Calculul hidraulic rezultat din repartizarea resurselor din import pe directii si scopuri, luand in considerare debitele repartizate si presiunile necesare realizarii obiectivelor propuse

CALCULUL HIDRAULIC REZULTAT DIN REPARTIZAREA RESURSELOR DIN IMPORT PE DIRECTII SI SCOPURI, LUAND IN CONSIDERARE DEBITELE REPARTIZATE SI PRESIUNILE NECESARE REALIZARII OBIECTIVELOR PROPUSE

Repartizarea debitului pe directia Satu Mare - Arad - Timisoara

Calculul hidraulic pe tronsonul Satu Mare - Oradea

determinarea presiunii in Oradea se face cu formula :

Unde :

P₁ - presiunea in Satu Mare P₁= 65+1=66 bara

P₂ - presiunea in Oradea ce trebuie calculat

L - lungimea conductei L = 139 km

D - diametrul conductei D = 59,37 cm

Din STAS rezulta un diametru al conductei de 24

Q - debitul transportat

Q = 2.700.000 m³ / zi + 1.500.000 m³ / zi + 1.500.000 m³ / zi

Q = 6.700.000 m³ / zi : 24 = 279.166 m³ / h

P₂² = 66² - 1465

P₂² = 2891

P₂ = 53,76 bara

Calculul hidraulic pe tronsonul Oradea - Arad

determinarea presiunii in Arad se face cu formula :

P₁ - presiunea in Oradea P₁ = 53,76 bara

P₂ - presiunea in Arad ce trebuie calculata

L - lungimea conductei L = 106 km

D - diametrul conductei D = 59,37 cm

Din STAS rezulta un diametru al conductei de 24

Q - debitul transportat

Q = 6.700.000 - 1.500.000 = 5.200.000 m³ / zi

Q = 5.200.000 m³ / zi = 216.666 m³ / h

P₂² = 53,76² - 673

P₂² = 2217

P₂ = 47,08 bara

Calculul hidraulic pe tronsonul Arad - Recas

determinarea presiunii in Arad se face cu formula :

P₁ - presiunea in Arad P₁ = 47,08

P₂ - presiunea in Recas ce trebuie calculata

L - lungimea conductei L = 40,5 km

D - diametrul conductei D = 59,37 cm

Q - debitul transportat

Q = 5.200.000 m³ / zi - 1.000.000 m³ / zi = 4.200.000 m³ / zi

Q = 4.200.000 m³ / zi : 24 = 175.000 m³ / h

P₂² = 47,08² - 167

P₂² = 2049

P₂ = 45,27 bara

Calculul hidraulic pe tronsonul Recas - Timisoara

determinarea presiunii in Timisoara se face cu formula :

P₁ - presiunea in Recas P₁ = 45,27 bara

P₂ - presiunea in Timisoara ce trebuie calculata

L - lungimea conductei L = 23,7 km

D - diametrul conductei D = 59,37 cm

Q - debitul transportat

Q = 4.200.000 m³ / zi = 175.000 m³ / zi

P₂² = 47,08² - 167

P₂² = 45,27 - 98,18

P₂² = 1951,19

P₂ = 44,17 bara

Repartizarea debitului pe directia Timisoara - Bar

Calculul hidraulic pe tronsonul Timisoara - Bar

determinarea presiunii in Bar se face cu formula :

P₁ - presiunea in Timisoara P₁ = 47,08

P₂ - presiunea in Bar, ce trebuie calculata

L - lungimea conductei L = 40 km

D - diametrul conductei D = 59,37 cm

Q - debitul transportat

Q = 4.200.000 m³ / zi - 1.500.000 m³ / zi

Q = 2.700.000 m³ / zi = 112.500 m³ / h

P₂² = 44,17² - 68,48

P₂² = 1882

P₂ = 43,38 bara

Repartizarea debitului pe directia Satu Mare - Dej - Cluj

Calculul hidraulic pe tronsonul Satu Mare - Dej

determinarea presiunii in Arad se face cu formula :

