Допустимые скорости газов в трубопроводах
1) Распространяются ли требования пункта 3.38 СП 42-101-2003 касательно скорости движения газа в газопроводе на трубопровод отвода паров на установку улавливания (УРП) углеводородных газов с железнодорожной эстакады налива бензина (состав газа: 48% воздух, 48% углеводороды, 2% бензол)?
2) Какие нормативные документы следует использовать для выбора рекомендуемой скорости потока (жидкости/газа) в трубопроводе на объектах нефтепереработки?
Если в нормативных документах нет этих сведений, то каким образом следует выбирать диаметр трубопроводов?
1. Согласно пункту 1.1 свода правил СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб», положения данного СП распространяются на вновь сооружаемые и реконструируемые газораспределительные системы, нормы и правила на проектирование и строительство которых регламентированы СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы».
Во «Введении» к СНиП 42-01-2002 указано, что настоящие строительные нормы и правила содержат технические требования, обязательные при проектировании и строительстве новых и реконструируемых газораспределительных систем, предназначенных для обеспечения природным и сжиженным углеводородными газами потребителей, использующих газ в качестве топлива, а также внутренних газопроводов, и устанавливают требования к их безопасности и эксплуатационным характеристикам, соответственно пункт 3.38 СП 42-101-2003, ограничивающий скорость движения газа в газопроводах распределительных сетей с учётом шумового воздействия, как и данный свод правил в целом, на объекты нефтепереработки не распространяется.
2. а) Требования по ограничению скорости истечения и движения нефтепродуктов по трубопроводу устанавливаются в целях защиты от статического электричества.
Для предприятий химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности действуют «Правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности».
Пункт II-5-1 «Правил» гласит:
«Если в трубопроводах и технологической аппаратуре исключена возможность образования взрывоопасных концентраций паровоздушных смесей (герметизированная аппаратура, не содержащая окислителей, аппаратура и коммуникации под избыточным давлением или заполненные инертными газами или парами), скорости транспортировки жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты не ограничиваются.
В остальных случаях скорость движения жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты необходимо ограничивать таким образом, чтобы заряд, приносимый в приемную емкость (аппарат) с потоком жидкости, не мог вызвать с ее поверхности искрового разряда с энергией, достаточной для воспламенения окружающей среды.
Допустимые скорости движения жидкости по трубопроводам и истечения их в аппараты (емкости, резервуары) устанавливаются в каждом отдельном случае в зависимости от свойств жидкости, диаметра трубопровода и свойств материалов его стенок, а также других условий эксплуатации. При этом следует учитывать следующие ограничения скорости транспортировки и истечения жидкостей:
- для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 105 ом·м — до 10 м/сек;
- для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 109 ом·м — до 5 м/сек;
- для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением более 109 ом·м допустимые скорости транспортировки и истечения устанавливаются для каждой жидкости отдельно;
- в качестве предельно допустимой устанавливается скорость, при которой (при данном диаметре трубопровода) потенциал на поверхности жидкости в приемной емкости не превосходит предельно допустимого (см. приложение 10);
- заведомо безопасной скоростью движения и истечения этих жидкостей является 1,2 м/сек при диаметрах трубопроводов до 200 мм».
б) Аналогичные требования содержатся в разделе 4 Рекомендаций ВНИИПО МЧС России 2007 г. «Сливоналивные эстакады для легковоспламеняющихся, горючих жидкостей и сжиженных углеводородных газов. Требования пожарной безопасности»:
«Наливные устройства для налива легковоспламеняющихся и маловязких жидкостей должны быть оборудованы центробежными, а для налива масел и других вязких горючих жидкостей — роторными насосами.
Допустимая скорость истечения и движения нефтепродуктов по трубопроводу определяется в зависимости от объемного электрического сопротивления и зависит от свойств наливаемого продукта, диаметра трубопровода наливного устройства и свойств материалов его стенок. Она не должна превышать (см. прил. 2 — 5):
- для продуктов с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 105 Ом·м — 10 м/с;
- для продуктов с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 109 Ом·м — 5 м/с.
