Расчет системы газоснабжения города

400

0,04

0,039

0,00156

0,299

12

+9996,9165

400

0,23

0,122

0,02806

2,807

13

+10082,1515

400

0,43

0,122

0,05246

5,203

14

+10085,6945

400

0,07

0,122

0,00854

0,847

15

+10105,2195

500

0,66

0,045

0,0297

2,939

16

+10131,9995

500

0,37

0,045

0,01665

1,643

17

+10217,2345

500

1,68

0,045

0,0756

7,399

18

+10650,2445

500

0,07

0,05

0,0035

0,329

?= 0,37968

?= 42,34*10-6

????????

* Знаки "+" и "-" означают условное деление потоков газа на положительные (направление по часовой стрелке) и отрицательные (движение против часовой стрелки).

Для определения ошибки надо просуммировать по модулю все числа в графе 6 и оценить разность положительных и отрицательных чисел в этой же графе по нижеприведенной формуле

Ошибка составляет: 0,04934 * 100 / 0,5 * 0,37968 = 25,99 %

Диаметры участков газопровода в этом режиме выбираются из таблицы расчетов в аварийных режимах. Для каждого участка принимается наибольший из двух диаметров. При этом размеры диаметров на головных участках кольца будут наибольшими. Далее размеры диаметров будут монотонно убывать в направлении точки схода потоков.

Для определения удельной разности квадратов давлений на участке используют номограмму рис. 11.2. [10]. Их определяют по известным диаметру и расходу и вносят в графу 5 таблицы . Зная расчетные длины участков, вычисляют разности квадратов давлений на участках и вносят их в графу 6 таблицы .

Критерием правильности расчёта является равенство сумм положительных и отрицательных значений Р2н - Р2к. Если равенства нет, то разность этих значений не должна превышать 10 % от половины абсолютного значения суммы чисел в графе 6 таблицы. В нашем примере эта разность составляет 25,99 %, что слишком много.

Следовательно, расчёт надо повторить.

Для снижения ошибки надо подсчитать так называемый круговой расход по формуле

?V = ?(Р2н - Р2к) * 106 / 2 * ??Р2н - Р2к) / Vi.

?V = 0,04934 * 106 / 2 * 42,34 = 582,66 ??600 (м3/ч),

Сумма в знаменателе этой формулы берется из графы 7 таблицы 6.

Увеличим все положительные расходы на 600 м3/ч, а все отрицательные расходы уменьшим также на 600 м2/ч. Повторим расчет при новых значениях расходов на участках

Таблица 7.

NО Участка.	Расход на участке, м3/ч	Диаметр газопровода, мм	Длина участка, км	Р2Н-Р2К/l, МПа2/км	Р2Н-Р2К, МПа2	Р2Н-Р2К/VУЧ, * 10-6
1	2	3	4	5	6	7
1	-11250,2445	500	0,2	0,06	0,012	0,976
2	-11223,4645	500	0,21	0,06	0,0126	1,026
3	- 9339,9445	500	0,14	0,037	0,00518	0,545
4	-9336,4015	500	0,41	0,037	0,01517	1,596
5	-8205,1815	400	0,83	0,1	0,083	9,277
6	-8178,4015	400	0,14	0,1	0,014	1,57
7	-8158,8765	400	0,16	0,1	0,016	1,799
8	-7125,8665	400	0,11	0,085	0,00935	1,158
9	-7725,3235	400	0,2	0,085	0,017	2,106
10	-5838,8035	400	0,11	0,048	0,00528	0,819
11	-5812,0235	400	0,04	0,048	0,00192	0,299
12	+9396,9165	400	0,23	0,117	0,02691	2,807
13	+9482,1515	400	0,43	0,117	0,05031	5,203
14	+9485,6945	400	0,07	0,117	0,00819	0,847
15	+9505,2195	500	0,66	0,038	0,02508	2,939
16	+9531,9995	500	0,37	0,038	0,01406	1,643
17	+9617,2345	500	1,68	0,038	0,06384	7,399
18	+10050,2445	500	0,07	0,045	0,00315	0,329
					?= 0,38304	?= 43,5*10-6
					+0,00004

Ошибка составляет: 0,00004 * 100 / 0,5 * 0,38304 = 0,02 %,

После введения кругового расхода ошибка снизилась до 0,02%, что приемлемо.

На этом гидравлический расчет газопровода высокого давления заканчивается.

