Расчет линейной части магистрального газопровода: учебно-методическое пособие по курсовому проектированию

 
 
 
 
 

Г. М. Гаджиев        Ю. А. Горинов       А. М. Кайдаков 

 
 
 
 

РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ 

МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА 

 

 

 
 

Учебно-методическое пособие  
по курсовому проектированию 

 
 
 
 
 
 

 
 

Йошкар-Ола 

2019 

 

УДК 621.64(075.8) 
ББК  39.7я7 

Г 13 

Рецензенты: 

доктор технических наук, профессор кафедры строительных  

конструкций и водоснабжения А. Г. Поздеев; 

инженер-конструктор  РМУ ПБО Марийского районного  

нефтепроводного управления АО «Транснефть – Верхняя Волга»  

М. Ю. Краснов 

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета ПГТУ 

 

Гаджиев, Г. М. 

Г 13      Расчет линейной части магистрального газопровода: учебно- 

методическое пособие по курсовому проектированию / Г. М. Гаджиев, Ю. А. Горинов, А. М. Кайдаков. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2019. – 52 с. 
ISBN 978-5-8158-2078-4 
 

Приведены основные требования к содержанию и оформлению курсового про
екта, изложена последовательность расчета линейной части магистрального газопровода. Представлены варианты исходных данных и необходимые справочные 
материалы для технологического расчета. 

Для студентов направления бакалавриата 23.03.03 «Эксплуатация транспортно
технологических машин и комплексов» (профиль «Трубопроводный транспорт 
нефти и газа»), изучающих дисциплину «Основы нефтегазового дела». 
 

УДК 621.64(075.8) 

ББК  39.7я7 

 
Учебное издание 
ГАДЖИЕВ Гасан Магамедрасулович, ГОРИНОВ Юрий Аркадьевич, 
КАЙДАКОВ Александр Михайлович 
РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА 
Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию 
Редактор П. Г. Павловская. Компьютерная верстка и дизайн обложки С. Н. Эштыкова 
Подписано в печать 28.03.2019. Формат 60×84 1/16. Усл. печ. л. 3,02. Тираж 70 экз. Заказ № 
Поволжский государственный технологический университет.   
424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3 
Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Принтекс».  
Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, б-р Победы, 14 

 
ISBN 978-5-8158-2078-4 
© Гаджиев Г. М., Горинов Ю. А., 
Кайдаков А. М., 2019 
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2019 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 
Предисловие .................................................................................................. 4 
 
1. Основные требования к содержанию  
и оформлению курсового проекта ........................................................... 5 
 
2. Технологический расчет магистрального газопровода ................... 8 

2.1. Цель расчета и исходные данные ................................................... 8 
2.2. Выбор рабочего давления, определение числа  
компрессорных станций и расстояния между станциями ................... 8 
2.3. Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка  
газопровода между двумя компрессорными станциями. ................. 13 
2.4. Выбор типа газоперекатывающих агрегатов  
и расчет режима работы компрессорных станций ............................. 16 

 
3. Пример технологического расчета  
магистрального газопровода .................................................................. 19 
 
Список литературы ..................................................................................... 28 
 
Приложение А. Пример оформления титульного листа.......................... 29 
Приложение Б. Пример оформления задания для курсового  
проектирования ........................................................................................... 30 
Приложение В. Варианты исходных данных для технологического  
расчета магистрального газопровода ........................................................ 32 
Приложение Г. Варианты теоретической (технологической) части  
линейной части магистрального газопровода .......................................... 34 
Приложение Д. Ориентировочные значения диаметра газопровода ..... 35 
Приложение Е. Характеристики труб для газопроводов ........................ 35 
Приложение Ж. Потери давления газа на компрессорной станции ....... 35 
Приложение И. Приведенная характеристика ГПА  
(по методике ВНИИГаз) ............................................................................. 36 
Приложение К. Механические потери мощности  
для некоторых типов центробежных нагнетателей ................................. 36 
Приложение Л. Приведенные характеристики  
основных центробежных  нагнетателей (по данным ВНИИГаз) ............ 37 
 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Учебно-методическое 
пособие 
предназначено 
для 
студентов 

направления бакалавриата 23.03.03 «Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов» (профиль «Трубопроводный 
транспорт нефти и газа»), изучающих дисциплину «Основы нефтегазового дела». Цель пособия – обучение студентов основным приемам 
проектирования и эксплуатации магистральных газопроводов, методикам гидравлического и гидродинамического расчетов. Результатом 
работы должно стать овладение методами проектирования систем 
транспорта нефти и газа, эксплуатации магистральных газопроводов, 
повышения их надежности. 

