Pression dans le gazoduc : normes techniques + particularités de la répartition sur la ligne en fonction de la pression du gaz

La proximité du réseau de gazoducs d'une localité ne garantit pas l'absence de problèmes de raccordement. Les canalisations transportant le combustible le plus populaire ont des fonctions différentes, ce qui explique pourquoi la pression dans le gazoduc varie également.

Nous vous expliquerons comment fonctionne le réseau de transport de gaz et sous quelle pression se trouve le combustible livré au consommateur dans ses segments linéaires. Dans notre article, nous détaillons les principes d'organisation des systèmes d'approvisionnement en gaz de différents niveaux. Les mécanismes de coupure de gaz sont présentés.

Approvisionnement en gaz naturel

Les équipements domestiques et industriels fonctionnant au mélange naturel d'hydrocarbures gazeux sont bien connus de tous. Dans les immeubles résidentiels, on trouve des chaudières, des cuisinières à gaz et des chauffe-eau.

De nombreuses entreprises disposent d'équipements de chaudière et de « petites maisons » clôturées de GRU. Dans les rues, on trouve des points de distribution de gaz qui attirent l'attention par leur couleur jaune et l'inscription rouge vif « Gaz. Inflammable ».

Tout le monde sait que le gaz arrive par des tuyaux. Mais comment arrive-t-il dans ces tuyaux ? Le chemin parcouru par le gaz naturel jusqu'à chaque appartement, chaque maison, est véritablement immense. En effet, du gisement jusqu'aux consommateurs finaux, le combustible circule dans des canaux étanches ramifiés, s'étendant sur des milliers de kilomètres.

Immédiatement après l'extraction sur le gisement, le mélange de gaz est soumis à une purification des impuretés et préparé pour le pompage. Comprimé par les stations de compression à des pressions élevées, le gaz naturel est acheminé par le gazoduc principal vers la station de distribution de gaz.

Ses installations réduisent la pression et odorisent le mélange gazeux avec du méthane, de l'éthane, du pentane, des thiols, de l'éthylmercaptan et des substances similaires pour lui donner une odeur (à l'état pur, le gaz naturel est inodore). Après une purification supplémentaire, le combustible gazeux est dirigé vers les gazoducs des localités.

Les appareils consommateurs de gaz nécessitent une alimentation en gaz combustible sous une pression déterminée. L'ensemble du poste de régulation de gaz (GRP) régule (généralement abaisse) la pression du réseau de gaz avant l'alimentation des réseaux intérieurs des bâtiments, avec un débit maximal de gaz allant jusqu'à 30 000 mètres cubes par heure.

Ensuite, le gaz naturel arrive aux points de distribution de gaz à l'intérieur des quartiers de la ville. Avant d'être acheminé vers le réseau de gazoducs du quartier, la pression du gaz transporté est réduite au minimum requis. Enfin, le gaz suit le réseau de gaz intérieur – vers la cuisinière à gaz, le chauffe-eau ou la chaudière au sol.

Chaque installation de traitement du gaz est équipée d'un brûleur spécial qui mélange le combustible principal avec de l'air avant la combustion. À l'état pur (c'est-à-dire sans accès à l'oxygène), le pouvoir calorifique du gaz naturel est nul.

Les complexes de stations de distribution de gaz (GDS) sont utilisés sur les dérivations des conduites principales de gaz ; ils abaissent la pression et contrôlent l'alimentation en volumes de gaz dans les réseaux locaux des consommateurs (jusqu'à 500 000 mètres cubes par heure).

Composition du système d'approvisionnement en gaz

Le complexe de transport de gaz est constitué de pipelines et d'installations, ainsi que de dispositifs techniques qui assurent la fourniture et la distribution du flux entre les consommateurs. L'intensité de l'alimentation en gaz est déterminée par les besoins des utilisateurs finaux – organisations industrielles et municipales, propriétés privées.

Le réseau d'alimentation en gaz se compose de :

• de pipelines haute, moyenne et basse pression ;
• de dispositifs de régulation de gaz – stations (GDS), postes (GRP), installations (GRU) ;
• d'automates de contrôle et d'un système de surveillance ;
• d'un service d'exploitation et de dispatching.

Sous haute pression, le gazoduc principal achemine le gaz naturel vers les stations de distribution, qui abaissent le niveau de pression jusqu'à la valeur requise à l'aide de vannes de régulation automatiques.

Ensuite, les réseaux de gaz dirigent le combustible vers les consommateurs. Les stations de distribution de gaz maintiennent automatiquement les paramètres de pression dans la plage définie.

Comment est organisé le système d'approvisionnement en gaz ?