Гидравлический расчет многокольцевых газовых сетей низкого давления

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления (до 5 кПа) сводится к решению транспортной задачи с последующей ее оптимизацией.

Исходные данные для расчета:

1. Общий расход газа через ГРП, питающее сеть низкого давления:

V0 = 1883,52 (м3 / ч).

2. Расчетная схема: рис. 3.

3. Расчетный перепад давления в сети:

?P = 1200 (Па).

Задачей гидравлического расчета сети низкого давления является определение диаметров всех ее участков при соблюдении заданного ?P. Минимальный диаметр труб в сети должен быть равен 50 мм.

Путевые расходы газа на участках определяются по формуле:

VПУТ = l ПР i * V0 / ?l ПР i

где l ПР i - приведенная длина участка, м

l ПР i = l Р * К Э * К З

l Р - расчетная длина участка (l Р = 1,1 * l Г), м;

l Г - геометрическая длина участка по плану района газификации, м;

К Э - коэффициент этажности, учитывающий наличие зданий различной этажности;

К З - коэффициент застройки, учитывающий плотность жилой застройки по трассе газопровода.

Расчет путевых расходов газа сводим в таблицу 8.

Табл. 8.

Номер участка	Геометрич. Длина, м	Расчетная Длина, м	Коэфф. Этажности	Коэфф. Застройки	Приведеная длина, м	Путевой расход, м3 / ч
1	2	3	4	5	6	7
0-1	20	22	1	0	0	0
1-2	100	110	1	1	110	48,29538
2-3	200	220	1	1	220	96,59077
1-4	300	330	1	1	330	144,8862
4-5	300	330	1	1	330	144,8862
2-6	300	330	1	1	330	144,8862
3-7	300	330	1	1	330	144,8862
5-6	400	440	1	1	440	193,1815
6-7	200	220	1	1	220	96,59077
7-8	200	220	1	1	220	96,59077
6-9	200	220	1	1	220	96,59077
4-10	300	330	1	1	330	144,8862
3-12	300	330	1	1	330	144,8862
10-14	200	220	1	1	220	96,59077
10-11	200	220	1	1	220	96,59077
12-13	200	220	1	1	220	96,59077
12-14	200	220	1	1	220	96,59077
					?l ПР = 5940

Определяем узловые расходы газа:

V УЗЛ i = 0,5 * ? V ПУТ i , (м3/ч),

где ? V ПУТ i - сумма путевых расходов газа на участках, примыкающих к узлу, (м3/ч),

Определяем расчетный расход газа на участках.

При вычислении расчетного расхода газа используют первое правило Кирхгофа для сетей, которое можно сформулировать так: алгебраическая сумма всех потоков газа в узле равна нулю.

Минимальное значение расчетного расхода газа на участке должно быть равно половине путевого. Для обеспечения экономичности системы следует выделить главные направления, по которым транспортируется большая часть газа.

Определяем диаметры участков:

Для этого, используя заданный перепад давления ?P, вычисляют среднюю первоначальную удельную потерю давления на главных направлениях:

А = ?Р / ? l Р i (Па/м)

где ? l Р i - сумма расчетных длин участков, входящих в данное главное направление.

По величине А и расчетному расходу газа на каждом участке по номограмме рис.11.4 [10] определяют диаметры газопровода. Действительное значение удельных потерь давления на участке определяют при выборе стандартного значения условного диаметра по той же номограмме. Действительное значение удельной потери на участке умножают на расчётную длину участка и вычисляют, таким образом, потерю давления на этом участке. Общая потеря давления на всех участках главного направления не должна превышать заданного ?Р.

Все расчеты по определению диаметров участков газопровода низкого давления сводят в таблицу.

Табл. 9.

