Разработка системы газоснабжения района города

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Исходные данные

Расчетная часть проекта

1. Расчетные характеристики газообразного топлива

1.1. Определение теплоты сгорания газа

1.2. Плотность газообразного топлива

1.3. Относительная плотность газа по воздуху

2. Определение расхода районом города

2.1. Определение количества жителей

2.2. Определение расхода газа районом города

2.3. Определение расхода газа квартальными или районными котельными

3. Гидравлический расчет газопроводов высокого давления

3.1. Определение количества газорегуляторных пунктов (ГРП)

3.2. Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого давления

4. Гидравлический расчет распределительных газопроводов низкого давления

4.1. Гидравлический расчет ГНД

5. Гидравлический расчет внутридомового газопровода

6. Расчет и подбор оборудования ГРП

6.1. Расчет и подбор регулятора давления

6.2. Подбор и расчет фильтров

6.3. Подбор предохранительно-запорного клапана (ПЗК)

6.4. Подбор предохранительно-сбросных клапанов (ПСК)

6.5. Пункты измерения расхода газа, КИП, запорная арматура

Заключение газоснабжение газорегулятор внутридомовой оборудование



Введение

Природный газ является самым дешёвым энергоносителем, поэтому его использование находит широкое применение в сфере бытового обслуживания жилых и общественных зданий, а также в промышленности. В связи с этим грамотное газоснабжение потребителей является очень важным фактором.

Система газоснабжения должна обеспечивать надёжную, бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения отдельных её элементов или участков газопроводов для производства ремонтных или аварийных работ.

Основным элементом городских систем газоснабжения являются газовые сети, которые берут своё начало от ГРС и служат для снабжения бытовых, коммунально-бытовых и промышленных потребителей.

Цель данного проекта - разработка системы газоснабжения района города согласно заданию.

Задачей данной работы является разработка системы газоснабжения кварталов района в городе Братск. Также необходимо запроектировать внутридомовую систему газоснабжения жилого дома, обеспечивающего непрерывную подачу газа к газовым проборам и подобрать оборудование газорегуляторного пункта.

В зависимости от вида потребителя, он может использовать газ высокого, среднего и низкого давлений. В нашем случае производится расчёт сетей среднего и низкого. Чаще потребителями газа среднего давления являются малые и средние предприятия, а газа низкого давления обычные жители. Данный курсовой проект отражает полную картину газоснабжения района города, включая газопроводы высокого (среднего), низкого давлений и внутридомовые, с расчетом и подбором оборудования и типоразмера ГРП, комплектование квартир бытовыми приборами.

Исходные данные:

город - Владивосток;

месторождение - Абрамовск;

начальное давление на ГРС - 375 кПа;

процент охвата населения газоснабжением (Yк) - 80%;

доля людей, пользующихся услугами прачечных (Zn) - 36%;

процент охвата прачечных газоснабжением (Yn) - 69%;

процент охвата бань газоснабжением (Yб) - 60%;

доля людей, пользующихся услугами бань (Zб) - 20%;

процент охвата предприятий общественного питания газоснабжением (Yпоп) - 85%;

доля людей, пользующихся услугами столовых (Zпоп) - 38%;

процент охвата учреждений здравоохранения газоснабжением (Yуз) - 80%;

процент охвата предприятий хлебопекарной промышленности газоснабжением (Yх.п) - 85%;

нагрузка на промышленное предприятие №2 - 800 м³/ч;

нагрузка на промышленное предприятие №4 - 2400 м³/ч;

номинальное давление газа перед прибором - 1900 Па.

Расчетная часть проекта

1. Расчетные характеристики газообразного топлива

1.1. Определение теплоты сгорания газа производится по формуле:

(1)

=35000,054*0,994=34790,054 кДж/м³=34,79 МДж/м³

где - низшая теплота сгорания газа, в перерасчете на рабочую массу топлива, кДж/м³

- низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу топлива, кДж/м³;

К - коэффициент, учитывающий влагосодержание газа и определяемый по формуле:

(2)

=0,994

где d_Г - влагосодержание газа, зависящее от температуры.

Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу определяется по формуле:



(3)

Q_н^с=0,01*(35840*97,0+63730*0,20+93370*0,06+123770*0,02+121340*0,01+146340*0,01)=35000,054кДж/м³=35 МДж/м³

где - низшая теплота сгорания I-го компонента газа кДж/м³;

- объемная доля I-го компонента газа, % об.

1.2. Плотность газообразного топлива определяется по формуле:

(4)

_г=(0,7005501+0,005)*0,994=0,701118 кг/м³

где - плотность газа на сухую массу, кг/м³, определяется по формуле:

(5)

_с=0,01*(0,7168*97,0+1,3566*0,20+2,0190*0,06+2,7030*0,02+2,6680*0,01+3,2210*0,01)=0,7003501 кг/м³

1.3. Относительная плотность газа по воздуху определяется по формуле:

S= (6)



S=0,701118 /1, 293=0.5422413 кг/м³

где, _в - плотность воздуха при нормальных условиях, _в =1,293 кг/м³

2.Определение расхода районом города

2.1. Определение количества жителей

По данному генплану района города выполняем нумерацию кварталов с определением площадей кварталов, зная плотность населения, определяется количество жителей по формуле:

(7)

где F - площадь кварталов района города, Га;

- плотность населения района города, чел/Га.(по заданию =376чел./Га)

Плотность кварталов вычисляется по генплану, не включая площади улиц, проспектов, площадей, парков, территории промышленных предприятий и заносятся в таблицу 1.

Пример расчёта:

1. Находим площадь квартала:

а= 2 м; b=4,62 м.

F=2*4,62=9,24 м.

2. Количество жителей:

b=376 чел/ Га(по заданию);

N=9,24*376=3474,24 чел.

3. Расчётный расход газа:

Vр=0,0596*3474,24=207,0647 м³/ч.

Далее следующие кварталы рассчитываются аналогично и заносятся в таблицу 1.

Таблица 1 - Кварталы, численность населения и расчетный расход газа

№ кварталов	Площадь кварталов	Количество жителей	Расчётный расход газа кварталов
1	10,5	3738	206,26
2	11,75	4183	230,8
3	13,11	4667,16	257,53
4	15,67	5578,52	307,82
5	10,08	3588,48	198,01
6	11,76	4186,56	231,01
7	13,68	4870,08	268,73
8	16,32	5809,92	320,59
9	12,6	4485,6	247,516
10	17,64	6279,84	346,52
11	20,88	7433,28	410,17
12	23,45	8348,2	460,65
13	14,72	5240,32	289,16
14	15,36	5468,16	301,73
15	18,81	6696,36	369,5
16	9,57	3406,92	187,99
17	13,13	4674,28	247,9
18	11,76	4186,56	231,01
19	13,44	4784,64	264,01
20	16,53	5884,68	324,7
21	7,84	2791,04	154,01

У=298,6 м У=106301,6 чел. У=5865,751 м³/ч

Проверка:



Вывод: Условие проверки выполнено. Невязка расчётного расхода газа не превышает 3%. Расчёт расхода газа по кварталам выполнен верно.

2.2. Определение расхода газа районом города

Расчетный расход газа определяется по годовым нормам.

