Захист газопроводів від корозії

№ ділянки	Довжина ділянки,  l, м	Кількість  приладів.,n	Коефіцієнт  одночасності дій Кsim	Розрахункова  витрата газу  Qhd    м3/год	d, ммм	Втрати тиску				Сумарні втрати Рдов+Рм.о. Па
						По довжині		На місцеві опори
						На одиницю  довжини, IПа/м	На ділянці Рдл=il,  Па	Р м.о. = %Рдов %	Р м.о,  Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
18-17	2,8	1	1	1,25	15	2,53	7,084	450	31,878	38,962
17-16	2,8	1	1	1,25	20	0,73	2,044	20	0,4088	2,4528
16-15	2,8	2	0,65	1,625	20	0,96	2,688	20	0,5376	3,2256
15-14	2,8	3	0,45	1,6875	20	1,008	2,8224	20	0,56448	3,38688
14-13	2,8	4	0,35	1,75	20	1,06	2,968	20	0,5936	3,5616
13-12,	2,8	5	0,29	1,8	20	1,11	3,108	20	0,6216	3,7296
12-11,	2,8	6	0,28	2,1	20	1,6	4,48	20	0,896	5,376
11-10,	1,1	7	0,27	2,4	25	0,6	0,66	25	0,165	0,825
10-9,	13,2	14	0,245	4,288	25	2,12	27,984	25	6,996	34,98
9-8,	0,5	21	0,234	6,143	32	1,176	0,588	25	0,147	0,735
8-7,	14,5	28	0,232	8,12	40	1,032	14,964	25	3,741	18,705
7-6,	2,2	42	0,226	11,865	40	1,826	4,0172	25	1,0043	5,0215
6-5,	50	42	0,226	11,865	40	1,826	91,3	10	9,13	100,43
5-4,	72	84	0,213	22,365	50	1,87	134,64	10	13,464	148,104
4-3,	40	126	0,184	28,98	70	0,867	34,68	10	3,468	38,148
3-2,	34	168	0,142	29,82	70	0,878	29,852	10	2,9852	32,8372
2-1,	14	210	0,1	26,25	70	0,722	10,108	10	1,0108	11,1188

∑462,59898

 

3. Підбір устаткування  газорегуляторного пункту.

3.1 Підбір газового фільтру

Фільтр  служить для очищення газів від  механічних домішок і встановлюється на вхідному патрубку перед ПЗК і  регулятором тиску.

У ГРП встановлюємо волосяний фільтр. Для забезпечення достатнього ступеня  очищення обмежують швидкість газового потоку через фільтр, яка характеризується максимально допустимим перепадом  тиску в касеті. Цей перепад  не повинен перевищувати в процесі  експлуатації 10 кПа, а після очищення або промивки 4-5 кПа.

Для вимірювання  перепаду тиску на працюючому фільтрі, застосовують дифманометри, які приєднуємо до штуцерів, наявних в корпусі  фільтру.

Визначається  пропускна спроможність фільтру  по формулі

, м³/год.

де   Q_Т – таблична пропускна спроможність фільтру, м³/год. Для фільтру ФГ – 100 Q_Т =  11000 м³/год;

ΔP –  перепад тиску у фільтрі, кПа, приймається ΔР = 2,5 кПа;

ΔР_т – табличний перепад у фільтрі, кПа, приймається ΔР_т = 5 кПа;

       Р – абсолютний  тиск газу перед фільтром, кПа, приймаємо з гідравлічного розрахунку Р=384,01 кПа;

  Р_т – табличне значення абсолютного тиску у фільтрі, приймається Р_т = =300+100 = 400 кПа

  ρ_г – щільність газу, кг/м³, ρ_г=0,732 кг/м³;

Q_грп=1970,847 м³/год.

 м³/год.

Пропускна спроможність фільтру має бути рівна  або більше витрати газу на ГРП.

Q ≥ Q_грп ,  7608,645 м³/ч > 2043,46 м³/год.

Умова виконана, приймається до установки фільтр ФГ-100.

3.2 Підбір регулятора тиску

Регулятор тиску автоматично знижує тиск газу, що протікає через нього, і підтримує його після себе постійним  на заданому рівні не залежно від  витрати або коливань тиску на вході.

Проводиться перевірка регулятора тиску РДУК2Н – 100/70.

