Расчет систем газоснабжения района города

отличаются от ГРП. Основное их отличие от ГРП заключается в том, что ГРУ

можно размещать непосредственно в тех помещениях, где используется газ, или

где-то рядом, обеспечивая свободный доступ к ГРУ. Отдельных зданий для ГРУ

не строят. ГРУ обносят заградительной сеткой и вывешивают возле ее

предупредительные плакаты. ГРУ, как правило, сооружаются в производственных

цехах, в котельных, у коммунально-бытовых потребителей газа. ГРУ могут

выполняться в металлических шкафах, которые укрепляются на наружных стенах

производственных зданий. Правила размещения ГРУ регламентируются СНиП [2].

На рис. 8.3 [10] изображена аксонометрическая схема типового ГРУ.

Здесь приняты следующие обозначения :

1. фильтр для механической очистки газа;

2. стальные задвижки;

3. предохранительно-запорный клапан;

4. регулятор давления;

5.6.чугунные задвижки;

7. предохранительно-сбросной клапан;

8. расходомер газа;

9. самопишущие манометры;

10. показывающие манометры;

11. дифференциальный манометр на фильтре;

12. термометры расширения;

13. футляры;

14. диафрагма;

15. стальные вентили;

16. трехходовые краны;

17. пробковые краны на импульсных линиях;

18.19. пробковые краны.

К помещению, где расположено ГРУ, с точки зрения вентиляции и освещения

предъявляются те же требования, что и для ГРП.

10. Выбор оборудования газорегуляторных пунктов и установок.

Выбор оборудования ГРП и ГРУ начинается с определения типа регулятора

давления газа. После выбора регулятора давления определяются типы

предохранительно-запорных и предохранительно-сбросных клапанов. Далее

подбирается фильтр для очистки газа, а затем запорная арматура и контрольно-

измерительные приборы.

10.1 Выбор регулятора давления.

Регулятор давления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого

кол-во газа и поддерживать постоянное давление его независимо от расхода.

Расчётное уравнение для определения пропускной способности регулятора

давления выбираются в зависимости от характера истечения газа через

регулирующий орган.

При докритическом истечении, когда скорость газа при проходе через

клапан регулятора не превышает скорость звука, расчётное уравнение

записывается в виде

VР = 5260 • K V • ? • ? ?P • P1 / ?О • T • Z

При сверх критическом давлении, когда скорость газа в клапане

регулятора давления превышает скорость звука, расчётное уравнение имеет

вид:

VР = 5260 • K V • ? КР • P1 • ? (?P / P1) КР/ ?О • T • Z

В формулах:

K V - коэффициент пропускной способности регулятора давления;

? - коэффициент, учитывающий неточность исходной модели для уравнений;

? = 1 - 0,46 • (?P / P1)

? КР = 1 - 0,46 • (?P / P1) КР

?P - перепад давлений в линии регулирования, МПа:

?P = P1 - P2 - ?P КР, (МПа),

где P1 - абсолютное давление газа перед ГРП или ГРУ, МПа;

P2 - абсолютное давление газа после ГРП или ГРУ, МПа;

P 1 = 0,15 + 0,1 = 0,25 (МПа),

P 2 = 0,005 + 0,1 = 0,105 (МПа),

?P - потери давлении газа в линии регулирования, обычно равные

0,007 МПа;

(?P / P1) КР = 0,5

? КР = 1 - 0,46 • 0,5 = 0,77

?О = 0,73 -плотность газа при нормальном давлении, кг/м3;

Т - абсолютная температура газа равная 283 К;

Z - коэффициент, учитывающий отклонение свойств газа от свойств

идеального газа (при Р1 ? 1,2 МПа Z = 1).