В пособии изложены оптимальные технологические параметры ра
боты магистральных газопроводов на стадии проектирования и эксплуатации, приведены технологические расчеты газопроводов, являющиеся 
основой разработки технологических схем систем транспорта газа. 
Представлены варианты исходных данных и пример технологического 
расчета. В приложении даны необходимые справочные материалы, а 
также методические рекомендации для курсового проектирования по 
дисциплине «Основы нефтегазового дела». 

Цель курсового проектирования – закрепление теоретических зна
ний, полученных на лекционных, практических занятиях, а также приобретенных в период прохождения учебных, производственных практик, и подготовка студентов к выполнению соответствующего раздела 
дипломного проекта (дипломной работы). 

Курсовое проектирование направлено на закрепление и системати
зацию знаний студентов по общепрофессиональным и специальным 
дисциплинам, развитие навыков самостоятельной работы и выработку 
навыков применения на практике полученных теоретических знаний 
при решении вопросов производственно-технологического характера. 

 
 

1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ  

И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 

Курсовой проект носит конструкторско-технологический характер. 

Он состоит из пояснительной записки и графической части. 

Пояснительная записка и графическая часть должны быть оформле
ны в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105.95 «Общие требования к 
текстовым документам», ГОСТ 2.109-73 «Основные требования к чертежам», а также стандартов проектной документации.   

 
Пояснительная записка должна содержать основные расчеты и 

краткие пояснения к ним. Объем пояснительной записки курсового проекта должен быть не менее 15-20 страниц печатного текста формата А4. 
Объем графической части – два листа формата А1. 

Состав пояснительной записки следующий: 
- титульный лист, 
- задание на курсовой проект, 
- содержание, 
- введение, 
- теоретическая (технологическая) часть, 
- расчетная часть, 
- заключение, 
- список использованных источников. 
 
Графическая часть включает: 
лист 1: Технологическая схема компрессорной станции; 
лист 2: План компрессорной станции. 
Расчетная часть представляет собой технологический расчет маги
стрального газопровода, выполняемый после выбора трассы газопровода и определения его протяженности.  

Технологический расчет нацелен на решение следующих  з а д а ч : 
1. Выбор и обработка исходных данных: 
- протяженность газопровода, 
- объем транспортируемого газа, 
- температура окружающей среды, 
- температура воздуха, 
- состав транспортируемого газа, 
- молярная масса компонентов транспортируемого газа, 
- плотность компонентов транспортируемого газа; 

2. Выбор рабочего давления: 
- рабочее давление в газопроводе, 
- давление на входе в компрессорный цех; 
3. Расчет характеристик транспортируемого газа: 
- плотность газа, 
- молярная масса, 
- газовая постоянная, 
- псевдокритические температура и давление, 
- относительная плотность газа; 
4. Определение параметров магистрального газопровода: 
- суточная производительность газопровода,  
- диаметр и толщина стенки трубопровода, 
- расстояние между компрессорными станциями, 
- тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между дву
мя компрессорными станциями, 

- уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопрово
да между двумя компрессорными станциями; 

5. Выбор типа газоперекачивающих агрегатов и расчет режима ра
боты компрессорной станции: 

- тип центробежных нагнетателей, 
- коэффициент сжимаемости, 
- плотность газа и производительность нагнетателя при условиях 

всасывания, 

- приведенная объемная производительность нагнетателя, 
- приведенные относительные обороты нагнетателя,  
- степень повышения давления, 
- внутренняя мощность, потребляемая центробежным нагнетателем, 
- мощность на муфте привода, 
- располагаемая мощность газотурбинной установки, 
- температура газа на выходе центробежного нагнетателя. 
 