Номер Участка	Расчетн. расход, м3 / ч	Расчет длина, м	Средняя потеря давления, Па / м	Диаметр Условный, Мм	Действит. удельная потеря давления, Па/м	Потеря давления на участке, Па	Давл. В конце участка, Па
1	2	3	4	5	6	7	8
0-1	1786,92	22	1,33	325?? 8	1,1	24,2	4975,8
1-2	1134,94	110	1,33	273?? 7	1	110	4865,8
2-3	531,25	220	1,33	219?? 6	0,7	154	4711,8
3-7	72,44	330	1,33	108?? 4	0,9	197	4414,8
7-8	48,29	220	1,33	88,5?? 4	1,38	303,6	4111,2
2-6	458,81	330	1,33	219?? 6	0,47	155,1	4710,7
6-7	48,29	220	1,33	88,5?? 4	1,38	303,6	4407,1
Невязка в узле 7: (4414,8-4407,1) / 4414,8 * 100 % = 0,17 %
3-12	265,62	330	1,33	159 ???	1,1	363	4348,8
12-14	48,29	220	1,33	88,5 ???	1,3	286	4062,8
1-4	555,4	330	1,33	219 ??6	0,75	247,5	4728,3
4-10	265,62	330	1,33	159 ???	1,1	363	4365,3
10-14	48,29	220	1,33	88,5 ???	1,38	303,6	4061,7
Невязка в узле 14: (4062,8-4061,7)/4062,8 * 100 % = 0,03 %
5-6	96,59	440	1,33	114 ??4	1,2	528	4182,7
4-5	72,44	330	1,76	89 ???	1,8	594	4117,8
Невязка в узле 5: (4182,7-4117,8)/4182,7 * 100 % = 1,55 %
6-9	48,29	220	1,76	88,5 ??4	1,38	303,6	4407,1
10-11	48,29	220	1,33	88,5 ???	1,38	303,6	4061,7
12-13	48,29	220	1,33	88,5 ??4	1,38	303,6	4045,2

Первым критерием правильности расчёта является невязка давлений в узловых точках, которая не должна быть более 10%. Давление в узловых точках определяется путём вычитания потерь давления на участках из начального давления от ГРП при движении потока газа до рассматриваемого узла по кратчайшему расстоянию. Разность давлений образуется вследствие различных направлений подхода газа к узлу.

Вторым критерием является оценка потерь давления от ГРП до самых удалённых потребителей. Эта потеря не должна быть более расчётного перепада давления, равного 1200 Па и отличатся от него не более чем на 10%.

Условия правильности расчета соблюдаются и на этом расчет многокольцевых сетей низкого давления заканчивается.

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов низкого давления

Тупиковые газопроводы низкого давления прокладываются внутри жилых домов, внутри производственных цехов и по территории небольших населенных пунктов сельского типа.

Источником питания подобных газопроводов являются ГРП низкого давления.

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов производят по номограмме рис. 11.4. из [10].Особенностью расчёта здесь является то, что при определении потерь давления на вертикальных участках надо учитывать дополнительное избыточное давление из-за разности плотностей газа и воздуха, то есть

?РД = ??h * (?В - ?Г) * g,

где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м;

?В, ?Г - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

Для природного газа, который легче воздуха, при движении его по газопроводу вверх значение ?Р будет отрицательным, а при движении вниз положительным.

Учет местных сопротивлений можно производить путем введения надбавок на трение

l Р = l Г * (1 + а/100), (м),

где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки:

на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;

на стояках - 20%;

на внутри квартирной разводке:

при длине 1-2 м. - 450%,

при длине 3-4 м. - 200%,

при длине 5-7 м. - 120%,

при длине 8-12 м. - 50%.

Перепад давления ?Р в тупиковых газопроводах низкого давления определяется начальным давлением после ГРП или ГРУ, которое равно 4-5 кПа, и давлением необходимым для работы газогорелочных установок или газовых приборов. Перепад давления ?Р, согласно рекомендациям таблицы 11.10. [10] принимаем равным 350 Па.

1. Создаём расчётную схему газопровода: рис. 4.

2. Назначаем магистральное направление.

3. Определяем для каждого участка магистрального направления расчётный расход газа по формуле,

VР = VЧАС * КОД, (м3/ч),

где - максимальный часовой расход газа соответствующего потребителя, м3/ч,

VЧАС = 1,17 (м3/ч),

КОД - коэффициент одновременности, учитывающий вероятность одновременной работы всех потребителей.

4. Определяем расчётную длину участков магистрального направления (l Р i) по формуле,

l Р = l Г * (1 + а/100), (м),

где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки:

на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;

на стояках - 20%;

на внутри квартирной разводке:

при длине 1-2 м. - 450%,

при длине 3-4 м. - 200%,

при длине 5-7 м. - 120%,

при длине 8-12 м. - 50%.

5. Вычисляем расчётную длину магистрального направления в метрах, суммируя все расчётные длины его участков (? l Р i).

6. Определяем удельный перепад давления на магистральном направлении

А = ?Р / ? l Р i , (Па/м).

