Газоснабжение города и котельной

Выделяем по схеме  расчетные участки с путевым  расходом газа (уч.1, 13, 24, 26, 28, 42, 43), с  транзитным (уч. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 19, 21, 22, 23, 25, 27, 30, 31, 32, 33, 35, 37, 39, 41, 44, 45, 47, 49, 51, 53, 54) и с путевым и транзитным одновременно (уч. 3, 5, 7, 9, 11, 18, 20, 29, 34, 36, 38, 40, 46, 48, 50, 52). Нумерацию начинаем с самого удаленного участка.

Расчетные расходы газа на участках определяем по удельным расходам на единице длины участка газопровода с путевым отбором газа V_уд ,м³ /(ч*м):

V_УД=(V₃-V_КОМ)/SL_P.

Каждая зона застройки  характеризуется своей плотностью газоснабжения, поэтому V_уд определяют для каждой зоны по известному для нее расходу V_з, м³/ч. Если  в зоне имеются мелкие коммунальные потребители с сосредоточенным отбором газа из сети V_ком м³/ч (столовые, кафе и др.), то их не следует учитывать при определении V_уд. В суммарную длину ∑L_p, м, включают длины всех участков с путевым отбором газа по полукольцам и тупиковым направлениям. При одностороннем присоединении вводов к  распределительным газопроводам принимаем  L_p= 0.5L, при двухстороннем - L_p= L.

Для квартала №31: ∑L_p=0,5×(L₁₉ +L₂₀+L₁+L₃+L₇+L₉+L₁₁+ L₂₄+L₂₆+L₂₈+L₂₉)=

=0.5×(10+28,8+28,8+43,2+57,6+28,8+28,8+28,8+72+72+105,2)= 252 м.

Для квартала №30: ∑L_p=0,5×(L₁+L₃+L₅+L₇+L₉+L₁₁+L₁₃+ L₂₅+L₂₇+L₂₉)=

=0.5×(14,4+28,8+28,8+28,8+115,2+28,8+28,8+100,8+57,6+28,8)=230,4 м.

V_КВ=n_КВ*(V_ГРП-V_CТОЛ)/N_ГРП ,

V_КВ25=4130*(2430,19-155,4)/23765=415,5 м³.

V_КВ26 =5915*(2430,19-155,4)/23765=566.4 м³.

V_КВ30 =2275*(2430,19-155,4)/23765=217.8 м³.

V_КВ31 =4655*(2430,19-155,4)/23765=445,6 м³.

V_КВ35 =1785*(2430,19-155,4)/23765=211 м³.

           V_КВ36 =3920*(2430,19-155,4)/23765=375.4 м³.

V_КВ41 =1085*(2430,19-155,4)/23765=143.9 м³.

     V_уд30=217.8 /230.4= 0.94 м³/(ч*м).

     V_уд31=445,6 /252= 1,768 м³/(ч*м).

Заполняем табл. 8.1 известными значениями гидравлического расчета газопроводов (графы 1, 2, 3, 4). В графе 5 проставляем полный путевой расход на расчетном участке V_пут ⁼ \/_уд*L_р, м³/ч, и эквивалентный расход V_э⁼ 0,5V_пут, м³/ч.

Для определения расчетного расхода  на некоторых участках необходимо предварительно найти расходы на некоторых участках. Определив расходы газа на участках, приступаем к подбору диаметров газопроводов. Расчет начинаем с наиболее протяженной и нагруженной ветки. Для расчетной ветки находим среднюю удельную потерю давления R_ср, Па/м :

R_CP=DP/(1,1* SL)                                              

Расчетный   перепад  давления  ΔР=1200 Па. Суммарная  фактическая   длина участков   газопроводов расчетной ветки, м, определяется по генплану, вычерченному в масштабе 1:2000. Коэффициентом 1,1 учитывается доля потерь давления в местных сопротивлениях. Для рассматриваемой  ветки  ∑L равна сумме длин участков ∑L=354,2 м.

R_cp=1200/(1.1*354,2)=3,08 Па/м.

На величину Rср ориентируемся  при выборе диаметров газопроводов по таблицам или номограммам. Приняв диаметры участков газопроводов, находим удельные потери давления на участках Rt, Па/м, и вносим в них поправку на плотность газа, Rф=R_t*(ρ_о/ρ_t), Па/м.

Далее определяем приведенную  длину Lпр=1,1*L и потери давления на участках Rф*Lпр. В настоящем расчете использованы номограммы, составленные для газа с ρо = 0,73 кг/м³, поэтому вносим поправку в величину Rt : Rф=0,7683/0,73, Па/м.

 Общие потери давления  в расчетной ветке составили  1199.7 Па. Так как невязка по отношению к располагаемому давлению ((1200-1199,7)/1200)*100 = 0.02 % менее допустимой (5%), то расчет не требует корректировки.

Затем  приступаем  к  расчету   ответвлений.   Возможны   случаи,   когда   в   ответвлениях не представляется возможным израсходовать располагаемое  давление. Тогда диаметр ответвления назначается  конструктивно, но  не менее диаметра  ввода газопровода  в  здание, т.е. 25 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.  Расчёт и подбор оборудования ГРП.