Пропускна спроможність регулятора тиску визначається по формулі

,

де: Q_Т – таблична пропускна спроможність регулятора тиску, м³/год, приймається по [1] Q_Т = 5650 м³/год;

            Р₁ – абсолютний тиск газу перед регулятором тиску, кПа, приймається з гідравлічного розрахунку газопроводу з урахуванням втрат у фільтрі. Р₁= Р – DР_ф = 384,01-10 = 374,01 кПа;

             Р₂ – абсолютний тиск газу після регулятора тиску, кПа;

                    Р₂ = 100 + 3 = 103 кПа

             Р_1Т – табличний абсолютний тиск газу перед регулятором тиску, кПа, приймається по [1]. Р_1Т = 300 + 100 = 400 кПа

0.27 ≤ 0,5  ― отже режим закінчення є надкритичним.

 м³/год.

Для нормальної роботи регулятора тиску його максимальна  пропускна спроможність (навантаження) має бути не більше 80-85%, а мінімальна – не менше 10% від розрахункової  пропускної спроможності при заданому вхідному Р₁ і вихідному Р₂ тиску повинні виконуватися умови:

Q_min ≤ Q_ГРУ ≤ Q_mах

Q_max=0.855 ∙2671,09=2270,4265 м³/год

Q_min=0.1 ∙2671,09=267,109 м³/год

297,109 м³/ч < 2043,46 м³/ч< 2270,4265 м³/год.

Умова виконується, отже, регулятор тиску типу РДУК2Н–100/50 підходить для даного ГРП.

3.3 Підбір запобіжних клапанів

Відповідно  до правил безпеки Держміськтехнагляду в ГРУ необхідно встановлювати 2 запобіжних клапана – один запірний, інший скидний.

3.3.1. Підбір запобіжного запірного клапана (ПЗК)

Запірний  клапан встановлюється до регулятора по ходу газу і настроюється на заздалегідь  допустиме підвищення і допустиме  пониження тиску газу за регулятором. Запірний клапан призначений для  автоматичного відключення газу перед регулятором у разі різкого  підвищення або пониження тиску  газу за регулятором вище встановлених меж.

Відповідно  до Правил безпеки при кільцевих  мережах  ПЗК настроюють на спрацьовування при тиску що перевищує на 15%  максимально допустимий робочий  тиск газу в газопроводі за регулятором.

де     Р₂ – надмірний тиск газу після регулятора тиску, кПа

кПа.

кПа ― для низького тиску.

Для ПКН-100 межі налаштування при зростанні тиску 2-60 кПа, а при зменшенні тиску 0,3-3 кПа.

Приймаємо ПКН-100.

3.3.2. Підбір запобіжного скидного клапана (ПСК)

Скидною клапан призначений для запобігання  спрацьовуванню запірного клапана  при незначному підвищенні тиску  газу за регулятором. Налаштування скидного клапана проводять так, щоб він  починав спрацьовувати, тобто скидати  газ в атмосферу при тиску  в газопроводі більше, ніж нормальне  підтримуване регулятором і менше, ніж тиск, на який налаштований ПЗК.

Відповідно до Правил безпеки при  кільцевих мережах  ПСК повинно  забезпечувати відкриття при  перевищенні встановленого максимального  робочого тиску не більше ніж на 25%.

кПа.

Кількість газу, що підлягає скиданню через ПСК, визначається по формулі

м³/год.,

де Q_РД – пропускна спроможність регулятора при розрахункових вхідному і вихідному тиску газу, м³/год.

Q_пск=0,0005*2671,09=1,335 м³/ч

Фактична  пропускна спроможність пружинного клапана визначається за формулою:

 м³/год.,

де    α – коефіцієнт витрати. α = 0,6.

          F –  площа сідла рівна найменшій  площі перетину в проточній  частині мм² F=1960 мм² для ПСК-50Н;

  β – коефіцієнт, залежний  від відношення Р_вых/Р_вх. β=0,98;

  P_вых – абсолютний тиск на виході з клапана, кПа;

  Р_вх – абсолютний тиск на вході в клапан, кПа, приймається рівним тиску при максимальній межі Р_вх = 103,75 кПа;

  ΔP – втрати тиску в  клапані, кПа. DР = 0,01кПа

 м³/год

При правильно  підібраному скидному клапані повинна  виконуватися умова:

Q_ф ≥ Q_ПСК,  21,4 м³/ч > 1,335 м³/год, що задовольняє умові.

Приймається до установки ПСК-50Н.

