Лекции по "Газоснабжению"

 

Гидравлический расчет внутридворовых газопроводов низкого давления

1. На генплане квартала проектируют газовые сети по тупиковой схеме.
2. Намечают расчетные участки от точки подключения к распределительному уличному газопроводу до отключающего устройства на вводе в здание.
3. Определяют расчетные расходы газа V_p, м³/ч, по участкам по формуле:

,

где К₀ – коэффициент одновременности работы газовых приборов

      V_i – номинальный расход газа на прибор, м³/ч;

      n_i – число однотипных приборов.

Номинальный расход газа прибором принимается по паспортным данным или техническим характеристикам приборов.

4. Определяются средние ориентировочные удельные потери давления на расчетной ветке от точки подключения к распределительному газопроводу до наиболее удаленного газифицированного здания:

,

где 250 – нормативный  перепад давления, Па;

1. – 10% на местные сопротивления;

- суммарная длина расчетной  ветки, м.

Диаметры участков газопроводов определяют по расчетному расходу газа V_p, м³/ч, и значению удельных ориентировочных потерь давления , Па/м.

В случае недоиспользования  или превышения расчетного перепада давления изменяем диаметр газопровода на одном или нескольких участках с тем, чтобы свести невязку до величины не более 10%.

 

Методика расчета  кольцевых сетей низкого давления

Расчетный расход газа для  распределительных газопроводов:

,                                                  (1)

где V_тр – транзитный расход газа, м³/ч;

V_п – путевой расход газа;

 a - коэффициент, зависящий от соотношения между путевым и транзитным расходами и числа мелких потребителей, составляющих путевую нагрузку, принимается равным 0,55.

При расчете газовых  сетей считают отдачу газа по длине равномерной. При этом вся газифицированная территория разбивается на участки с одинаковой плотностью населения и вычисляется количество газа, потребляемое на этих участках.

Удельные путевые расходы определяют путем деления расхода газа на отдельных участках на периметр сети (длину кольца), от которой эти участки снабжаются газом.

Путевой расход – это расход, который равномерно разбирается по длине расчетного участка. Путевой расход на участке получают, умножив удельный путевой расход газа на длину этого участка. При этом если участок является общим для двух колец, то путевой расход определяют как произведение длины этого участка и суммы удельных расходов соседних колец (удельных расходов соседних кварталов).

Направление движения задают таким образом, чтобы потребителям газа он поступал кратчайшим путем и не возвращался обратно. Узловые точки схода в кольцевой сети располагают в местах, наиболее удаленных от противоположной точки питания сети. Прежде всего, необходимо подводить питание газом каждого узла как минимум с двух сторон, чтобы в случае аварии последующие потребители обеспечивались газом по другому пути. В зоне действия ГРП выбирают наиболее отдаленные узлы и считают их точками схода (или нулевыми точками), в которых поток сходится, а из них газ не поступает ни в один, ни в другой участок. Производя гидравлический расчет всех участков кольцевой сети, стараются подобрать постоянный диаметр для главного контура. Участок ГРП -1 считается участком, где отсутствует путевой расход, то есть к нему непосредственно потребители не присоединяются. Расчетный расход на этом участке равен расходу газа на весь микрорайон.  Сумма путевых расходов по всем расчетным участкам должна быть равна суммарному расходу газа на весь микрорайон по сетям низкого давления. Невязка не должна превышать 1-2%. При расчете газовых сетей путевые расходы на расчетных участках часто заменяют узловыми расходами. Узловой расход определяется как полусумма путевых расходов всех расчетных участков, сходящихся в узле:

,

V_соср – расходы газа сосредоточенными потребителями (промышленность).

Проверкой правильности расчета служит выполнение соотношения:

.

Под транзитным понимается расход, который транспортируется вдоль  участка без изменения его  величины. Так как определение транзитных расходов на участках кольца затруднительно, обычно расчетные расходы определяют из условия, что алгебраическая сумма расчетных расходов газа на участках, примыкающих к узлу и узлового расхода для каждого узла равна нулю. Считают, что расходы, входящие в узел, положительные, а выходящие из узла – отрицательные. Для каждой узловой точки системы записывается вышеприведенное условие, которое называется условием равновесия узла. Если в рассматриваемом узле все расчетные расходы на примыкающих участках к узлу неизвестны, то один из расчетных расходов определяют из правила равновесия узла, а остальными расчетными расходами задаются из условия, что расчетный расход должен быть не менее 0,55 V_пут рассматриваемого участка.