Расчётный расход VР должен быть больше оптимального расхода газа через

ГРП на 15,20%, то есть:

VР = (1,15 ч 1,2) • V ОПТ (м3/ч.),

VР = 1,2 • 1883,52 = 2260,224 (м3/ч.),

Определить режим истечения газа через клапан регулятора можно по

соотношению

Р2 / Р1 = 0,105 / 0,25 = 0,42

Если Р2 / Р1 ? 0,5 , то течение газа будет докритическим и поэтому

следует применять уравнение первое.

Так как Р2 / Р1 < 0,5 , то течение газа будет сверхкритическим и

поэтому следует применять уравнение второе.

Из вышеуказанных уравнений для определения типа регулятора определяем

его коэффициент пропускной способности K V.

K V = V Р / [ 5260 • ? КР • P1 • ? ((?P / P1) КР/ ?О • T • Z)]

K V = 2260,224 / [ 5260 • 0,77 • 0,25 • ? (0,5/ 0,73 • 283 • 1)] =

45,37

Определив K V по таблице 9.1 [ ] выбираем тип регулятора с K V

ближайшим большим значением, чем получен по расчёту.

По расчёту получен K V = 45,37 Ближайший К V в таблице равен 50 и

относится к регулятору РДУ-50. Следовательно, этот регулятор следует

установить в ГРП.

10.2 Выбор предохранительно-запорного клапана.

Промышленность выпускает два типа ПЗК: ПКН и ПКВ. Первый следует

применять в случаях, когда после ГРП или ГРУ поддерживается низкое

давление, второй - среднее. Габариты и тип клапана определяются типом

регулятора давления. ПЗК обычно выбирают с таким же условным диаметром, как

и регулятор.

Определен тип регулятора РДУК-50. Этот регулятор имеет условный

диаметр 50 мм. Следовательно, ПЗК будет или ПКН-50.

10.3 Выбор предохранительно-сбросного клапана.

Предохранительно-сбросной клапан подбирается по пропускной способности

регулятора давления. Пропускная способность ПСК должна составлять не менее

10 % от пропускной способности регулятора давления или не менее пропускной

способности наибольшего из клапанов. Выбираем ПСК-50Н/0,05.

10.4 Выбор фильтра.

Задачей фильтра в ГРП или ГРУ является отчистка от механических

примесей. При этом фильтр должен пропускать весь газовый поток, не превышая

допустимую потерю давления на себе в размере 10000 Па.

Промышленность выпускает два вида газовых фильтров: кассетные с литым

корпусом типа ФВ-100 и ФВ-200; кассетные со сварным корпусом типа ФГ7-50-

6; ФГ9-50-12; ФГ15-100-6; ФГ19-10-12; ФГ36-200-6; ФГ46-200-12; ФГ80-300-6;

ФГ100-300-12.

Первый тип фильтров предназначен для небольших до 3800 м3/ч расходов

газа. Второй тип фильтров предназначен для пропуска больших расходов газа.

Число после ФГ означает пропускную способность фильтра в тысячах кубических

метров в час.

Для подбора фильтра необходимо определить перепад давления газа на нем

при расчетном расходе газа через ГРП или ГРУ.

Для фильтров этот перепад давления определяют по формуле:

?Р = 0,1 • ?Р ГР • ( V Р / V ГР)2 • ? О / Р1 (Па),

где ?Р ГР - паспортное значение перепада давления газа на фильтре, Па;

V ГР - паспортное значение пропускной способности фильтра, м3/ч;

? О - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3;

Р1 - абсолютное давление газа перед фильтром, МПа;

VР - расчетный расход газа через ГРП иди ГРУ, м3/ч.

?Р ГР = 10000 (Па), V ГР = 7000 (м3/ч), ? О = 0,73 (кг/м3),

За исходный возьмем фильтр ФГ 7 - 50 - 6

?Р = 0,1 • 10000 • (2260,224 / 7000)2 • 0,73 / 0,25 = 304,43 (Па),

Перепад для фильтра ГРП не превышает допустимого значения 10000 Па ,

следовательно

выбран фильтр ФГ 7 - 50 - 6.

10.5 Выбор запорной арматуры.