Sa hiérarchie est déterminée par les classes d'éléments du réseau de transport de gaz, liées à la pression du gaz naturel acheminé.

La mise en place de conduites de gaz dans les limites de la ville nécessite un espace suffisant autour des tuyaux comme zone de sécurité. D'autant plus s'il s'agit d'un gazoduc de grande section avec une pression de service supérieure à 0,6 MPa.

Principes de conception du réseau de gazoducs

Les gazoducs de premier niveau comprennent les canalisations de gaz dans lesquelles la pression du gaz naturel est élevée ou moyenne. Pour éviter les tronçons en cul-de-sac, une redondance des gazoducs est réalisée – duplication de segments individuels ou mise en boucle. La création d'un réseau en cul-de-sac n'est autorisée que dans les petites agglomérations.

Le gaz naturel à haute pression traverse plusieurs étapes successives où sa pression est réduite. Le processus de réduction de la pression dans les postes de régulation de gaz se fait par paliers, et à leur sortie, la pression est constante. Dans les limites de la ville, les canalisations de gaz à pression moyenne et élevée forment un réseau général hydrauliquement interconnecté.

Ces panneaux indiquent la position des canalisations de gaz souterraines et les limites de la zone de protection. Ce panneau affiche le numéro de piquet (inexistant), la catégorie de la conduite principale de gaz (II), le diamètre de la canalisation (800 mm), le périmètre de la zone de protection (2 m à gauche et à droite, 1 m en avant) et le numéro de téléphone (T.051).

L'utilisation de postes de régulation de gaz (GRP) permet d'alimenter les consommateurs en gaz à différentes pressions, même s'ils sont situés dans la même rue – les canalisations de gaz de pressions différentes sont placées parallèlement.

Les canalisations de gaz de deuxième niveau assurent la fourniture de gaz combustible à basse pression pour la majorité des consommateurs. Ces réseaux sont réalisés de manière mixte, avec une prédominance de segments en impasse. Seules les canalisations principales sont bouclées.

Une canalisation de gaz à basse pression ne doit pas traverser d'obstacles majeurs d'origine humaine (autoroutes, voies ferrées) ou naturels (lacs, rivières, ravins). La mise en place de telles conduites n'est pas autorisée dans les zones industrielles.

Le gaz arrive chez les consommateurs dans les maisons individuelles par des branchements à basse pression. Les paramètres de pression à l'entrée de l'appareil doivent correspondre aux données indiquées dans la fiche technique.

Les réseaux de gaz fournissant du carburant à basse pression ne peuvent pas former un système hydrauliquement interconnecté d'une grande agglomération. Ils sont conçus exclusivement comme des ensembles locaux alimentés par plusieurs postes de régulation de gaz (GRP).

Ils sont à leur tour raccordés aux réseaux de moyenne pression, qui à leur tour sont raccordés par analogie aux conduites principales de haute pression. Le troisième niveau des canalisations de gaz de réseau est utilisé sur les sites de consommation – dans les zones industrielles, les constructions résidentielles et publiques.

Le besoin en pression pour ces réseaux est déterminé par leur fonction et les caractéristiques de fonctionnement des appareils utilisant le gaz (installations). La redondance (doublement partiel) n'est généralement pas effectuée sur les canalisations de gaz de troisième niveau.

Types et catégories de gazoducs

La classification des canalisations de gaz par types est reflétée dans le SNiP 42-01-2002. Les canalisations principales de gaz à haute pression correspondent à un type, subdivisé en deux catégories.

Les canalisations de gaz de première catégorie sont placées exclusivement pour les consommateurs du secteur industriel, qui consomment des volumes importants de combustible gazeux sous une pression stablement élevée (0,6-1,2 MPa).

Par exemple, ce sont des combinats sidérurgiques. Le raccordement de chaque consommateur industriel à une conduite de gaz de première catégorie nécessite la préparation d'un projet spécial d'approvisionnement en gaz.

Les normes modernes d'installation des réseaux de gaz autorisent leur construction avec des tuyaux en PVC portant un marquage “jaune”. Cependant, à travers tout obstacle, les tuyaux des conduites de gaz doivent être posés uniquement dans un fourreau de protection en acier.

Les conduites de gaz naturel de deuxième catégorie sont créées pour d'autres installations industrielles nécessitant une fourniture de mélange gazeux sous haute pression, mais plus faible (0,3-0,6 MPa) que les consommateurs de première catégorie. Ces mêmes gazoducs fournissent du combustible aux chaufferies qui chauffent les bâtiments industriels.

Les canalisations fournissant du gaz à pression moyenne (0,005-0,3 MPa) sont raccordées aux chaufferies chauffant les bâtiments domestiques et administratifs. Elles sont également utilisées pour alimenter les bâtiments publics nécessitant un volume de combustible plus élevé.

