Оценка возможности возникновения каскадного режима развития аварии в местах пересечения технических коридоров магистральных газопроводов

Интерполирование этих результатов применительно к рассматриваемым в настоящей работе условиям: тепловой поток q= 135 кВт/м2 показывает, что возможное разрушение за счет внутреннего давления может произойти через 5,2 мин [5].

Расчет интенсивности истечения и количества выбрасываемого газа при разрушении газопровода

Расчеты интенсивности истечения и количества выбрасываемого газа при разрушении газопровода осуществлялись с помощью данных, представленных в приложении В. При этом расчеты интенсивности истечения газа при разрыве магистрального газопровода (МГ) выполнены отдельно для аварийных потоков из двух концов разрушенного газопровода, то есть рассматривались два аварийных участка: верхний (от нагнетающей КС до точки разрыва) и нижний (от точки разрыва до принимающей КС).

Модель разрыва участка на перегоне между компрессорными станциями КС1 и КС2 представлена на рисунке 18.

Давление Р0 в момент аварии в точке разрыва газопровода рассчитывалось по формуле (4):

, Па (4)

где Рн, Рк – давления в начале и в конце газопровода до его разрыва, Па.

Рисунок 6. Схема фрагмента магистрального газопровода:

х1, х2 – расстояния от места разрыва до ближайших линейных кранов (аварийные секции 1 и 2), м; L – расстояние между компрессорными станциями, м; L1, L2 – расстояние от места разрыва до КС1 и КС2 (аварийные участки 1 и 2), соответственно, м; Л1, Л2 – линейные краны

Начальный критический массовый расход газа рассчитывался по формуле (5):

, кг/с (5)

где - коэффициент сжимаемости газа в критическом сечении (принимался равным 1);

d0 – внутренний диаметр трубы, м;

k – показатель адиабаты газа;

R – газовая постоянная, Дж/(кг∙К);

- средняя температура, К.

Расход газа при времени, большем 0,1 с после разрыва газопровода, для первого аварийного участка определялся по формуле (6):

(6)

где tЛ – время от момента разрыва до отключения линейного крана, с (принималось 360 с);

Мн – масса газа, истекающего в адиабатическом режиме, кг.

Мг – масса газа, находящаяся в аварийном участке газопровода до аварии, кг.

, (7)

, (8)

, (9)

где - постоянная времени, с;

а0 – скорость звука в газе до разрыва, м/с;

λ – коэффициент гидравлического сопротивления;

- коэффициент сжимаемости газа до разрыва, при и ;

и - средние значения давления и температуры для первого аварийного участка газопровода, Па и К.

, (10)

где Мкс - масса газа, которая нагнетается в аварийный участок газопровода компрессорной стацией до момента отсечения аварийного участка, кг (знак + применяется при расчете в первом аварийном участке газопровода, знак – используется при расчете во втором аварийном участке):

, (11)

где – Gкс – производительность газопровода в нормальном режиме его эксплуатации, кг/с;

t21 – время от момента аварии до момента полного закрытия станционного охранного крана на нагнетательной компрессорной станции, с.

, (12)

Масса газа, выброшенного из аварийной секции до закрытия крана на линейной части газопровода рассчитывалась по формуле (13):

, кг (13)

Расход газа на момент закрытия линейного крана Л1 определялся из выражения (14):

, кг/с (14)

Расход газа для аварийной секции 1 после закрытия крана Л1 на линейной части:

, кг/с (15)

где εх – постоянная времени, с (16):

, (16)

где ах – скорость звука в отсеченной секции на момент времени t12 , м/с (17):

, (17)

где - средняя температура в отсеченной секции от линейного крана до места разрыва на момент времени tЛ.

Полная масса газа, выброшенного из первого аварийного участка (18):

М1 = М11 + М12 , кг (18)

где М12 – масса газа из первой аварийной секции после закрытия линейного крана Л1, кг (19):

, (19)

Для второй отсеченной секции длиной х2 расчет производился аналогичным образом.

Для расчетов выбран газопровод Ямбург - Елец 1 между КС Новокомсомольская (КС-20) и КС Новопелымская. В данном случае L1 = 20 км, L2 = 80 км, х1 =18 км, х2 =18 км.

Кроме того, чтобы определить возможные последствия аварийного разрушения при минимальном расстоянии линейных кранов от мест пересечения технических коридоров проводились расчеты при х1 =1 км, х2 =1 км.

Результаты расчетов представлены в таблицах 6,7 и на рисунке 8.

Таблица 6

Интенсивность истечения газа при разрушении газопровода Ямбург- Елец 1