Запорная арматура (задвижки, вентили, пробковые краны), применяются в

ГРП и ГРУ должна быть рассчитана на газовую среду. Главными критериями при

выборе запорной арматуры являются условный диаметр DУ и исполнительное

давление РУ.

Задвижки применяются как с выдвижными, так и с не выдвижными шпинделем.

Первые предпочтительней для надземной установки, вторые - для подземной.

Вентили применяют в тех случаях, когда повышенной потерей давления

можно пренебречь, например, на импульсных линиях.

Пробковые краны имеют значительно меньшее гидравлическое сопротивление,

чем вентили. Их различают по затяжке конической пробки на натяжные и

сальниковые, а по методу присоединения к трубам - на муфтовые и фланцевые.

Материалом для изготовления запорной арматуры служат: углеродистая

сталь, легированная сталь, серый и ковкий чугун, латунь и бронза.

Запорная арматура из серого чугуна применяется при рабочем давлении

газа не более 0,6 МПа. Стальная, латунная и бронзовая при давлении до 1,6

МПа. Рабочая температура для чугунной и бронзовой арматуры должна быть не

ниже -35 С, для стальной не менее -40 С.

На входе газа в ГРП следует применять стальную арматуру, или арматуру

из ковкого чугуна. На выходе из ГРП при низком давлении можно применять

арматуру из серого чугуна. Она дешевле стальной.

Условный диаметр задвижек в ГРП должен соответствовать диаметру

газопроводов на входе и выходе газа. Условный диаметр вентилей и кранов на

импульсных линиях ГРП или ГРУ рекомендуется выбирать равным 20 мм или 15

мм.

11. Конструктивные элементы газопроводов.

На газопроводах применяются следующие конструктивные элементы:

трубы;

запорно-регулирующая арматура;

линзовые компенсаторы;

сборники конденсата;

футляры;

колодцы;

опоры и кронштейны для наружных газопроводов;

системы защиты подземных газопроводов от коррозии;

контрольные пункты для измерения потенциала газопроводов относительно

грунта и определения утечек газа.

Трубы составляют основную часть газопроводов, по ним транспортируется

газ к потребителям. Все соединения труб на газопроводах выполняются только

сварными. Фланцевые соединения допускаются только местах установки запорно-

регулирующей арматуры.

11.1 Трубы.

Для строительства систем газоснабжения следует применять стальные

прямошовные, спиральношовные сварные и бесшовные трубы изготавливаемые из

хорошо свариваемых сталей, содержащих не более 0,25 % углерода, 0,056 %

серы и 0,046 % фосфора. Для газопроводов, например, применяется сталь

углеродистая обыкновенного качества, спокойная, группы В ГОСТ 14637-89 и

ГОСТ 16523-89 не ниже второй категории марок Ст. 2, Ст. 3, а также Ст. 4

при содержании в ней углерода не более 0,25 %.

А - нормирование (гарантия) механических свойств;

Б - нормирование (гарантия) химического состава;

В - нормирование (гарантия) химического состава и механических свойств;

Г - нормирование (гарантия) химического состава и механических свойств

на термообработанных образцах;

Д - без нормируемых показателей химического состава и механических

свойств.

Согласно [2] рекомендуется применять трубы следующих групп поставки:

- при расчетной температуре наружного воздуха до - 40 °С - группу В;

- при температуре - 40 °С и ниже - группы В и Г.

При выборе труб для строительства газопроводов следует применять, как

правило, трубы, изготовленные из более дешевой углеродистой стали по ГОСТ

380-88 или ГОСТ 1050-88.

11.2 Детали газопроводов.

К деталям газопроводов относятся: отводы, переходы, тройники, заглушки.

Отводы устанавливаются в местах поворотов газопроводов на углы 90° ,

60° или 45°.

Переходы устанавливаются в местах изменения диаметров газопроводов. На

чертежах и схемах их изображают следующим образом

Тройники служат для закрытия и герметизации торцевых частей тупиковых

участков газопроводов. Их применяют в местах подключения к газопроводам

потребителей.