P₁ - presiunea in Satu Mare P₁ = 66 bara

P₂ - presiunea in Dej P₂ = 21 bara

L - lungimea conductei L = 131 km

D - diametrul conductei ce trebuie calculat

Q - debitul transportat

Q = 2.800.000 m³ / zi = 116666 m³ / h

D^5,33 = 35,195 cm

Din STAS rezulta ca dimetrul conductei este de 14^1/2

Calculul hidraulic pe tronsonul Dej - Cluj

determinarea presiunii cu care pleaca din Dej, dupa inmagazinare, se face cu formula :

P₁ - presiunea cu care pleaca din Dej, trebuie calculata

P₂ - presiunea in Cluj P₂ = 11 bara

L - lungimea conductei L = 109 km

D - diametrul conductei D = 39,195 cm

Q - debitul transportat

Q = 2.800.000 m³ / zi = 116.666 m³ / h

P₁ = 58,12 bara

5. CALCULUL TEHNOLOGIC AL STATIEI DE COMPRIMARE DEJ

5.1. Determinarea ratiei pe statia de comprimare

Ratia de comprimare reprezinta raportul dintre presiunea de refulare si cea de aspiratie in statie, dupa cum urmeaza :

unde :

r - ratia de comprimare

P_ref - presiunea de refulare P_ref = 80 bar + 1 = 81 bara

P_asp - presiunea de aspiratie P_asp = 20 bar + 1 = 21 bara

5.2 Determinarea numarului de trepte de comprimare:

Stiind din datele de proiectare ca ratia pe un agregat trebuie sa fie maximum 3 pe treapta.

Pentru echilibrarea treptelor si asigurarea de consum minim de energie este necesar ca ratia de comprimare sa fie aceeasi pentru fiecare treapta.

Relatia de calcul este :

Unde :

r - ratia pe treapta de comprimare

P_asp - presiunea de aspiratie a statiei (bara)

P_ref - presiunea de refulare a statiei (bara)

m - numarul de trepte de comprimare

deci se va lucra in 2 trepte

5.3 Determinarea puterii necesare de statie

O metoda simpla de determinare a puterii necesare comprimarii consta in utilizarea valorii debitului comprimat si a temperaturilor gazelor la spiratie si la refulare folosind relatia :

unde

N - puterea pe statie (kw) ce trebuie calculat 1kw = 1,36 cP

G - debitul masic (kg/s)

V - debitul volumic (m³/h) Q = 2.000.000

ρ - greutatea specifica a gazelor naturale ρ = 0,717

c_p - caldura specifica la presiune constanta c_p = 0,527

[5.6]

Unde

k - coeficient adiabactic k = 1,3

T_ref = (273,15 + 10) x 1,96^0,23076

T_ref = 330,71 - 273,15 = 57,56

Δt = 57,56 - 10 = 47,56

N = 1741,04 kw = 2367,81 cP

5.4 Determinarea numarului de agregate de comprimare

Unde

A - numarul de agregate

N - puterea reala a statiei N = 1741,04 kw = 2367,81 cP

N_u - puterea unitara a unui agregat N_u = 810 kw = 1 x 810 = 1101,6 cP

In vederea asigurarii sigurantei si continuitatii in functionare se adopta doua agregate de baza plus una de rezerva.

Numarul total de agregate = A = 3 agregate = 3 x 810 kw = 930 kw, puterea instalata.

