn)定工況對供氣可靠性的影響。需要模擬各種不穩(wěn)定工況條件下各節(jié)點(diǎn)工藝參數(shù)和儲氣量，以便分析管道的供氣和調(diào)峰能力 事故自救能力和應(yīng)采取的對策。對用氣不均衡性的動態(tài)計(jì)算。應(yīng)提供一個波動周期內(nèi)每小時用氣量的變化數(shù)據(jù)、或負(fù)荷系數(shù) 一般以一周為一周期.如果是事故工況，主要是計(jì)算出管道能維持供氣的時間,時間長短隨事故地點(diǎn)。事故性質(zhì)而變化.故條文中對計(jì)算周期不作具體規(guī)定、3。3，5，目前我國輸氣管道工藝分析主要借助軟件計(jì)算.由于輸氣工藝分析計(jì)算的軟件較多.如有國際知名公司開發(fā)的,也有自主開發(fā)的軟件 因此要求在使用前需經(jīng)工程實(shí)踐驗(yàn)證.以保證計(jì)算結(jié)果的可靠性。