Заглушки служат для закрытия и герметизации торцевых частей тупиковых

участков газопроводов. Заглушки представляют собой круг соответствующего

диаметра, выполненный из стали тех же марок, что и газопровод. Обозначение

деталей газопроводов приводятся в приложении 4 [10].

12. Гидравлический расчёт газопроводов.

Основная задача гидравлических расчетов заключается в том, чтобы

определить диаметры газопроводов. С точки зрения методов гидравлические

расчеты газопроводов можно разделить на следующие типы:

расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления;

расчет тупиковых сетей высокого и среднего давления;

расчет многокольцевых сетей низкого давления;

расчет тупиковых сетей низкого давления.

Для проведения гидравлических расчётов необходимо иметь следующие

исходные данные:

расчетную схему газопровода с указанием на ней номеров и длин участков;

часовые расходы газа у всех потребителей, подключенных к данной сети;

допустимые перепады давления газа в сети.

Расчетная схема газопровода составляется в упрощенном виде по плану

газифицируемого района. Все участки газопроводов как бы выпрямляются и

указываются их полные длины со всеми изгибами и поворотами. Точки

расположения потребителей газа на плаке определяются местами расположения

соответствующих ГРП или ГРУ.

12.1 Гидравлический расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления.

Гидравлический режим работы газопроводов высокого и среднего давления

назначается из условий максимального газопотребления.

Расчёт подобных сетей состоит из трёх этапов:

расчет в аварийных режимах;

расчет при нормальном потокораспределении ;

расчёт ответвлений от кольцевого газопровода.

ГРП

Расчетная схема газопровода представлена на рис. 2 . Длины отдельных

участков указаны в метрах. Номера расчетных участков указаны числами в

кружках. Расход газа отдельными потребителями обозначен буквой V и имеет

размерность м3/ч. Места изменения расхода газа на кольце обозначены цифрами

0, 1, 2, ..... , и т. д.. Источник питания газом (ГРС) подключен к точке 0.

Газопровод высокого давления имеет в начальной точке 0 избыточное

давление газа Р Н =0,6 МПа. Конечное давление газа Р К = 0,15 МПа. Это

давление должно поддерживаться у всех потребителей, подключенных к данному

кольцу, одинаковым независимо от места их расположения.

В расчетах используется абсолютное давление газа, поэтому расчетные Р Н

=0,7 МПа и РК=0,25 МПа. Длины участков переведены в километры.

Для начало расчёта определяем среднюю удельную разность квадратов

давлений:

А СР = (Р2н - Р2к) / 1,1 • S l i

где S l i - сумма длин всех участков по расчётному направлению, км.

Множитель 1,1 означает искусственное увеличение длинны газопровода для

компенсации различных местных сопротивлений (повороты, задвижки,

компенсаторы и т. п.).

Далее, используя среднее значение А СР и расчетный расход газа на

соответствующем участке, по номограмме рис. 11.2 [10] определяем диаметр

газопровода и по нему, используя ту же номограмму, уточняем значение А для

выбранного стандартного диаметра газопровода. Затем по уточненному значению

А и расчетной длине, определяем точное значение разности Р2н - Р2к на

участке. Все расчеты сводят в таблицы.

12.1.1 Расчет в аварийных режимах.

Аварийные режимы работы газопровода наступают тогда, когда откажут в

работе участки газопровода, примыкающие к точке питания 0. В нашем случае

это участки 1 и 18. Питание потребителей в аварийных режимах должно

осуществляться по тупиковой сети с условием обязательного поддержания

давления газа у последнего потребителя Р К = 0,25 МПа.

Результаты расчетов сводим в табл. 2 и 3.

Расход газа на участках определяется по формуле:

VР = 0,59 • ? (К ОБ i • V i) (м3 / ч),

где К ОБ i - коэффициент обеспеченности различных потребителей газа;

V i - часовой расход газа у соответствующего потребителя, м3 / ч.