5.5 Determinarea numarului real de agregate de comprimare

Datorita faptului ca puterea maxima pe axa este de 70 din puterea motorului vom avea :

agergate de comprimare

Determinarea temperaturii gazelor dupa fiecare treapta de comprimare

Se determina cu relatia urmatoare :

[5.9]

Unde

T_ref - temperatura de refulare a gazelor;

T_asp - temperatura de aspiratie a gazelor; T_asp = 10⁰C

k - coeficient adiabactic

In reapta II de comprimare T_{ref I} va fii temperatura de aspiratie, iar cea de refulare T_{ref II} ar deveni:

5.7 Pentru necesitatea racirii gazelor intre trepte pentru a avea aspiratia la treapta II de 30sC si de refulare de 70sC, relatia este urmatoarea:

Necesarul de apa in circuitele de racire se utilizeaza urmatoarele relatii:

[5.12]

Unde;

C_pH2O - caldura specifica la o persiune constanta; pentru apa = 1

5.8.Calculul temperaturi si raciri gazelor naturale dupa treapta II

Pentru necesitatea racirii gazelor la treapta II de 30sC si de refulare de 70sC, relatia este urmatoarea:

Necesarul de apa in circuitele de racire se utilizeaza urmatoarele relatii:

Unde;

C_pH2O - caldura specifica la o persiune constanta; pentru apa = 1

6.DETERMINAREA DIAMETRULUI RACORDULUI DE INTRARE IN STATIA DE COMPRIMARE

Se determina cu formula:

Unde;

D_i - diametrul racordului de intrare in conducta de aspiratie ce trebuie calculat [m]

v - viteza fluxului de gaz maxim admisa.. =20 m/s]

Q - debitul de gaze =83400 [m³/h]

P_i - presiunea de aspiratie..= 21[bara]

Din SR-EN 10208-1- Anexa 1 se alege diametrul interior D = 300mm

7. DETERMINAREA BATERIEI DE SEPARATOR DE LICHIDE LIBERE LA INTRAREA IN STATIA DE COMPRIMARE PENTRU SEPARATOR ORIZONTAL CU DEMISTER

Unde;

Q_m - debitul maxim ce trece print-un separator ce trebuie calculat.[m³/zi]

D - diametrul separatorului [m]; diametrele sunt standardizate la urmatoarele valori: 600mm,800mm,1000mm,1200mm; instalatia de separare va avea separatoare cu diametrul D = 1m.

P -presiunea de aspiratie =21[bara]

Z - factorul de abatere de la legea gazelor perfecte, calculat an conditii de aspiratie. =0,94

V_sa - viteza admisibila a gazelor an sectiunea separarii m/s,se calculeaza cu relatia:

Unde;

V_a - greutatea specifica a particulei de lichid (apa) . . . . . . = 1000kgf/m³

V_g - greutatea specifica a gazului kgf/m³], aceasta variaza in functie de presiunea dopa formula:

T₀,P₀ -reprezinta densitatea gazului, temperature si presiunea in conditii normale;

g - acceleratia gravitationala . . . . . . . . . . . . . . . = 9,8m/s²

de unde v_g = 18,12 kgf/m³

c - coeficent tipului de separator ce are valorile:

pentru separatorul orizontal fara demister c=0,07

pentru separatorul orizontal cu demister c=0,116

pentru separatorul vertical fara demister c=0,03

pentru separatorul vertical cu demister c=0,05

Pentru separatorul orizontal cu demister:

8. DETERMINAREA BATERIEI DE SEPARATOARE DE ULEI LA IESIREA DIN STATIA DE COMPRIMARE PENTRU UN SEPARATOR VERTICAL CU DEMISTER AVAND UN DIAMETRU DE 600mm

Unde;

Q_m - debitul maxim ce trece print-un separator ce trebuie calculat.[m³/zi]

D - diametrul separatorului vertical cu demister= 0,6[m]

P -presiunea de aspiratie =21[bara]

Z - factorul de abatere de la legea gazelor perfecte, calculat an conditii de aspiratie. =0,94

V_sa - viteza admisibila a gazelor an sectiunea separarii m/s,se calculeaza cu relatia:

Pentru separatorul orizontal cu demister:

9. DETERMINAREA DIAMETRULUI CONDUCTEI AVAL DE STATIE

Se determina cu formula:

