CC BY
357
ГРНТИ 73.01.77, 73.39.31; 50.05.09 В. В. Рындин
к.т.н, профессор, кафедра «Механика и нефтегазовое дело», Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан e-mail: [email protected].
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА В СИСТЕМЕ MATHCAD
При проектировании магистральных газопроводов в проектных организациях, а также в ходе выполнении дипломных и курсовых проектов в основном используются электронные таблицы (Excel). Запись программ, созданных в электронных таблицах, не является наглядной и проверить формулы и изменить их затруднительно даже самому разработчику программы. Этих недостатков лишена новая математическая система Mathcad, позволяющая записывать формулы в привычном виде, что делает её доступной для студентов и инженеров. Цель статьи — привлечь внимание проектировщиков магистральных газопроводов к использованию в своих расчётах системы Mathcad.
Разработанная программа включает следующие разделы: расчёт диаметра трубопровода и толщины его стенки; определение числа компрессорных станций и расстояния между ними; экономическое обоснование выбора диаметра трубопровода; тепловой и гидравлический расчёты трубопровода; расчёт режима работы компрессорной станции; построение линии режимов на диаграмме характеристик и графическое определение по ней характеристик выбранного центробежного нагнетателя для найденной степени повышения давления.
Ключевые слова: магистральный газопровод, система Mathcad, технологический расчёт, экономический расчёт, центробежный нагнетатель, приведённая характеристика нагнетателя.
ВВЕДЕНИЕ
При решении многих математических задач широко используется программирование в средах Fortran, Turbo Pascal, Delphi, Matlab, Maple, Mathematica и др. При этом возникает вопрос, какую систему использовать для решения поставленной задачи. В работе [1] даются следующие рекомендации по выбору компьютерной системы для решения конкретных задач:
- если требуется аналитическое решение задачи, то целесообразно использовать наиболее интеллектуальные программы - Mathematica и Maple;
- если требуется широкое использование графических образов, то лидером в этой области является система Mathematica;
- если требуется решить специальную, а не общематематическую задачу, то следует выбрать систему Matlab;
- если нужно создать документ с большим количеством математических выражений, формул, символов, то следует выбрать систему Mathcad, позволяющую наглядно вводить исходные данные, проводить математическое описание решения задачи в традиционном виде и получать результаты вычислений как в аналитическом, так и в численном виде [2, 3].
На кафедре «Механика и нефтегазовое дело» Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова широко используется система Mathcad при расчёте гидропривода [4] и проектировании магистральных нефтепроводов [5, 6], а также при расчёте двигателей внутреннего сгорания [7, 8]. Начальные сведения по работе в среде Mathcad, достаточные для создания подобной программы, даны в [9].
Ниже даётся программа расчёта магистрального газопровода (МГ) в системе Mathcad. В основу программы положен технологический расчёт магистрального газопровода, приведённый в [10].
ПРОГРАММА РАСЧЁТА МГ В СИСТЕМЕ MATHCAD
Всё ниже написанное, включая и комментарии, может составлять содержание программы расчёта - система сама определяет, где текст, а где математические выражения (для наглядности в текстовой части символы величин будем писать курсивом, а в формулах Mathcad - прямым шрифтом).
Задание. Выполнить технологический расчёт магистрального газопровода пропускной способностью Q^ = 31 млрд м3/год и протяжённостью L: = 520 км.
Ввод символа присваивания «:=» (двоеточия с равно) осуществляется нажатием клавиши с символом двоеточия «:».
Средняя температура грунта на глубине оси газопровода Тгр: = 278 К; средняя температура воздуха Т : = 283 К. Давление в конце МГ р : = 2 МПа.
Стандартные условия (СУ): рст: = 101325 Па; Тст: = 293.15 К (20 оС).
Молярная газовая постоянная R^: = 8314.51 Дж/(кмоль.К).
Удельная газовая постоянная воздуха R^ = 287 Дж/(кг.К).