Например, узел 5 : V_р^4-5+ V_р^5-6- V_узл⁵=0, задаемся V_р^4-5=0,55 V_пут^4-5

 

 

После того, как определены расчетные расходы по всем участкам системы, определяют диаметры этих участков с выполнением гидравлической увязки кольца, то есть алгебраическая сумма потерь давления в кольце должна быть равна нулю. Диаметры участков сети определяют по таблицам и номограммам по известным расходам и средним ориентировочным потерям давления на участке:

.

 

Гидравлический  расчет внутридомовых газопроводов

 

Расчет внутридомовых газопроводов производят после выбора и размещения оборудования и составления аксонометрической схемы газопроводов. Гидравлический расчет выполняют для газопроводов, соединяющих распределительную сеть с самым дальним газовым прибором, то есть прибором, установленным на верхнем этаже последнего подъезда.

Нормативный перепад  давления во внутридомовых сетях принимают равным 350¸500Па.

Расчет выполняется  в следующей последовательности:

1. Определяются расчетные часовые расходы газа для всех участков газопровода.
2. Задают диаметры газопровода. В случае несоответствия суммарных потерь давления располагаемому напору некоторые из участков пересчитывают на другой диаметр.
3. Определяют фактические длины участков газопровода. Длины замеряют по поэтажному плану с уже нанесенными на него газопроводами и по аксонометрической схеме газопровода.
4. Определяют сумму коэффициентов местных сопротивлений .
5. Определяют расчетные длины участков газопровода по формуле

,

где - фактическая длина участков газопровода по п.3, м;

      - эквивалентная длина, учитывающая местные потери давления газа на участке, м.

Значения  при =1 находятся по номограмме в зависимости от расчетного расхода газа и диаметра участка.

6. Определяют потери давления на участке. Удельные потери давления на участке находят с помощью справочных таблиц по расчетному расходу газа на участке и диаметру участка. Полные потери давления на участке определяются по формуле

.

7. На вертикальных  участках газопровода следует  учесть дополнительное избыточное давление (гидростатический напор), которое определяется по формуле:

где - разность геометрических отметок конца и начала участка газопровода, считая по ходу газа, м;

        r_а – плотность воздуха при температуре 0° и давлении 0,101 МПа, принимается равной 1,29 кг/м³;

       ρ₀ – плотность газа, кг/м³, принимается равной 0,73¸0,75 кг/м³.

Знак «+» или знак «-»  в формуле определяют следующим образом: если направление уклона газопровода и направление гидростатического напора совпадают, то избыточное давление газа в газопроводе увеличивается на величину гидростатического напора. Если направление уклона и направление гидростатического напора не совпадают, то гидростатический напор вычитает избыточное давление газа, то есть является как бы дополнительным сопротивлением в газопроводе. Другими словами, при подъеме газопровода значение будет положительным, а при опускании – отрицательным. Если газ тяжелее воздуха, то дополнительное давление будет отрицательным (избыточное давление в газопроводе уменьшится). При проведении расчетов следует учесть потери давления трубах и в арматуре водонагревателя в размере 80…100Па, в газовых плитах в размере 40…60Па и в газовом счетчике в размере 50Па (прибавив указанные значения к полным потерям давления на участке).

Суммарные потери давления на участке газопровода определяются по формуле

.

Гидравлический расчет считается законченным, если сумма потерь давления в системе отличается от нормативного значения перепада давления не более чем на 10%. если необходимо, производят пересчет.

 

5. Назначение, размещение и основные требования, предъявляемые к грп. Принципиальные схемы грп. Принцип работы регуляторов давления.

Подбор регуляторов давления

 

Основное назначение ГРП и ГРУ – снижение давления газа и поддержание его на заданном уровне независимо от изменения входного давления и расхода газа потребителями. ГРП и ГРУ оснащаются сложным технологическим оборудованием и отличаются в основном только расположением. ГРУ располагают непосредственно в помещениях, где находятся агрегаты, использующие газовое топливо (цехах, котельных). ГРП в зависимости от назначения и технической целесообразности размещают: в пристройках к зданиям; встраивая в одноэтажные производственные здания или котельные; в отдельно стоящих зданиях. В зависимости от места расположения технологического оборудования различают ГРП, газорегуляторные пункты блочные и газорегуляторные пункты шкафные. ГРП и ГРПБ различают входным давлением газа до 0,6МПа и входным давлением газа свыше 0,6 до 1,2МПа. ШРП различают входным давлением газа до 0,3МПа и входным давлением газа свыше 0,3 до 0,6МПа и свыше 0,6 до 1,2МПа. ГРП по назначению подразделяют на сетевые, которые обеспечивают подачу газа в распределительные сети низкого, среднего и высокого давлений, и объектовые, - служащие источниками газоснабжения для отдельных потребителей.