Unde;

D_e - diametrul racordului de iesire in conducta de iesire ce trebuie calculat [m]

v - viteza fluxului de gaz maxim admisa.. =20 m/s]

Q - debitul de gaze =83400 [m³/h]

P_i - presiunea de aspiratie..= 21[bara]

Din SR-EN 10208-1- Anexa 1 se alege diametrul interior D = 300mm

10. DETERMINAREA GROSIMI DE PERETE AL CONDUCTEI DE REFULARE AVAL DE STATIE

Se foloseste formula:

Unde;

t - grosimea de perete al conductei, ce trebuie calculat[mm]

D - diametrul exterior al conductei ..=30[cm]

P_ref - presiunea de refulare . . . . . . . . . . . . . . . =81[bara]

c - coeficentul de siguranta .=2

σ_a - efortul admisibil in peretele conductei . . . . . . . . .. 422[kgf/mm²]

Se vor folosi conducte din otel X₆₅ cu σ_a = 422(kgf/mm²)

a - adios suplimentar la grosimea de perete a conductei (mm) a =1

Din SR-EN 10208-1 Anexa 1 se alege grosimea de perete de 7mm.

CAPITOLUL.V.

SA SE ANALIZEZE AUTOMATIZARILE NECESARE STATIEI SI INTRODUCEREA URMATORILOR PARAMETRI DE BAZA ACESTUIA INTR-UN SISTEM SCADA

5.1.Considerente generale privind sistemul SCADA

In traducere libera SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition -

reprezinta "Controlul Supervizat si Achizitia Datelor" ceea ce, insasi din titulara inseamna o modalitate de a integra achizitia datelor de proces cu conducerea acestuia .

Din chiar denumirea sistemului SCADA trebuie sa asigure, in primul rand achizisia datelor de la procesul supus automatizari si in al doilea rand sa se relizeze controlul acestuia pe baza unui program de conducere concordant scopului propus.

La o intreprindere de mare intindere teritoriala automatizarea pe scara larga este unul din obiectivele principale, care se relizeaza prin integrarea diverselor scheme heterogene ca si a aplicatilor care definesc - in esenta - acea intreprindere.

Astazi, focalizarea este pe o automatizare larga a activitatilor care combina ingineria cu resursele de operare si de management .Integrarea sistemelor si aplicatilor heterogene, ca si obtinerea de informati despre intreprinderea definesc obiectivele unei automatizari pe scara larga.

Performanta unui sistem de tip SCADA consta in aceea ca aceasta trebuie sa livreze informatii in timp real de la procesul de baza catre camer de supraveghere, sa permita detectarea momeentului de timp si a locului unde au aparut defectiunile, sa asigure - la orice moment de timp - un istoric pentru fiecare parametru investigat al instalatiei.

Performantele unui sistem SCADA pot fi privite prin prisma scabilitatii, usurintei in utilizare, fiabilitati si capacitatii de comunicare cu alte sisteme.

Un sistem bazatpe SCADA trebuie sa fie scalabil in sensul ca trebuie sa permita integrarea de aplicatii de la cele mai mici pana la cele de dimensiuni mari, sa asigure posibilitatea modificarii acestora dupa punerea in functiune a sistemului, ca si dezvoltarea si modificarea ulterioara a aplicatilor de utilizator.

Asemenea altora, un sistem SCADA trebuie sa fie capabil de autotestarea propriilor performante si fiabilitati in timp ce controleaza si monitorizeaza date in timp real de la numeroase controale locale sau alte dispozitive de camp, sa fie pregatit sa raspunda sa multe evenimente simultane, fara sa piarda date sau sa scape avertizari.

In plus, folosind un sistem fiabil cu mecanism de backup, datele vor fi salvate la intervale de timp predefinite, astfel ca informatiile crutice despre proces nu vor fi pierdute la o cadere accidentala a sistemului.