Плотность воздуха при стандартных условиях
'CT
101325
1.2043 кг№
ГБ СГ ' R .т 287-293.15
Начиная с Mathcad 13, появилась возможность вывода значений величин, входящих в формулу. Для этого необходимо ключевое слово explicit с панели Symbolic (Символика) ввести в конец вычисляемой формулы, а затем после explicit через запятые ввести все величины, входящие в формулу. 1 Определение диаметра газопровода и числа КС 1.1 Расчёт физических свойств перекачиваемого газа:
Компоненты Объёмная доля
Метан СН4 Г1 : = 0.984
Этан СН. 2 6 Г2: = 0.0007
Пропан С3Н8 г3: = 0.0001
Диоксид
углерода Г4: = 0.0041
СО2
Азот N Г5: = 0.0111
Плотность при СУ, кг/м3 р1: = 0.667
р2: = 1.250
р3: = 1.833
Р4:
1.842
р5: = 1.165
Молярная масса, кг/кмоль М1: = 16.0426
М2: = 30.0694
М : = 44.0962
М • = 44.0098
М5: = 28.0134
Газовая постоянная, Дж/(кг.К) R,
R
R
= 518.277 = 276.511 = 188.554
R • = 188.924
R: = 296.805
Здесь г - индексированные переменные, матричные; индекс i ставится путём нажатия клавиши с открывающейся квадратной скобкой «[».
Плотность газа при стандартных условиях
5
Рст ■'= Ж/ri' Pi' ) = 677 кг/м1 1=1
Молярная масса смеси газов
М := ^ (Л • Щ) = 16.303 кг кмо.ть. i=i
Удельная газовая постоянная смеси
«и»
Псевдокритические температура и давление смеси:
Тпк := 155.24"(0.564 + рст) - 155.24 (0,564 + 0,677) - 192.707 К;
Рп* := 0.1773 (26.831 -рст) = 0.1773 (26.831 - 0.677) = 4.637 МПа. Относительная плотность газа по воздуху при стандартных условиях
Л - °'6"4 0.VM р,.с 1-2043
1.2 Выбор рабочего давления, типа ГПА и определение диаметра газопровода С учётом рекомендаций по проектированию в качестве рабочего давления выбираем р: = 7.5 МПа. Исходя из заданной пропускной способности газопровода (Qr = 31 млрд м3/год) и выбранного рабочего давления, по таблице 1 [10] определяем ориентировочное значение диаметра газопровода D1420: = 1420 мм. Далее для экономического обоснования выбора диаметра следовало бы взять
/— и U и /— U U U т т
ближайший меньший и ближайший больший диаметры. Но поскольку диаметра больше 1420 мм не существует, то для сравнения принимаем ближайший меньший диаметр D1220: = 1220 мм.
Оценочный коэффициент использования пропускной способности газопровода принимаем в интервале 0,85-0,9 Ки: = 0.9.
Суточная пропускная способность газопровода
О .10 .1 о
Q := Vr = = 94.368 млн м3/сут.
365 • Ки 365 ■ 0.9
Исходя из принятого рабочего давления и суточной пропускной способности, принимаем по таблице 4 [10] к установке четыре газотурбинных агрегата ГПА-Ц-16, оборудованных центробежными нагнетателями ГПА-Ц-16/76. Номинальная подача нагнетателя Qн: = 32.6 млн м3/сут. При этом нагнетатели работают параллельно, один резервный. Давления всасывания и нагнетания:
р : = 5.14 МПа, р : = 7.45 МПа.
А вс 3 А наг
Для принятых диаметров выбираем трубы Харцызского трубного завода, изготовленные по ТУ 14-3-1938-2000 из стали 10Г2ФБ. Технические характеристики труб взяты из таблицы Г.1 [11].
Нормативное сопротивление принято равным временному сопротивлению разрыва R1н: = 588 МПа; коэффициент условий работы трубопровода т: = 0.9;
коэффициент надёжности по материалу к1220: = 1.4; к1420: = 1.34;
коэффициент надёжности принимаем kn: = 1.1.