Для продуктов с удельным объемным электрическим сопротивлением более 109 Ом·м допустимые скорости истечения и транспортировки устанавливаются для каждого продукта отдельно, безопасная скорость движения и истечения этих продуктов составляет 1,2 м/с при диаметрах трубопроводов до 200 мм.
Ограничение максимальной скорости налива легковоспламеняющихся и горючих жидкостей до безопасных пределов обеспечивается перепуском части продукта во всасывающий трубопровод насоса.
Требования данного пункта следует рассматривать совместно с требованиями Правил защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Начальное заполнение цистерн нефтепродуктами следует производить со скоростью в трубопроводе не более 1 м/с до момента затопления конца загрузочной трубы на 0,4 — 0,5 м.
При необходимости транспортирования нефтепродуктов со скоростью, превышающей указанные выше, следует применять нейтрализаторы или релаксационные емкости ГОСТ 1510-84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение».
3. Требования к минимальной скорости движения в трубопроводах газов и паров Правилами защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности не установлены (см. пункт I-2-1 «Правил»), эти скорости определяются технологическими требованиями.
Мероприятия по предотвращению опасных искровых разрядов при движении газов и паров предусмотрены главой II-6 «Правил», а именно:
«II-6-1. Для предотвращения возникновения опасных искровых разрядов при движении горючих газов и паров в трубопроводах и аппаратах необходимо всюду, где это технологически возможно, принимать меры к исключению присутствия в газовых потоках твердых и жидких частиц.
II-6-2. Конденсация паров и газов при большом перепаде давлений вызывает сильную электризацию газовых струй при истечении их через неплотности. Это требует повышенного внимания к герметизации оборудования, содержащего горючие пары и газы под высоким давлением.
II-6-3. Не допускается присутствие в газовом потоке незаземленных металлических частей и деталей оборудования.
Отвод зарядов из газового потока путем введения в него заземленных металлических сеток, пластин, рассекателей, коаксиальных стержней и т. п. устройств не рекомендуется» (см. также главы 2.3 и 2.6 РД 39-22-113-78 «Временные правила защиты от проявлений статического электричества на производственных установках и сооружениях нефтяной и газовой промышленности»).
Рекомендуем обратить внимание на следующие документы:
РТМ 6-28-007-78 «Допустимые скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения в емкости (аппараты, резервуары)».
РТМ II-2-67 «Руководящие материалы по выбору диаметра трубопроводов. Оптимальные скорости в трубопроводах».
Допустимые скорости газов в трубопроводах
knmdk
Просмотр профиля
Группа: New
Сообщений: 11
Регистрация: 6.12.2012
Пользователь №: 173322
Разъясните, пожалуйста, следующий момент.
В СП 42-101-2003 сказано:
«3.38 При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не более 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления.»
ЕСЛИ при разработке расчетной схемы газоснабжения сети низкого давления (0,003 МПа) по формулам (3)-(11) из СП 42-101-2003 и формуле (13) Приложения 5 СНиП 2.04.08-87 на отдельных участках (заданного диаметра) сети скорость газа превышает 7 м/с (составляет 11 м/с и 8-9 м/с), но у всех потребителей минимально допустимое для функционирования оборудования давление (0,002 МПа) соблюдено, ТО:
а) это означает, что нужный поток газа (м3/ч) не пройдет через этот участок повышенной скорости при давлении 0,003 МПа (минус небольшие потери до начала участка с повышенной скоростью) и таким образом у потребителей не будет нужного давления и кубометров газа?
б) это значит, что на этом участке сети должно быть не низкое, а среднее давление, чтобы в конце участка было расчетное давление, и далее снова пункт «а»
в) это значит лишь повышенный шум трубы и нужное число кубометров через трубу пройдет, то есть все в порядке?
Если правильное объяснение под пунктом «в», то расскажите дальше:
1. Какая связь между давлением в трубе и скоростью движения газа?
2. Работает ли в газовой трубе уравнение Бернулли и его суть «Давление жидкости (газа), текущей по трубе, меньше там, где скорость её течения больше, и, наоборот, где скорость течения жидкости (газа) меньше, давление там больше.»