Здание ГРП должно быть одноэтажным, из материалов 1 и 2 степени  огнестойкости. Пол выполняют из несгораемого и не дающего искру материала. Двери должны открываться наружу. Помещение должно освещаться естественным светом (через окна) и искусственным (электрическим). Проводку электрического освещения выполняют во взрывоопасном исполнении. Вентиляция помещения ГРП должны быть естественной и обеспечивать трехкратный воздухообмен в 1 час. Приток осуществляется через жалюзийную решетку, а вытяжка – через дефлектор в перекрытии помещения. Помещение ГРП можно отапливать водяными или паровыми системами от котельной или от АГВ и других котлов, расположенных в пристройке. Отопление должно обеспечить температуру в помещении ГРП не ниже 5*С. если ГРП не попадает в зону грозовой защиты соседних объектов, устанавливается молниеотвод. Помещение ГРП оборудуют пожарным инвентарем (ящик с песком, огнетушители). На вводе газопровода в ГРП и на выходном газопроводе устанавливают отключающие устройства на расстоянии не менее 5 метров и не более 100м.

 В состав технологического оборудования регуляторных пунктов входят следующие элементы:

-регулятор давления, понижающий или поддерживающий  постоянным давление газа независимо от  его расхода;

- предохранительный запорный  клапан, прекращающий подачу газа  при повышении или понижении  его давления после регулятора  сверх заданных значений;

- предохранительно-сбросное  устройство, предназначенное для  сброса излишка газа, чтобы давление не превысило заданное в схеме пункта;

- фильтр газа, служащий  для очистки газа от механических  примесей;

- контрольно-измерительные  приборы, которые фиксируют: давление  газа до и после регулятора, а также на обводном газопроводе  (манометр); перепад давления на фильтре, позволяющий судить о степени его загрязненности (дифманометр); расход газа (расходомер); температуру газа перед расходомером (термометр);

- импульсные трубопроводы, служащие для присоединения регулятора  давления, предохранительно-запорного клапана, предохранительно сбросного устройства и контрольно – измерительных приборов.

Оборудование на технологической  линии ГРП и ГРУ располагается  в следующей последовательности: запорное устройство, фильтр, ПЗК, регулятор  давления, запорное устройство. Кроме того, ГРП и ГРУ должны иметь ПСК. Число технологических линий в зависимости от расхода газа и режима потребления может быть от одной до пяти. Если имеется только одна технологическая линия, то предусматривается обводной газопровод с двумя последовательно расположенными запорными устройствами, который во время ремонта оборудования будет обеспечивать подачу газа потребителям. Временное снижение давления обеспечивается ручным редуцированием с помощью запорных устройств. ГРП могут быть одно- и двухступенчатые. В одноступенчатом пункте входное давление газа снижается до выходного в одном регуляторе, в двухступенчатом – в двух. Установленные последовательно на технологической линии регуляторы будут снижать давление газа в два этапа: первый – до промежуточного (например, с 1,2 до 0,3МПа), второй – до выходного – 0,003МПа. Фильтр и ПЗК устанавливают перед регулятором первой ступени. Одноступенчатые схемы применяют при разности между входным и выходным давлением до 0,6МПа. При больших перепадах используют двухступенчатые схемы. В зависимости от назначения ГРП и ГРУ могут быть выполнены без учета и с учетом расхода газа. При использовании для измерения расхода газа счетчиков ротационного или турбинного типа их устанавливают после регуляторов давления, а в случае применения сужающих устройств (диафрагм) их монтируют до регулятора давления и ПЗК, но после фильтра. ПЗК контролирует верхний и нижний пределы регулирования, а ПСК – только верхний. Причем сначала должен сработать ПСК, а затем ПЗК, поэтому ПСК настраивается на меньшее давление, чем ПЗК. ПСК настраивают на давление, превышающее регулируемое на 15%, ПЗК настраивают на давление на 25 % больше рабочего.