Расчётное сопротивление определяем по СТО Газпром 2-2-1-131-2007
D RlH ■ ill 588-0,9 „
R,™ -—--=--343.6МПа,
k1220-kH 1.4.1.1
R1420
k1220-kH 1.34-1 Л
Принимая коэффициент перегрузки по таблице 13* СНиП III-42-80 n: = 1.1,
находим необходимые толщины стенок труб: 5 := EJWjjmo = 1.1.7.4?.1220 = ^ ш
2(R1220 +n.p„„) 2-(343.6 11.1-7.45)
5 := в.рнаг.Р1420 = 1.1-7.45.1420 = мм 14"° 2(R14,0+u-p„ar) 2-(359.0+ 1.1-7.45)
Принимаем для труб этих диаметров соответствующие толщины (большие рассчитанных выше) по [11]: 5i220 := 15 мм, 5н20 := 16 мм. Для этих толщин находим внутренние диаметры трубопроводов: di220 := D1220 - 2- 61220 = 1220-2.15 = 1 190 мм, di := dua-HH = 1.19 м;
di42e := D1420 - 2- 5i42o = 1420-2.16 = 1388 мм, d2 := duio. Ю"3 = 1.388 м. 1.3 Определение расстояния между компрессорными станциями и числа КС Пользуясь данными таблицы 3 [10], определяем значения начального и конечного давления на линейном участке между КС:
брвых := 0.11 N411а; 5рОХл: 0.06 Ml 1а; 6рЕС := 0.12 MI 1а;
Рн : = рнаг - (брьых + брохл) = 7.45 -(0.11 + 0.06) = 7.28 МПа:
рк := рве + Дрвс = 5.14 + 0.12 =5.26 МПа. Полагая температуру газа на входе в линейный участок равной Тн: = 303 К, а в конце участка равной температуре окружающей среды ТОС: = 278 К, определим ориентировочно среднюю температуру газа на линейном участке
Т :=Т°С ~Тн =290.5 К. 43 2
Среднее давление на линейном участке газопровода
Рср
2 Л Рн +Рк
2 3
( г Л
7.28+ 5'26
7.28 + 5.26
Приведённые значения давления и температуры
. 6.324 МПа.
Р£р_б1324 _ __Тср 290.5
р 1 = " = 1.364, Т := —— = =1.507-
пр Рпк 4.637 Тпк 192.707
Коэффициент сжимаемости газа
0.0241 рв
ZC13 := 1--—-'пр-- = 0.881.
1 1 -1.68 * Тпр + 0.78 -Т^, + 0.0107 ■ Тпр
КоэффициентдинамическойвязкостиИ (Рщ> 1.364, Тщ, 1.507. рст 0.677),
С: 1 I
2
Рпр
где
30('Г1ф 1)
= 1.1221
ц:— 5.1-10 -[1 I р
(1.1- 0.25 ■ рст)] [0.037 + Тпр ■ (1 - 0.104 ■ Тпр)] • С —
= 1.221x10 J с.
Числа Рейнольдса для труб с наружными диаметрами 1220 мм и 1420 мм:
A-Q 0.5624-94.368 ____ ,_7 Re! := 17.75 - -—— = 17.75--г = 6.486x10
dru
1.19-1.221x10"
^=17.75-^1175- = 5.5б1х107
' И 1.388-1.221 х 10
Приняв эквивалентную шероховатость для новых труб кэ: = 3.10-5 м, найдём коэффициент гидравлического трения по формуле ВНИИГаза:
Аф1 =0.067-
158 2-к.
,0.2
f
Re,
= 0.067-
158
64859228.7
2-3-10 1.19
-6\
0.2
= 0.00935;
158 2 ■ к
„ Л
0.2
158
2-3-10
-б
:= 0.067- — +-^ =0.067- ---+ —--— =0.00909.
4)2 Яе2 d2 ) 155606975.6 1.388
С учётом местных сопротивлений и коэффициента гидравлической эффективности Е : = 0.95 расчётные значения X будут следующие:
Ху := 1.05
^тр! = 1.05 • 0.0093 = 0.0109
ВА ¡т 0.952
= 1.05 0.0091 = 0.0106
Ei г 0.952
Длины линейных участков между компрессорными станциями: 105.0872 • dj* ■ (р2 - р2)
105.0872 -1.195 -(7.282 -5.262)
1А ■ • 2ср ■ Тср
94.368 -0.562 - О ОП-0.881-290.5
= 47.876 км.
_ 105.0872 • d| -(р2 -р2) _ 105.087 -1.3885 ■ (7.28^ - 5.262)
= 106.234 км.
<2 *Д*л2 '2ср *ТсР 94.368 • 0.562 - 0.011 • 0.881-290.5 Длины последних перегонов при давлении в конце газопровода р = 2 МПа:
105.0872-^-(р2-р2он)
105.0872 -1.195 -(7.282 -22)
Jln.nep ■
■ А-/4 -Zcp -Тср
94.368 -0.562 ■ 0.011-0.881-290.5
92.61 км.
. 105.0872 -dj -(Рн -ркон)
105.0872 • 1.3885 -{7.282 -22)
'2п.пер ■
Q -А-Я-2 -ср
= 205.49 КМ.