 

Оборудование сетевых  ГРП включает следующие основные элементы: счетчик для измерения расхода газа, фильтр для очистки газов от механических примесей и пыли; предохранительно-запорный клапан для отключения подачи газа потребителям при недопустимом понижении или повышении давления газа за регулятором; регулятор давления для снижения давления и поддержания его постоянным после себя; предохранительно-сбросной клапан для сброса в атмосферу части газа при незначительном повышении выходного давления с целью предупреждения срабатывания предохранительно-запорного клапана.

Необходимо произвести подбор и расчет оборудования для ГРП 1 при известных расчетном расходе газа Vp= 1822,7 м³/ч, давлении газа на вводе в ГРП Рвх = 0,6195 МПа (известно из расчета газопроводов высокого давления), плотности газа ро = 0,7683 кг/м³.

Подбирая счетчик, находим  действительный объем газа при рабочих условиях по формуле

,         (9.1)

где V п  - приведенный  объем газа, м³;

Pн=0,1013 МПа – нормальное  давление ;

P – рабочее давление  перед счетчиком, МПа;

Pб – барометрическое  давление, МПа;

t_Д – среднее значение рабочей температуры газа, ⁰С.

Принимаем СГ 150 – 400 – 1,0.

Потери давления в  счетчике СГ определяются по формуле 

∆Рсч=∆Рвсч * ρ_о/ρ_в ,         (9.2)

где ∆Рвсч - перепад давления в счетчике, Па, при измерении  расхода воздуха с ρ_в=1,29 кг/м3, принимается с учетом действительной загрузки счетчика;

∆Рсч=230*0,7683/1,29=136,98Па=0,000137МПа.

Принимаем к установке  чугунный волосяной фильтр Dy 150. Потери давления в чистом фильтре ∆Рф, Па, определяем при расходе газа Vrp = 500 м3/ч и перепаде давления в фильтре Ргр = 1000 Па по формуле

∆Рф=∆Ргр×(Vр/Vгр)2 ×(ρ_о/ρ_гр)×(Ро/Рф) , Па,     (9.3)

Формула используется совместно  с графиком, на котором представлены потери давления в чистом фильтре Ргр (Па) в зависимости от пропускной способности при Ро =0,101 МПа (абс.) и ρ_гр = 1 кг/м³. Действительный перепад давления в фильтре Dу 150 для заданных исходных данных составит

∆Р_ф=1000×(1822.7/500)²×(0,7683 /1,0)×(0,101/0,6195)= 1664.5 Па =0,00166 МПа.

Потери давления в  фильтре с чистой кассетой не должны превышать 40% от максимально допустимого перепада давления в фильтре в процессе эксплуатации – 10000 Па, т.е. ∆Рф должен быть не более 0,004 МПа.

Предохранительный клапан приводится в действие от импульса выходного давления газа. Величина этого давления  для сетей газопроводов низкого давления

Рвых.=3кПа.

Принимаем к установке  ПКН-50 с верхним пределом настройки  от 0,001 до 0,06 МПа, нижним - от 0,0003 до 0,003 МПа.

Потери давления в  предохранительном клапане:

.          (9.4)

Коэффициент местного сопротивления ПКН z=5.

Скорость газа на входе в ПКН  определяется

W=Vp/(3600×0,785× D²)×( Ро/ Рпкн)×(Тпкн/То)     (9.5)

Потери давления в переходном патрубке незначительны, ими можно пренебречь, тогда давление газа на входе в ПКН

Рпкн =Рвх-∆Рф-∆Рсч=0,6195-0,00166-0,000137=0,6176 МПа. (9.6)

W=1822.7 /(3600×0,785×0,05²)×(0,101/0,6176)×(278/273)=  42,9  м/с ;                      

Плотность газа

r=r₀×(Р_пкн×Т_о)/(Р_о×Т_пкн) = 0,7683×(0,6176 × 273)/(0,101×278)= 4,6 кг/м³                            (t газа=5°С); 

Потери давления в  предохранительном клапане

∆P_пкн=5×(42.9²/2)× 4,6= 21165 ( 0,0212 MПa).

Давление газа на выходе из ПКН, а следовательно, и во входном  сечении регулятора давления газа

Р₁=Рпкн-∆Pпкн =0,6176-0,0212 =0,5964 МПа.

Давление газа в выходном сечении регулятора давления

Р₂=Рвых=3000+101325=104325 Па= 0,1043 МПа.

Принимаем к установке регулятор  давления РДБК 1-100.

   (9.8)

Пропускная способность  регулятора давления

V=1595×f×a×P₁×j×Ö(1/r₀)=1595×13,5×0.6×0.5964×0.326×1.14=2873,3м³/ч.        (9,9)

Пределы устойчивой работы регулятора

V_У=(0,2…0,8)× 2873,3= 574,6… 2302,3 м³/ч.

Необходимая пропускная способность ПСК определяется по формуле

V_ПСК=0.0005*V_p=0.0005*2873,3 =1,43 м³/ч.

Принимается к установке  ПСК-50.