А = 8,1871345 (Па/м).

7. Используя диаграмму рис. 11.4. [10], определяем диаметры участков газопровода магистрального направления и уточняют удельный перепад давления на каждом участке в соответствии с выбранным стандартным диаметром.

8. Определяем действительный перепад давления газа на каждом участке, умножая удельный перепад давления на расчётную длину участка.

9. Суммируем все потери на отдельных участках магистрального направления.

10. Определяем дополнительное избыточное давление в газопроводе,

?РД = ??h * (?В - ?Г) * g,

?РД = 110,26538

где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м;

?В, ?Г - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

h = 20,7 (м),

11. Вычисляем алгебраическую сумму потерь давления а магистрали и дополнительного избыточного давления и сравниваем её с допустимой потерей давления в газопроводе ?Р.

Критерием правильности расчёта будет условие

(??Рi ???РД +??РПРИБ) ???Р,

где ??Рi - сумма потерь давлений на всех участках магистрали, Па;

?РД - дополнительное избыточное давление в газопроводе, Па;

?РПРИБ - потеря давления газа в газоиспользующем приборе, Па;

?Р - заданный перепад давления, Па.

(??Рi ???РД +??РПРИБ) = 338,24462 Невязка составляет 3,36%.

Отклонение (??Рi ???РД +??РПРИБ) от ?Р должно быть не больше 10%.

Расчёт сделан верно.

Все расчёты по определению диаметров газопровода сводим в таблицу.

Табл. 10.

NO участка	Расход газа, м3/ч	Коэфф. одно- врем.	Расчёт. расход, м3/ч	Длина участка м	Надб. на мес. сопр.	Расчёт. длина, м	Усл. диам. мм	Потери давления Па
								на 1 м	на уч-ке
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
10-15	1,17	0,65	1,17	6	120	13,2	21,3?2,8	2,2	29,04
9-10	0,34	0,45	1,521	3	20	3,6	21,3?2,8	4	14,4
8-9	3,51	0,35	1,5795	3	20	3,6	21,3?2,8	4,2	15,12
7-8	4,68	0,29	1,638	3	20	3,6	21,3?2,8	4,5	16,2
6-7	5,85	0,26	1,6965	7	25	8,75	21,3?2,8	5	43,75
1-6	11,7	0,255	3,042	4	25	5	21,3?2,8	19	95
0-1	17,55		4,47525	4	25	5	21,3?2,8	35	175
						?42,75			?388,51

Исключение составят только участки подводящего газопровода 1-2, 6-11. Определяем диаметры газопроводов на этих участках:

1. Расчётные длины ответвлений: 0-1-6-11-12-13-14, 0-1-2-3-4-5 соответственно составят LP 6-11 = 40,25, LP 1-2 = 41,5 (м).

2. Расчетные расходы газа :

Участок 1-2 V Р = 1,6965 (м3/ ч)

Участок 6-11 V Р = 1,6965 (м3/ ч).

3.Средняя удельная потеря

А6-11 = 8,6956522, А1-2 = 8,4337349.

4. Диаметры участков по номограмме рис.11.4 из [10]:

Участок 2-16 = 21,3?2,8,

Участок 2-3 = 21,3?2,8.

На этом расчет тупикового газопровода низкого давления заканчивается.

Библиографический список

1.СНиП 2.04.08-87 Газоснабжение. Госстрой СССР.-М: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-64с.

2.СНиП 2.04.05-91 Строительная климатология и геофизика. Госстрой СССР.-М: Стройиздат, 1983. -136 с.

3.Ионин А.А. Газоснабжение. -М: Стройиздат, 1989. -439 с.

4.Филатов Ю.П., Клоков А.А., Марухин А.И. Системы газоснабжения: Учебное пособие.-Н. Новгород, 1993. -97 с.

5.ГОСТ 21.609-83.

6.ГОСТ 21.610-85.

7.Правила безопасности в газовом хозяйстве. Госпроматомнадзор СССР. -М: Недра, 1991. - 141 с.

8.Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. -Л: Недра, 1990. -762 с.

9.Энергетическое топливо СССР. Справочник. -М: Энергоатомиздат, 1991. -184 с.

10.Курилов В.К. Расчет систем газоснабжения городов и населенных пунктов: Учебное пособие. -Редакционно-издательский отдел Ивановской архитектурно-строительной академии, 1998. -86 с.

Размещено на Allbest.ru