Zcp-Tcp 94.368 ■ 0.562 -0.011-0.881-290.5 Расчётное и округлённое число компрессорных станций:
: Ь Ч„пер)1 520 205.493 и = ^ щ ^^ =, Ь2ст 106.234
2 Экономическое обоснование выбора диаметра магистрального газопровода Капитальные затраты в линейную часть.
Согласно П.1 [10] стоимость строительства 1 км трубопровода составляет: Ккм1 := 3 5 9 7.2-103 руб/км для сЬ = 1.19 м;
Кклй := 5280.9-103 руб/км для сЬ = 1.388 м.
Тогда: КЛ1 := Ккм1-ЬКГ6 = 3597.2.103.520.10"6 = 1861.184 млн руб:
Кд2 := К^-Ь-Ю"6 = 5280.9-103-520-10"6 = 2746.068 млн руб. Капитальные затраты на сооружение КС.
Согласно П.2 [10] для агрегата типа ГПА-Ц-16 к0 := 33.7; ^=35.6. Стоимость строительства одной КС на четыре агрегата к = 4 равна
Сет := ко + Ы = 33.7 + 35.6-4 = 176.1 млн руб. Тогда с учётом числа КС капитальные затраты на все КС будут равны: Ккс1 := Сст-щ = 176.1-10 = 1761 млн руб, Кксг := ССТ-т = 176.1 -4 = 704.4 млн руб. Полные капитальные затраты.
К1 := Кд1 + Ккс1 = 3622.184 млн руб, К2 := К^ + Кксг = 3450.468 млн руб. Стоимость эксплуатации линейной части МГ.
Согласно П.1 [10] стоимость эксплуатации 1 км МГ в год составляет: Сэл! := 161. МО3 руб/(км.год), Сэлз := 237.6-103 руб/(км.год) Тогда: Э„1 ;= СэлгЬ.Ю"6 = 161.1-10'-520 10 6 = 83.772 млн руб/год,
Эл2 Сэт-Ь-10"6 = 237.6-103-520.КГ6 = 123.552 млн руб/год. Стоимость эксплуатации всех станций.
Согласно П.2 [10] для агрегата типа ГПА-Ц-16 э0 := 6.8 и э, := 8.6. Стоимость эксплуатации типовой КС на четыре агрегата ГПА-Ц-16 равна СЭсг := з0 + э,-1 = 6.8 + 8.6-4 = 41.2 млн руб/год.
ТогдаЭкс 1 := Сэст-щ = 412 млн руб/год, Экс2 := Сэст-щ = 164.8 млн руб-год.
Полные эксплуатационные расходы:
Э| := Э„1 + Экс1 = 83.772 +412 = 495.772 млн руб/год,
Э2 := Эх2 + Эксг = 123.552 + 164.8 = 288.352 млн руб/год. Приведённые затраты, где коэффициент эффективности Е: = 0.15 год"1, 5шо := Н Кх + Эг = 0.15 3622-184 + 495.772 = 1039.1 млн руб/год,
51420 := Е-Кз + Э2 = 0.15-3450.468 + 288.352 = 805.922 млн руб/год. Таким образом, по приведённым затратам выгодным является диаметр 1420 мм и в дальнейшем расчёты ведём для этого диаметра.
3 1 т •• и и и • •
Уточненный тепловой и гидравлическим расчеты участков газопровода между компрессорными станциями
3.1 Уточнение расстояния между компрессорными станциями с учетом расхода топливного газа на собственные нужды. Для одного ГПА-Ц-16 номинальный расход топливного газа (ТГ) согласно П.6 [10] ^^тг := 6240 м3/ч.
Суточный объёмный расход топливного газа для трёх ГПА на станции
ртг := 1Цг-КГ6-24-3 = 6240-10"6-24-3 = 0.4493 млн м3/сут. Тогда объёмный расход газа по четырём участкам распределится так: (¿1: - ртг-1 = 93.919 млн м3/сут; := <3 - С>тг-2 = 93.47 млн м3/сут;
д3 ;= - д^-З = 93.021 млн м3/сут; := д - дтт-4 = 92.571 млн м3/сут. Средняя длина участка между КС определяется по формуле, где
а :=
2 _ 2 Рн Рьон 2 2 Рн Рх
7.282 - 22 7.282 - 5.262
= 1.934 (Q = 94.368, L = 520),
1:=-
/ \2 Q
Q Q2
\2
= 102.599 км.