Un sistem SCADA trebuie sa fie capabil de a se conecta si de a schimba date cu alte sisteme, cum ar fi diverse aplicatii de baze de date, sistem de fabricatie cu resurse planificate si alte sisteme.In acest caz, pentru cresterea productivitatii li succesul operatilor trebuie utilizate legaturi (comunicatii) de mare viteza, cu acces transparent la diferite formate de date.

Un sistem SCADA dedicat trebuie sa lucreze in mediile de operare cele mai dezvoltate ( Windows,Unix,OS/2), cu grad de raspandire cel mai mare, care sa permita utilizatorilor o invatare rapida a tuturor facilitatilor.Dezvoltarea unui sistem SCADA dedicat pe o categorie de aplicatii trebuie sa permita un mediu de lucru concordant cu cele mai raspandite medii de dezvoltare (de exemplu cu facilitatile ferestrelor din mediu Windows), ca si cu cele mai cunoscute modalitati de comunicatie.

Pe plan mondial exista multe oferte de sisteme asimilabile conceptului de SCADA, cum ar fi Labwiew de la National Instruments, Genesis 32 de la Iconics,Wiscon 5 de la PC Soft Inernational, CITECT de la Instroment etc.

Aceasta simpla enumerare nu trebuie sa duca la concluzia ca alegerea produsului software de tip SCADA poate privita ca o operatie de rutina, fiind obligatoriu - inainte de a opta pentru un anumit produs - sa se cunoasca toate facilitatile oferite, mai ales prin prisma echipamentelor pe care urmeaza a lucra, gradul de inegrare an aplicatii deja existente, posibilitatilor de programare fara a apela la specialisti de inalta calificare, dezvoltari ulterioare care sa nu conduca la alterarea celor existente etc.

5.2 Sistemul SCADA, perticularitati privind sistemul de conducte si instalati tehnologice proiectate

Sistemul de conducte si instalati tehnologice aferent avand ca sursa de alimentare cu gaze naturale, importul de gaze din F.Rusa in zona Satu Mare va deveni o componenta importanta in cadrul sisemului national de transport gaze naturale (S.N.T.) deoarece:

importa o instalatie de predare - primire gaze de import intre F.Rusa si Romania care impune rigori deosebite in urmarirea permanenta a acestei activitatii.

reconsiderarea si complectarea capacitatilor de transport din zonele de Vest; Nord - Vest; Centru respectiv statii de comanda VANE (SVC), intre acestea pentru urmarirea distriburi debitelor de gaze naturale si comanda de la distanta a pozitionari robinetelor VANA cu care sunt dotate.

cuprinde punctele de inteconectare luate in considerare cu tarile vecine respectiv urmarirea permanenta a functionabilitati si a parametrilor de lucru.

prevede o statie de comprimare care trebuie supavegheata sub aspectele debitului, presiunilor, temperaturilor de asiratie si refulare a gazelor naturale.

Are in operare o inmagazinare subterana, a carei comporare sub aspectul parametrilor de baza necesita deasemeni urmarirea permanenta.    

5.3 Recomandarile generale pentru echiparea complexului de conducte cu punctele de predare - primire intre partile implicate, stati de comanda - vana (SVC)

Statia de comprimare,inmagazinari subterana pe langa automatizarile si dotarile specifice tehnologice constau in :

toate instalatile si conductele vor fi dotate cu robinete cu inchidere "sferica", actionate local si de la distanta prin intermediul motoarelor de preferinta "hidraulic".

Instalati tehnologice pe langa dotarile specifice de automatizare, supraveghere si control vor fi dotate cu traductoare din marimi fizice (debite, presiuni, temperaturi, insemnale electrice, amplificate prin "amplificatoare de semnal"

Semnalele vor trebui tranzmise la dispeceratele zonale fie prin lini telefonice sau semnale radio, fapt pentru care va trebui asigurata dotarea respectiva.