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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(chǔ)氣調(diào)峰時(shí)。動(dòng)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(dòng)力學(xué)理論并根據(jù)氣體管路中流體的運(yùn)動(dòng)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(shí)。按水平管公式計(jì)算誤差很小，可忽略不計(jì)，此時(shí)可采用水平管基本公式 1，計(jì)算，但是在輸氣壓力較高時(shí) 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(shí) 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(shí)。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(hào)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(shí).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(shí)、ρG.60、3kg、m3。高差為1000m時(shí)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(hào)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(shí)、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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)E值較高,當(dāng)管壁粗糙度和清潔程度相同時(shí) 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(shí)、E值為0,8、0。9 大于800mm時(shí),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(chǔ)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(dòng)態(tài)計(jì)算、應(yīng)提供一個(gè)波動(dòng)周期內(nèi)每小時(shí)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(shí)間.時(shí)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，