Les conduites principales de gaz à basse pression (jusqu'à 0,005 MPa) s'étendent jusqu'aux consommateurs domestiques. Tout l'équipement domestique est conçu pour ces caractéristiques d'alimentation en gaz.

Sinon, en réduisant au maximum les paramètres de pression, il est impossible d'atteindre une sécurité maximale sur les réseaux de gaz pour les bâtiments résidentiels. L'organisation de l'alimentation en gaz des maisons d'habitation par des canalisations de moyenne pression et plus est strictement interdite.

Nature multi-étagée du système d'approvisionnement en gaz

La nécessité de créer plusieurs étages dans le système local d'approvisionnement en gaz naturel est notamment due à la présence de consommateurs ayant besoin de fournitures de combustible gazeux à différentes pressions.

Classification des gazoducs par étages

Selon le nombre d'étages de pression, on distingue les systèmes d'approvisionnement en gaz suivants :

• À deux étages. Formés par des réseaux à basse et moyenne pression, ou à basse et haute pression ;
• À trois étages. Comprennent des conduites à haute, moyenne et basse pression ;
• À étages multiples. Ils sont formés par des gazoducs à pressions de tous niveaux.

L'alternance de canalisations à haute et moyenne pression est nécessaire en raison de la longueur importante des conduites de réseau, ainsi que des multiples directions de transport. Dans les zones à forte densité de population, la pose de gazoducs transportant du combustible gazeux sous haute pression n'est pas recommandée.

Les principales conduites de gaz de la ville sont situées sous terre. Sinon, il serait impossible d'éviter de graves accidents sur les réseaux de gaz dus à des erreurs de conduite des véhicules.

Une autre raison fréquente est que dans les quartiers anciens, les rues de la ville ne sont pas assez larges pour faire passer sous elles des conduites d'alimentation en gaz à haute pression. En effet, plus la pression du gaz circulant dans le pipeline est élevée, plus la distance nécessaire entre les canalisations et les constructions voisines est importante.

Le besoin d'un système d'alimentation en gaz à plusieurs étages est également dû aux exigences techniques de raccordement et d'installation des postes de régulation de gaz installés sur les bâtiments.

Types de réseaux urbains selon leur fonction

Les zones des quartiers urbains sont équipées du réseau le plus étendu de canalisations d'alimentation en gaz.

Le complexe urbain d'alimentation en gaz naturel comprend les types de gazoducs suivants :

• les gazoducs de distribution, qui acheminent le gaz à différentes pressions (effectivement nécessaires). Ils assurent le transport sur le territoire desservi ;
• les branchements d'abonnés, qui fournissent le gaz à partir des artères de distribution à des abonnés spécifiques ;
• les gazoducs intérieurs aux bâtiments et aux ateliers.

Le schéma de réseaux de gaz de distribution conçu pour la ville, qui achemine le gaz sous moyenne et haute pression, forme un réseau commun. L'article que nous vous proposons vous fera découvrir les spécificités de l'élaboration d'un projet de gazéification d'une maison individuelle.

Le poste de régulation de gaz en armoire est utilisé sur les réseaux de consommation finale d'une puissance ne dépassant pas 1800 mètres cubes par heure. Il peut réduire la pression jusqu'à 2 kPa.

C'est-à-dire que les consommateurs municipaux, les chaufferies et les installations industrielles sont approvisionnés en gaz naturel via un réseau commun de distribution de gaz. La construction de réseaux principaux séparés pour les consommateurs domestiques ou industriels n'est pas rentable d'un point de vue économique.

Lors du choix des solutions d'aménagement pour l'alimentation en gaz de la ville, on tient compte de la configuration et de la taille de la ville, de la densité de population et de construction, des besoins des centrales électriques et des installations industrielles. Les perspectives de développement futur de la ville, la présence d'obstacles majeurs (artificiels, naturels) pour la pose des conduites de gaz sont prises en compte.

Particularités de la planification urbaine de l'approvisionnement en gaz

Dans les limites de la ville, le schéma idéal d'approvisionnement en gaz naturel doit être économiquement avantageux, sûr en exploitation, fiable, pratique et simple à utiliser.

Ainsi, les réseaux de canalisations de gaz pour les gros consommateurs et pour les systèmes à plusieurs étages sont équipés de robinets à boisseau sphérique. Cette vanne d'arrêt
est installée sur le gazoduc lors de son passage par le poste de régulation de gaz, permettant de commuter les circuits d'alimentation en gaz du système.

Le réseau de canalisations d'alimentation en gaz doit permettre l'arrêt sans incident de ses segments individuels pour effectuer des réparations. Condition obligatoire : l'uniformité complète des nœuds, équipements et installations au sein d'un même système.