Оформление пояснительной записки. Пояснительная записка 

начинается с титульного листа, на котором указываются тема курсового проекта, фамилия, имя и отчество студента, фамилия, имя и 
отчество руководителя проекта. Пример оформления титульного 
листа курсового проекта приведен в приложении А. 

Терминология и определения должны быть едиными и соответ
ствовать требованиям стандартов. Сокращение слов не допускается. 
Каждый лист в пояснительной записке имеет основную надпись. 

Пояснительная записка выполняется на одинаковых для всего 

проекта листах. Каждый лист имеет сквозную нумерацию. 

Задание для курсового проектирования выдается каждому сту
денту индивидуально (пример задания дан в приложении Б). 

Для выполнения технологического расчета магистрального газопро
вода необходимы следующие исходные данные: 

- протяженность газопровода, 
- объем транспортируемого газа, 
- температура окружающей среды, 
- температура воздуха, 
- состав, молярная масса, плотность транспортируемого газа. 
Варианты исходных данных приведены в приложении В. 
 
Введение должно содержать материалы об истории и перспекти
вах развития газопроводного транспорта. 

 
В теоретической (технологической) части рассматриваются 

классификация газопроводов, состав сооружений магистрального 
газопровода, характеристика проектируемого газопровода, характеристика перекачиваемого газа, а также материалы специального вопроса по вариантам, приведенным в приложении Г.  

 
 
 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ  

МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА 

2.1. Цель расчета и исходные данные 

Цель технологического расчета: 
 выбор рабочего давления, определение диаметра газопровода, 

числа компрессорных станций и расстояния между станциями; 

 уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопро
вода между двумя компрессорными станциями; 

 выбор типа газоперекачивающих агрегатов и расчет режима ра
боты компрессорных станций. 

 
Исходные данные следующие: 
1) объем транспортируемого газа 
ГОД
Q
, млрд м3/год; 

2) протяженность газопровода 
ОБЩ
L
, км; 

3) температура окружающей среды О
t
, °С; 

4) температура воздуха Вt , °С; 

5) состав транспортируемого газа:  

 

Метан

СН4

Этан
С2Н6

Пропан

С3Н8

Бутан
С4Н10

Пентан
С5Н12
СО2
N2
Н2S

Проценты объемные

Молярная масса, кг/кмоль

Плотность при 20 °С и 0,1013 МПа

 

2.2. Выбор рабочего давления, определение числа  

компрессорных станций и расстояния между станциями 

Расчет выполняется в соответствии с требованиями норм технологи
ческого проектирования. 

Для определения числа компрессорных станций необходимо уточ
нить рабочее давление в газопроводе (55 или 76 кг/см2) и давление на 

входе компрессорной станции. Выбранные давления должны соответствовать нормативным давлениям на входе и выходе центробежных 
нагнетателей в соответствии с их характеристиками (приложение Л). 

 
2.2.1. Выбор рабочего давления 
Современные газопроводы работают с рабочим давлением 75 кг/см2. 

При этом абсолютное давление на нагнетании РНАГ центробежного нагнетателя (ЦН)  не должно превышать 76 кг/см2 (760,0981 = 7,456 МПа). 

 
2.2.2. Выбор давления на входе в компрессорный цех 
Анализ характеристик центробежного нагнетателя показывает, что 

давление на всасывании ЦН составляет в пределах 50,7...52,8 кг/см2. 
Принимаем РВС = 520,0981 = 5,10 МПа. 

 
2.2.3. Расчет характеристик транспортируемого газа 
1. Плотность газа при стандартных условиях (20 °С и 0,101325 МПа) 

определяется по правилу смешения (аддитивности), кг/м3: 

1 1
2 2
ρ
ρ
ρ
...
ρ
О
n n
a
a
a




, 
 (1) 

где 
1,...,
n
а
а  – объемная (мольная) доля каждого компонента в смеси 

для данного состава газа; 

1
ρ ,...,ρn  – плотность компонента при стандартных условиях.  