+а
Длина каждого участка МГ:
— =103.583 км:
Qi
L := 1-
< \2 Q
= 104.581 км;
* О '
= 105.594 км: L := 1 ■ а ■ — = 206.242 км.
Qi) IqJ
Расчёт первого участка
Принимаем в качестве первого приближения значения К Тср и Zcp первого этапавычислений: d := d2 = 1.388 м, X = Ш = 0.0106, Тср = 290.5 К, Zcp := 0.881. Конечноедавлениевпервомприближении (К := 105.087, Qi = 93.92. А = 0,562)
Pki :=
"К
2
Рн
)i • А ■ "к • Z„„ ■ - Ii
л сР _^_L=5i342 Mna.
K2-d5
Для сокращения записи сразу приводим второе приближение
рк := рк2 = 5.263 МПа.
Среднее давление
РсР:=-
Рн +
P«
Рн+Рку
2 3
7.28 + -
5.263J
S
/
Приведённые значения давления и температуры
Pep 6.326 j Т
Рпр - — = 1-364,
7.28 + 5.263
290.5
= 6.326 МПа.
4.637
Удельная теплоёмкость газа
Т -
1 пр ■ j
ср
192.707
= 1.507
ср :=1.695 + 1.838-10 3 -Тср +1.96-106
Рср-0-1
= 2.727 кДж/(кг.К).
Коэффициент Джоуля-Томсона
IX 1
Г
0.98 ■ 10
v Тср
1.5
1
f
2.727
0.98-10 290.52
—1.5
= 3.709 к MIIíl
Базовый коэффициент теплопередачи для газопровода диаметром 1 м для смешанного грунта 1,27-1,34 [11]. Принимаем К1 := 1.34 Вт/(м2.К). Среднее значение коэффициента теплопередачи
Кер:- К^
1 131-' 1
dJ 11.388
0.9
= 0.998 Вт/(м2-К).
К -d
Коэффициенты
0.225 _____ __
дгд-ср и,!,
Средняя температура газа (Тн = 303, Ь = 103.583, рн = .28. рк = :>.263)
i
tcp " =2.164х10"3 км"1: А-—-= 0.896.
Тср := Тос + (Тн - Тос) ■ А -
Рн-Рк
2-at -lj р
(1 А):ч296.95 К.
ер
Уточняем значения 7пР И I := —— =-= 1.541,
р Тпк 192.707
Zcp :=1-
._ьр_ 296.95 Т
ПК
0-0241 Рпр
1 -1.68 ■ Тпр + 0.78 -Т2р +0.0107 • T^p
= 0.891
Коэффициентдинамическойвязкости и (рпр — 1.364. Тпр — 1.541, рст - 0.677)
2
Рпр
С := 1-
где
зо-(т-1)
= 1.115.
Число Рейнольдса и коэффициенты
AQi
Хтр и X (кэ-3.10 Ег = 0.95) 0.562-93.919
Re:= 17.75-^^ = 17.75--""" _ = 5.476x10'
ХЦ) := 0.067.
d-ц
158 2-кч
1.388-1.234x10 5
(12 Л,
= 0.0091, Х:= 1.05—^ = 0.0106.
е;
Яе d ,
Находим конечное давление в третьем приближении
: А
Qi -A-'k-Zfá -Т -lj
————- =5.2629 МПа, К2-Л5
что весьма близко рк, = 5.2630 МПа, поэтому среднее давление не уточняем. Конечная температура газа <Рч» = &32б, рн=7.28. рк = 5.263. а,-0.0022)
Тк: Т<к: !(ТН WV«11 I),
2 2 Рн"Рк
(1 с31'1) 291.34 К.
«■Ч^ГРср
На этом этапе уточнённый тепловой и гидравлический расчёты первого участка газопровода можно считать завершённым. 4 Расчёт режима работы КС
На компрессорных станциях установлены газотурбинные агрегаты ГПА-Ц-16, оборудованные центробежными нагнетателями ГПА-Ц-16/76.
Давление и температура газа на входе в центробежный нагнетатель:
Рве: рк - Лр*с = 5.263 - 0.120 = 5.143 МПа, Твс := Тк = 291.336 К. Значения давления и температуры, приведённые к условиям всасывания:
= Т^ :=—а£-=———= 1.512.