3. Каково тогда обоснование с точки зрения физики того, что если в трубу Ду50 длиной 1 км при давлении 0,003 МПа подать 2000 м3/ч газа с расходом в конце трубы 2000 м3/ч, то давление в конце трубы будет 0 МПа, то есть газа не будет, хотя скорость газа будет 139 м/с?
4. Где можно прочитать, каким образом и на основании каких формул были высчитаны данные для п. 3.38 из СП 42-101-2003? Другими словами, почему именно при давлении не больше 0,003 МПа скорость газа не должна быть больше 7 м/с, и что будет, если она превысит 7 м/с?
Вопросы немного перекликаются друг с другом. Очень надеюсь на ответы, это правда важно.
knmdk
Просмотр профиля
Группа: New
Сообщений: 11
Регистрация: 6.12.2012
Пользователь №: 173322
Почитал книжку «Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов» за авторством Белицкого В.Д. и написал вывод с ответами на свои вопросы. Расчеты приведены в книге. Вывод прошу покритиковать:
Перемещение газа по трубопроводу связано с преодолением сил трения, что приводит к снижению его давления. При снижении давления плотность газа уменьшается и при постоянном массовом расходе это приводит к увеличению объемной производительности и скорости течения газа (*).
Возрастание скорости течения газа сопровождается увеличением потерь давления на преодоление сил трения и переходом части потенциальной энергии в кинетическую.
Таким образом, при известном расходе и бесконечно высокой скорости газа (бесконечно малом диаметре газопровода) потери давления на преодоление сил трения рано или поздно достигнут величины начального давления, и в конечной точке газопровода давление будет равно нулю.
Так как при известном расходе скорость движения газа увеличивается с уменьшением диаметра газопровода, можно объяснить потерями давления на преодоление сил трения, почему в конце очень длинного и тонкого газопровода с большим расходом давление будет равно нулю.
Далее получаем, что скорость движения газа по трубе не является прямым и главным критерием подбора внутреннего диаметра газопровода в промышленном помещении и для подземных газопроводов (когда уровень шума НЕ важен). И при условии соблюдения в конечной точке газопровода минимального необходимого давления скорость газа может значительно превышать значения 7, 15, 25 м/с (для категорий сетей соответственно).
Кроме этого, при малой длине газопроводной трубы потери так же будут незначительные даже при очень высокой скорости потока газа. Благодаря этому принципу внутри ГРУ/ГРПШ используются трубы Ду50.
В заключение, можно сделать вывод о том, что при движении газа по участкам между контрольными точками потери давления на единице длинны трубопровода возрастают и линия изменения давления газа по длине участка не будет прямой.
Примечание (*)
Кроме расчетов из книги, это частично объясняется и уравнением Бернулли: «Давление жидкости (газа), текущей по трубе, меньше там, где скорость её течения больше, и, наоборот, где скорость течения жидкости (газа) меньше, давление там больше».
Dima75
Типичные скорости (практические скорости) потока воздуха, газов и водяного пара в трубопроводах и вентиляционных газоходах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях.
Типичные скорости (практические скорости) потока воздуха, газов и водяного пара в трубопроводах и вентиляционных газоходах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях.
Комфортной (не вызывающей излишней коррозии / эрозии или шума в трубопроводах) считается скорость до 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления (для простоты — «без серьезного приборного давления», «с приборным порядка единиц атмосфер», «с приборным давлением выше 3 бар»). Приемлемой на практике (уже будет шумно)- до 50-100 м/с. А практически встречающиеся скорости см. в таблице ниже:
Дополнительная информация: «. Скорость потока учитывается только для определения диаметра трубопровода. При неправильном выборе диаметра (скорость потока для: жидкой среды от 3 до 10 м/с; газообразной — свыше 20 м/с) будет наблюдаться повышенная вибрация трубопровода и образование статического электричества. Кавитация от скорости не зависит, а только от перепада давления и давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости.» ТПА номер 5(86) 2016 г — Якименко В.К. ЗАО «ТюменьВНИПИнефть»
Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно — другие подразделы данного раздела:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Источник https://www.normacs.info/answers/3565
Источник http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=81597
Источник https://dpva.ru/Guide/GuideTricks/PressureLoss/GasesSpeeds/