 

2. Молярная масса, кг/кмоль, рассчитывается по формуле 

1
1
2
2
...
О
n
n
М
а М
а М
а М




, 
(2) 

где 
1,...,
n
М
М  – молярная масса компонента. 

3. Газовая постоянная, Дж/(кг·К), вычисляется следующим образом: 

/
R
R M

, 
(3) 

где R  – универсальная газовая постоянная 8314,4 Дж/(кмоль · К). 

4. Псевдокритические температура и давление газовой смеси опре
деляются по формулам 

155,24 (0,564
ρ ),
ПК
О
T



 
(4) 

0,1737 (26,831 ρ )
ПК
О
P



. 
(5) 

5. Относительная плотность газа по воздуху 

ρ / ρ
ρ /1,206
ВОЗД
О
 

. 
 (6)  

2.2.4. Определение суточной производительности газопровода, 

млн м3/сут. 

3
10

365

ГОД

Н

Q
Q

k






, 
(7) 

где 
Н
k
 – оценочный коэффициент пропускной способности газопрово
да, который ориентировочно можно принять равным 0,88. 

 
2.2.5. Определение расстояния между компрессорными станция
ми, км  

1. Расстояние между компрессорными станциями, км, рассчитывает
ся по формуле 

2
5
2
2

2

105,087
(
)

λ

Н
К

СР
СР

D
P
Р
L

Q
Z
Т






 


, 
 (8) 

где D  – внутренний диаметр газопровода, м; 

,
H
K
P P  – соответственно давление в начале и в конце участка газо
провода, МПа; 

λ – коэффициент гидравлического сопротивления; 

СР
Z
 – средний по длине коэффициент сжимаемости газа:  

ZCP = f (PCP, TCP); 

  –  относительная плотность газа. 
 
2. Условный диаметр газопровода в зависимости от принятого рабо
чего давления ориентировочно можно определить по приложению Д. 

 
3. Толщина стенки трубопровода, мм, 



1

δ

2

р
н

o

р

n
P D

R
n
P









 , 
(9) 

где 
р
n – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый для газо
провода равным 1,1; 

P  – рабочее давление в трубопроводе, МПа; 

н
D  – наружный диаметр трубы, мм;
 

1
R  – расчетное сопротивление металла трубы, МПа: 

1

1

σВ
У

н

m
R

k k






 , 
(10) 

где σВ  – временное сопротивление стали на разрыв (принимается по 
приложению Е);  

У
m  – коэффициент условий работы трубопровода, зависящий от его 

категории: для трубопроводов III и IV категорий принимается равным 
0,9; для трубопроводов I и II категорий – 0,75; для трубопроводов категории В – 0,6;   

1k  – коэффициент надежности по материалу, принимаемый по при
ложению Е; 

н
k  – коэффициент надежности по назначению трубопровода, при
нимаемый равным 1,1. 

Вычисленное значение толщины стенки трубопровода δo  округля
ется в большую сторону до стандартной величины δ  из рассматриваемого сортамента труб (приложение Е).  

 
4. Внутренний диаметр трубопровода, мм, определяется по формуле  

2 δ
вн
н
D
D

 
,  
(11) 

где 
н
D – наружный диаметр трубопровода, мм;  
  – толщина стенки трубопровода, мм. 

 

5. Для расчета расстояния между компрессорными станциями можно 

принять ориентировочное значение средней температуры, К:  

2
/)
(
н
о
ср
Т
Т
Т


, 
 (12) 

где 
о
T  – температура окружающей среды, К; 

н
T  – температура газа на входе в линейный участок (принимается 

равной 303 К). 

 
6. Давление в начале участка газопровода, МПа, определяется по 

формуле 

(
)
Н
НАГ
ВЫХ
ОХЛ
НАГ
НАГ
P
P
P
P
P
P






 
, 
 (13) 

где 
ВЫХ
Р

 – потери давления в трубопроводе между компрессорным 

цехом и узлом подключения к линейной части магистрального газопровода (без учета потерь давления в системе охлаждения транспортируемого газа); 

ОХЛ
Р

 – потери давления в системе охлаждения газа, включая его 

обвязку.