пр рж 4.637 Р Тпк 192.707
Коэффициент сжимаемости газа при условиях всасывания ^ : = 1)
0.0241 .Рпр
Z„„ =1-
1 -1.68'Тпр +0.78'Т2р + 0.0107 *Тцр
= 0.904
Номинальные подача и частота вращения, а также параметры приведения, для которых построены характеристики ЦН, берутся по таблице 4 [101: <3„: 32.6 млн м'/суг: п.,: 4900 мин 2ш>:= 0.888; ТПр := 288 К; Иш»: 508.2.
Плотность газа рс, требуемое число параллельно работающих нагнетателей тн и подача нагнетателя при условиях всасывания Qс\
Требуемая (расчётная) степень повышения давления
Рнаг 7-450
s :=-
Pi
5.143
= 1.45
Задаём интервал чисел частоты вращения ротора с шагом 500 мин-1 п: = 4000,4500.. 5500 (символ «..» вводится нажатием клавиши «;»). Задаём приведённые расход Qпр и относительную частоту пр в функции от п:
11 = QoP(") = »пр(11> =
4000 473.93 0.803
4500 421.27 0.903 С
5000 379.14 1.003 В
5500 344.67 1.104 А
Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией (плавная кривая ABC - линия режимов на рисунке 1). По характеристике нагнетателя определяем расчётные значения приведённых параметров. Для этого проводим горизонтальную линию из s = 1.45 до линии режимов и находим точку пересечения р. Проводя вертикальную линию через эту точку, находим CVP = 383.9 м3/мин, !>ол := 0.848 и Ninp = 389.3 кВт/(кг/м3).
Грр = 288 К; Rup = 508,2 Дж/(кг.К);
Значения расчетных величин: Znfr = 0,888; пя = 4900 мин .
320330 340 350 360 370 380 390400410 420 430440450460470480490500
320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
3ZG 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
0„,
м3/мнн
Рисунок 1 - Приведённые характеристики нагнетателя ГПА-Ц-16/76
Расчётная частота вращения вала нагнетателя
Q„ ____ 386.88
пр := пн
=4900■
-пр.р
383.9
= 4937.8 мин"1.
Расчётная внутренняя мощность, потребляемая ЦН,
N- - р ■ N-
1 " г ВС 1 пр
11,
V Пн у
= 38.246' 389.3
4937.8 4900
= 15237.6 кВт.
С учетом того, что механические потери мощности составляют порядка 1 % от номинальной мощности ГТУ, определяем мощность на муфте привода Ne := Ni + 150 = 15237.6 + 150 = 15387.6 кВт. По таблице 5 [10] для ГПА-Ц-16 выбираем: NeHOM := 16000 кВт: kN := 0.95: kt := 2.8: ТВ0з.н := 288 К. Располагаемая мощность ГТУ (Т„ = 283)
N -N -к
е.рас ■ ejHOM
l-kt-
Т -Т
Т5 -1- TJ
Л
V
15951.9 кВт.
J
Проверяем условие ]\Ге = 15387.6 < Ne.pac = 15951.9. Оно выполняется. Температура газа на выходе
к-1 1.31-1
Ь-Пшл 1.310.848
Тнаг:=Твс-ер = 291.336 ■ 1.449 =323.1 К.
ВЫВОДЫ
Создана программа технологического расчёта магистрального газопровода в системе Mathcad. Данная программа может быть использована как в курсовом и дипломном проектировании, так и в проектных организациях при проектировании и исследовании режимов работы газопроводов. Преимущество данной программы перед другими программами заключается в её доступности и возможности любому пользователю изменять её отдельные блоки без изучения логики традиционного программирования.
Программа апробирована на примере расчёта магистрального газопровода, изложенного в [10]. Результаты расчёта в пределах 1 % совпадают с приведёнными в примере.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Половко, А. М. Mathcad для студента / А. М. Половко, Н. В. Ганичев. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006. - 336 с. : ил.
2 Кирьянов, Д. В. Mathcad 13. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006. - 608 с. : ил.
3 Макаров, Е. Г. Инженерные расчёты в Mathcad 15. - СПб. : Питер, 2011. - 400 с. : ил.
4 Хайбулина, Р. Ф., Рындин, В. В. Автоматизированный расчёт гидропривода с использованием системы MathCAD // Наука и техника Казахстана. - 2010. - № 4. - С. 109-119.