 

Необходимо произвести подбор и расчет оборудования для  ГРП 2 при известных расчетном расходе газа Vp= 1801,3 м³/ч, давлении газа на вводе в ГРП Рвх = 0,5683 МПа (известно из расчета газопроводов высокого давления), плотности газа ро = 0,7683 кг/м³.

Подбирая счетчик, находим действительный объем газа при рабочих условиях по формуле

,         (9.1)

где V п  - приведенный объем газа, м³;

Pн=0,1013 МПа – нормальное давление ;

P – рабочее давление перед  счетчиком, МПа;

Pб – барометрическое давление, МПа;

t_Д – среднее значение рабочей температуры газа, ⁰С.

Принимаем СГ 150 – 400 – 1,0.

Потери давления в счетчике СГ определяются по формуле 

∆Рсч=∆Рвсч * ρ_о/ρ_в ,         (9.2)

где ∆Рвсч - перепад давления в  счетчике, Па, при измерении расхода воздуха с ρ_в=1,29 кг/м3, принимается с учетом действительной загрузки счетчика;

∆Рсч=250*0,7683/1,29=148,89 Па=0,000149 МПа.

Принимаем к установке чугунный волосяной фильтр Dy 150. Потери давления в чистом фильтре ∆Рф, Па, определяем при расходе газа Vrp = 500 м3/ч и перепаде давления в фильтре Ргр = 1000 Па по формуле

∆Рф=∆Ргр×(Vр/Vгр)2 ×(ρ_о/ρ_гр)×(Ро/Рф) , Па,     (9.3)

Формула используется совместно с  графиком, на котором представлены потери давления в чистом фильтре Ргр (Па) в зависимости от пропускной способности при Ро =0,101 МПа (абс.) и ρ_гр = 1 кг/м³. Действительный перепад давления в фильтре Dу 150 для заданных исходных данных составит

∆Р_ф=1000×(1801,3/500)²×(0,7683 /1,0)×(0,101/0,5683)= 1772,2 Па =0,00177 МПа

Потери давления в фильтре с чистой кассетой не должны превышать 40% от максимально допустимого перепада давления в фильтре в процессе эксплуатации – 10000 Па, т.е. ∆Рф должен быть не более 0,004 МПа.

Предохранительный клапан приводится в действие от импульса выходного давления газа. Величина этого давления  для сетей газопроводов низкого давления

Рвых.=3кПа.

Принимаем к установке ПКН-50 с  верхним пределом настройки от 0,001 до 0,06 МПа, нижним - от 0,0003 до 0,003 МПа.

Потери давления в предохранительном  клапане:

.          (9.4)

Коэффициент местного сопротивления  ПКН z=5.

Скорость газа на входе  в ПКН определяется

W=Vp/(3600×0,785× D²)×( Ро/ Рпкн)×(Тпкн/То)     (9.5)

Потери давления в переходном патрубке незначительны, ими можно пренебречь, тогда давление газа на входе в ПКН

Рпкн =Рвх-∆Рф-∆Рсч=0,5683-0,00177-0,000149=0,5664 МПа.          (9.6)

W=1801,3 /(3600×0,785×0,05²)×(0,101/0,5664)×(278/273)=  46,1  м/с ;                      

Плотность газа

r=r₀×(Р_пкн×Т_о)/(Р_о×Т_пкн) = 0,7683×(0,5664 × 273)/(0,101×278)= 4,23 кг/м³                            (t газа=5°С); 

Потери давления в  предохранительном клапане

∆P_пкн=5×(46,1²/2)× 4,23= 22474 ( 0,0225 MПa).

Давление газа на выходе из ПКН, а следовательно, и во входном  сечении регулятора давления газа

Р₁=Рпкн-∆Pпкн =0,5664-0,0225 =0,5439 МПа.

Давление газа в выходном сечении регулятора давления

Р₂=Рвых=3000+101325=104325 Па= 0,1043 МПа.

Принимаем к установке  регулятор давления РДБК 1-100.

   (9.8)

Пропускная способность  регулятора давления

V=1595×f×a×P₁×j×Ö(1/r₀)=1595×13,5×0.6×0.5439×0.345×1.14=2763,7м³/ч.        (9,9)

Пределы устойчивой работы регулятора

V_У=(0,2…0,8)× 2763,7= 552,7… 2210,9 м³/ч.

Необходимая пропускная способность ПСК определяется по формуле

V_ПСК=0.0005*V_p=0.0005*2763,7 =1,38 м³/ч.

Принимается к установке  ПСК-50.

 

Необходимо произвести подбор и расчет оборудования для  ГРП 3 при известных расчетном расходе газа Vp= 1907,5 м³/ч, давлении газа на вводе в ГРП Рвх = 0,5530 МПа (известно из расчета газопроводов высокого давления), плотности газа ро = 0,7683 кг/м³.

Подбирая счетчик, находим  действительный объем газа при рабочих  условиях по формуле

,         (9.1)

где V п  - приведенный  объем газа, м³;

Pн=0,1013 МПа – нормальное давление ;

P – рабочее давление перед счетчиком, МПа;

Pб – барометрическое давление, МПа;