Lors de la représentation sur le schéma, les gazoducs urbains sont montrés en série. Cependant, il est permis de poser des conduites de gaz parallèles dans les rues, à condition qu'elles aient des pressions différentes.

Cette configuration est économiquement efficace car elle permet de réduire la consommation de tuyaux :

• les conduites principales de gaz à basse pression sont alimentées par plusieurs postes de régulation de gaz ;
• le méthane est acheminé vers les postes de régulation de gaz centraux par des gazoducs parallèles à moyenne ou haute pression.

Des schémas similaires de pose de conduites sont utilisés pour alimenter les chaufferies et les entreprises situées à l'intérieur des zones résidentielles.

La structure du développement urbain nécessite la construction d'un réseau basse pression sous la forme de deux zones non connectées. Pour le secours au niveau basse pression, les postes de régulation de gaz de chacune des deux zones sont connectés à des canalisations de grand diamètre transportant du gaz à basse pression.

Dans les villes de petite et moyenne superficie, on utilise un complexe de gazoducs à deux étages, combinant des conduites à basse et haute pression (pas plus de 0,6 MPa).

En cas d'impossibilité de poser des canalisations de gaz au centre-ville pour le transport du gaz à haute pression, leurs capacités de conception sont réparties entre les réseaux haute pression (posés en périphérie) et moyenne pression (créés dans la partie centrale).

Il en résulte un système d'alimentation en gaz naturel à trois étages, équipé de gazoducs de distribution d'un diamètre de 50 à 400 mm.

Avant la construction d'une branche de transport de gaz distincte et avant le raccordement à un tuyau de gaz existant, on réalise la conception du tronçon prévu du système, on effectue le calcul hydraulique, qui permet de sélectionner les tuyaux de gaz et les vannes pour l'aménagement du réseau.

Mécanismes de coupure de l'alimentation en gaz naturel

L'exécution des réparations nécessite l'arrêt périodique de certaines sections des canalisations de gaz urbaines sous pression haute et moyenne, ainsi que de certains réseaux sous basse pression.

C'est pourquoi les systèmes de canalisations de gaz des réseaux, des conduites publiques et résidentielles, ainsi que des installations industrielles ou de plusieurs bâtiments, sont équipés de dispositifs de coupure – des vannes (également appelées robinets à boisseau).

L'assemblage du système de communication selon les règles se termine par l'épreuve de pression du gazoduc, qui permet d'identifier les points problématiques. Ceux-ci se manifestent le plus souvent au niveau des dispositifs de fermeture.

Installées à l'extérieur, dans une armoire de protection ou sans, ces vannes sont utilisées lorsqu'il est nécessaire de couper complètement une habitation du réseau d'alimentation en gaz.

Le montage des vannes est effectué :

• sur les canalisations de gaz dans le GRP (sortantes et entrantes);
• sur les branchements des conduites principales de gaz allant vers les micro-districts et les quartiers;
• devant un obstacle majeur traversé par la canalisation (plans d'eau, routes et voies ferrées).

Sur les canalisations de gaz extérieures, les vannes sont installées en étant encastrées dans des regards. Avec elles, on monte des compensateurs à lentille, destinés à relever les indications de contrainte (de montage, thermique) sur la canalisation, ainsi qu'à faciliter les procédures de pose et de dépose de la robinetterie d'arrêt.

Il est permis d'installer des regards à une distance de plus de 2 m du bâtiment ou de la clôture la plus proche.

Les vannes d'arrêt sur les entrées de gaz dans les bâtiments sont placées sur le mur. Les robinets de gaz, dont le remplacement sera présenté dans l'article suivant, sont placés en respectant une distance d'un mètre des ouvertures les plus proches.

Indépendamment du niveau de pression, de la ramification et de la longueur de la canalisation transportant le mélange gazeux, le nombre de dispositifs de coupure doit être le minimum nécessaire, en justifiant chaque emplacement.

Une question importante pour les propriétaires – le prix du raccordement au gaz de réseau, dont les détails de détermination sont donnés ici. Nous vous recommandons de consulter ce document utile.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo #1. Comment s'effectue l'approvisionnement en gaz d'un immeuble résidentiel :

Vidéo #2. Comment est conçue et fabriquée la robinetterie à boisseau sphérique pour les gazoducs :

Le système de gazoduc assure un approvisionnement correct en gaz naturel uniquement à condition de son équilibre. Tous les travaux sur les équipements de transport de gaz ne peuvent être effectués que par les employés des services gaziers. Les interventions extérieures sur le réseau de gaz sont inadmissibles et extrêmement dangereuses – souvenez-vous-en !

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