5 Рындин, В. В., Абитова, Д. М. Расчёт магистрального нефтепровода по четырём вариантам в системе Mathcad // Вестник ПГУ. Энергетическая серия. - 2016. - № 2. -С. 152-163.
6 Рындин, В. В., Сиюнич, Р. Н. Исследование и расчёт магистрального нефтепровода в системе Mathcad // Наука и техника Казахстана. - 2017. - № 3-4. - С. 72-84.
7 Рындин, В. В., Шалай, В. В., Макушев, Ю. П. Расчёт цикла бензинового двигателя в системе Mathcad // Вестник СибАДИ. - 2013 - № 6(34). - С. 91-98.
8 Рындин, В. В., Шалай, В. В., Макушев, Ю. П. Расчётные исследования кинематики и динамики рядного бензинового двигателя в системе Mathcad // Вестник СибАДИ. - 2014 -№ 1 (35). - С. 97-103.
9 Макушев, Ю. П. Интегральное и дифференциальное исчисления в приложении к технике : монография / Ю. П. Макушев, Т. А. Полякова, В. В. Рындин, Т. Т. Токтаганов. - Павлодар : Кереку, 2013. - 330 с. : ил.
10 Белицкий, В. Д. Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов : методическое пособие / В. Д. Белицкий, Ломов С. М. - Омск : ОмГТУ, 2011. - 65 с. : ил.
11 Типовые расчёты при сооружении и ремонте газонефтепроводов: учеб. пособие / Быков, Л. И. [и др.]. - Санкт-Петербург : Недра, 2006. - 824 с. : ил.
Материал поступил в редакцию 14.02.18.
В. В. Рындин
Магистральдьщ газ к^бырын Mathcad жYЙесiнде технологияльщ есептеу
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекеттж университет^ Павлодар к., 140008, Казахстан Республикасы.
Материал баспаFа 14.02.18 тYстi.
V. V. Ryndin
Technological calculation of the main gas pipeline in the Mathcad system
S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan.
Material received on 14.02.18.
Дипломдъщ жобалау уйымдарында, сондай-ац магистральдьщ газ цубырларын жобМагистральдъщ газ цубырларын жобалау уйымдарында жобалау кезшде, сондай-ац дипломдыц жэне курстыц жобаларды орындау кезшде электрондыц кестелер (Excel) цолданылады. Электрондыц кестелерде жасалган багдарламаларды жазу визуалды емес жэне формулаларды тексеру, тiптi багдарламаны эзiрлеушiге взгерту циын. Бул кемшШктер математикалыц жуйешц жаца математикалыц жуйестен айырылады, ол формулаларды эдеттегi турде жазуга мумкшдж бередi, бул студенттер мен инженерлерге цол жетiмдi етедi. Мацсаты — магистральдыц газ цубырларын жобалаушылардыц назарын есепке алу жуйестде Mathcad жуйест пайдалануга аудару.
Эзiрленген багдарлама келе& бвлiмдерден турады: кубырдыц диаметрш есептеу жэне оныц цабыргасыныц цалыцдыгы; компрессорлъщ станциялардыц санын жэне олардыц арасындагы цашыцтыцты аныцтау; кубырдыц диаметрш тацдаудыц экономикалыц нег1здеме^; кубырдыц жылу жэне гидравликалыц есептерi; компрессорлыц станцияныц жумыс режимш есептеу; сызба сызыгыныц тэн диаграммасында цурылысы жэне цысымныц улгаю дэрежеЫ ушш тацдалган ортадан тепкш комперссорлы сипаттамаларын графикалыц аныцтыгын айцындау.
At design of the main gas pipelines in the design organizations and also in the course implementation of degree and academic year projects spreadsheets (Excel) are generally used. The record of the programs created in spreadsheets isn't evident, it is difficult to check formulas and to change them even to the developer of the program. There are no such shortcomings tin he new mathematical Mathcad system, allowing to write down formulas in a habitual look that makes it available for students and engineers. The purpose of the articke is to draw attention of designers of the main gas pipelines to use of the Mathcad system in the calculations. The developed program includes the following sections: calculation of diameter of the pipeline and thickness of its wall; definition of the number of compressor stations and distance between them; economic justification of the choice of diameter of the pipeline; thermal and hydraulic calculations of the pipeline; calculation of working hours of compressor station; creation of the line of the modes on the chart of characteristics and graphic definition of characteristics on the chosen centrifugal supercharger for the found extent of increase in pressure.