Для простоты коэффициент обеспеченности принят равным 0,8 у всех

потребителей газа.

Расчетную длину участков газопровода определяют по уравнению:

l Р = 1,1 • l Г (км),

Средняя удельная разность квадратов давлений в первом аварийном режиме

составит:

А СР = (0,72 - 0,252) / 1,1• 6,06 = 0,064 (МПа2 / км),

S l i = 6,06 (км),

Табл. 2.

|Отказал участок 1 |

|№ |d У |l Р |V Р |Р2н-Р2к |Р2н-Р2к , |

|уч. |мм |км |м3 / ч |l Р |МПа2 |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|18 |500 |0,077 |10053,831 |0,045 |0,003465 |

|17 |500 |1,848 |9849,4501 |0,04 |0,07392 |

|16 |500 |0,407 |9809,2192 |0,04 |0,01628 |

|15 |500 |0,726 |9796,579 |0,04 |0,02904 |

|14 |400 |0,077 |9787,3632 |0,19 |0,01463 |

|13 |400 |0,473 |9785,6909 |0,19 |0,08987 |

|12 |400 |0,253 |9745,46 |0,18 |0,04554 |

|11 |250 |0,044 |2566,8403 |0,1 |0,0044 |

|10 |250 |0,121 |2554,2002 |0,1 |0,0121 |

|9 |250 |0,22 |1665,1787 |0,053 |0,01166 |

|8 |250 |0,121 |1663,5064 |0,053 |0,006413 |

|7 |250 |0,176 |1459,1257 |0,045 |0,00792 |

|6 |250 |0,154 |1449,9099 |0,045 |0,00693 |

|5 |250 |0,913 |1437,2697 |0,045 |0,041085 |

|4 |200 |0,451 |903,3339 |0,045 |0,020295 |

|3 |150 |0,154 |901,6616 |0,2 |0,0308 |

|2 |100 |0,363 |12,64016 |0,031 |0,011253 |

| | |SlР=6,578| | |S(Р2н-Р2к)=0,42560|

| | | | | |1 |

P К = ?(0,7 2 - 0,425601) - 0,1 = 0,1537696 Ошибка: 1,5 % < 5

%

Отсюда следует, расчёт сделан правильно.

Переходим к расчету во втором аварийном режиме.

Табл. 3.

|Отказал участок 18 |

|№ |d У |l Р |V Р |Р2н-Р2к |Р2н-Р2к , |

|уч. |мм |км |м3 / ч |l Р |МПа2 |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|1 |500 |0,22 |10053,831 |0,045 |0,0099 |

|2 |500 |0,231 |10041,191 |0,045 |0,010395 |

|3 |500 |0,154 |9152,1692 |0,038 |0,005852 |

|4 |500 |0,451 |9150,4969 |0,038 |0,017138 |

|5 |400 |0,913 |8616,5611 |0,1 |0,0913 |

|6 |400 |0,154 |8603,9209 |0,1 |0,0154 |

|7 |400 |0,176 |8594,7051 |0,1 |0,0176 |

|8 |400 |0,121 |8390,3244 |0,1 |0,0121 |

|9 |400 |0,22 |8388,6521 |0,1 |0,022 |

|10 |400 |0,121 |7499,6307 |0,085 |0,010285 |

|11 |400 |0,044 |7486,9905 |0,085 |0,00374 |

|12 |125 |0,253 |308,37082 |0,085 |0,021505 |

|13 |125 |0,473 |268,1399 |0,06 |0,02838 |

|14 |125 |0,077 |266,4676 |0,06 |0,00462 |

|15 |125 |0,726 |257,2518 |0,06 |0,04356 |

|16 |125 |0,407 |244,61169 |0,06 |0,02442 |

|17 |125 |1,903 |204,38072 |0,045 |0,085635 |

Страницы: 1, 2, 3, 4