3.4. Визначення діаметру обвідного трубопроводу (байпас)

Обвідною  трубопровід встановлюється для  постачання через нього газом  споживачів на час ревізії і ремонту  устаткування, змонтованого на основній (робочою) лінії. Діаметр байпаса приймається 57х3,0 мм. Щоб забезпечити регулювання тиску газу при роботі ГРП без регулятора на байпасі послідовно встановлюються дві засувки Д_у=50мм 30с41нж. Між відключаючими пристроями розміщується продувальна свічка 25х2,5 мм з відключаючим краном Д_у=20мм 11ч3бк. Також встановлюється манометр.

 

4. ЗАХИСТ ГАЗОПРОВОДІВ ВІД КОРОЗІЇ

4.1 Причини виникнення корозії

Для виготовлення трубопроводів, резервуарів, насосів, арматури та іншого обладнання, яке  використовують у системі транспортування  та зберігання природного і зрідженого вуглеводневого газу (ЗВГ), найбільш широко застосовуються вуглецеві та низьколеговані сталі. Строк служби і надійність роботи цього обладнання багато в  чому визначається ступенем захисту  його від поступового самовільного руйнування при взаємодії з рідкими  та газоподібними речовинами, які  оточують металеві споруди в повітрі, воді та під землею.

За механізмом протікання корозійних процесів розрізняють  два основних типи корозії; хімічну  та електрохімічну.

Хімічна корозія - це процес самовільного руйнування металів при їх взаємодії з  сухими газами і рідкими неелектролітами, що проходить за законами хімічних реакцій. При взаємодії металу з  сухими газами (повітрям, газоподібними  продуктами згорання) при високих  температурах відбувається газова хімічна  корозія, (наприклад, руйнування лопаток  турбін, контактуючих з гарячими паливними  газами, які містять сірководень  та вуглекислий газ). При взаємодії  металу з рідинами, які не проводять  електричний струм (нафта, нафтопродукти  та ін.), відбувається хімічна корозія  в неелектролітах (наприклад, руйнування внутрішніх поверхонь трубопроводів  і резервуарів, контактуючих з сирнистою  нафтою та нафтопродуктами).

Електрохімічна  корозія - це окислення металу в електропровідних середовищах, супроводжуване утворенням електричного струму. Для її протікання в корозійному середовищі необхідна  наявність розчинів електролітів. На поверхні металу одночасно протікає окислювальний (розчинення металу анодної  ділянки) і відновлювальний (електрохімічне відновлення компонентів середовища - катодні ділянки) електрохімічні процеси. За процесом електрохімічної корозії  кородує переважаюча більшість  металевих виробів (магістральні газопроводи  та споруди на них, системи газопостачання населених пунктів, металеві ємності  та резервуари). Електролітами можуть бути всілякі електропровідні рідини, частіш за все луги, водні розчини кислот, солей, газів. При зіткненні металу з електролітом іони з поверхні металу переходять в електроліт, визначаючи появу між ними електрорушійної сили. На відміну від звичайного розчину (наприклад, солі в воді), який закінчується, коли розчин стає насиченим, при розчині металу в електроліт переходять лише позитивно заряджені іони, в результаті чого електроліт, що знаходиться в контакті з металом, заряджається позитивно, а метал негативно (за рахунок електронів, що залишилися).

Залежно від корозійного середовища існують  змішані корозії під дією природних  умов (атмосфера; морська, річна, озерна вода; грунт) та промислових впливів (під дією солей, кислот, лугів).

Залежно від складу газу, матеріалу трубопроводу, умов прокладання і фізико-механічних якостей ґрунту газопроводи схильні  в тій або іншій мірі до внутрішньої  або зовнішньої корозії. Корозія  внутрішніх поверхонь труб залежить від якостей газу (підвищений вміст  у газі кисню, вологи, сірководню та ін. агресивні з'єднання). Боротьба з  внутрішньою корозією зводиться  до видалення з газу агресивних з'єднань, тобто до ретельного їх очищення.

Значно  більшими труднощами є боротьба з  корозією зовнішніх поверхонь труб, вкладених в грунт, тобто ґрунтовою корозією. Під час проектування засобів захисту металевих споруджень систем газопостачання населених пунктів береться до уваги тільки зовнішня корозія, тому що під час експлуатації внутрішня корозія не грає суттєвої ролі.

4.2. Визначення середньої густини сили захисного струму

Необхідно виконати розрахунок катодного захисту  мережі підземних газопроводів низького тиску, яка розташована на території  житлового району площею забудови 276,48 Га. Діаметри ділянок мережі встановлено  в результаті гідравлічного розрахунку. Умовно прийнято, що інші підземні інженерні  мережі (водопровід, теплопроводи тощо) та споруди на території забудови відсутні. Корозійна активність ґрунту дорівнює ρ=36 Ом ·м.