Потребление газа в квартирах определяется по формуле:

(8)

Q_к=0,80*106301,6*(2800*0,85+8000*0,08+4600*0,07)=284,207*10⁶ МДж

где У_k - процент охвата населения газоснабжением (по заданию);

N - количество жителей района города, чел.;

- соответственно, нормы расхода тепла на приготовление пищи при наличии в квартире централизованного горячего водоснабжения, наличия и отсутствия водонагревателя, Мдж../П1,стр.48,табл.2.4

Потребление газа в механизированных прачечных, включая дезинфекцию белья, сушку и глажение, определяется по формуле:

(9)

Q_n=100*(36/100)*(69/100)*(106301,6/1000)*(18800+2240)=55,55*10⁶ МДж

где 100 - норма грязного белья на 1 человека в год, кг;

Z_n - доля людей, пользующихся услугами прачечных;

У_n - процент охвата прачечных газоснабжением;

N - количество жителей района города, чел.;

q_c, q_д - норма расхода теплоты на стирку и дезинфекцию белья, МДж/П1,стр.48,табл.2.4.

Потребление газа на мытье в банях без ванн определяется по формуле:

(10)

Q_б=(60/100)*(20/100)* 106301,6*52*50=33,16*10⁶ МДж

где У_б - процент охвата бань газоснабжением;

Z_б - доля людей, пользующихся услугами бань;

N - численность населения района города, чел.;

52 - количество помывок в год одним человеком;

q_б - норма расхода теплоты на мытье в банях, МДж/П1,стр.48,табл.2.4

Потребление газа на предприятиях общественного питания определяется по формуле:

= 360 ^., (11)

Q_поп=360*(85/100)*(38/100)* 106301,6 *(4,2+2,1)=77,87*10⁶ МДж

где У_non -процент охвата предприятий общественного питания газоснабжением;

Z_non - доля лицей, пользующихся услугами столовых;

N - численность населения района города, чел.;

q_об, q₃ - норма расхода теплоты на приготовление обедов, завтраков или ужинов, МДж/П1,стр.48,табл.2.4

Потребление газа в учреждениях здравоохранения определяется по формуле:

, (12)

Q_уз=(12/1000)*(35/100)* 106301,6 *9200=4,107*10⁶ МДж

где 12 - количество коек на 1 тысячу жителей;

У_уз - процент охвата учреждений здравоохранения газоснабжением;

N - количество жителей района города чел.;

q_уз - нормы расхода теплоты в учреждениях здравоохранения на приготовление обедов и горячей воды, МДж/П1,стр.49,табл.2.4

Потребление газа на предприятиях хлебопекарной промышленности определяется по формуле:

_*N_*q _х.п, (13)

Q_х.п=0,6*(365/1000)*(85/100)* 106301,6 *5233,3=103,55*10⁶ МДж

где (0,6 0,8) - норма суточной выпечки хлеба на 1 тысячу жителей, т;

N - численность жителей района города, чел.;

У_х.п - процент охвата предприятий хлебопекарной промышленности газоснабжением;

q_х.п - средний расход теплоты на выпечку хлеба на предприятиях хлебопекарной промышленности, МДж, который определяется по формуле:

q _х.п= , (14)

q_х.п=2500+5450+7750/3=5233,3 МДж

Потребление газа на предприятиях торговли, ателье определяется по формуле:

Q_т = 0,05* Q_к, (15)

Q_т=0,05*284,207*10⁶ =14,21*10⁶ МДж

где Q _т - потребление газа на предприятиях торговли, ателье, МДж;

Q_к - потребление газа в жилых зданиях, МДж.

Определяем суммарный годовой расход теплоты на район, города по формуле:

, (16)

УQ_год=284,207*10⁶+55,55*10⁶+33,16*10⁶+77,87*10⁶+4,107*10⁶+103,55*10⁶ +14,21*10⁶ =572,67*10⁶ МДж

где Q_к - расход теплоты в жилых зданиях МДж,;

Q_n - то же, в прачечных, МДж;

Q_б - то же, в банях, МДж;

Q_поп - то же, на предприятиях общественного питания, МДж;

Q_уз - то же, в учреждениях здравоохранения, МДж;

Q_х.п - то же, на предприятиях хлебопекарной промышленности, МДж;

Q_т - то же, на предприятиях торговли, ателье, МДж.

Расчетный расход газа районом города определяется по формуле:

(17)



V_р=(572,67*10⁶ /34,79)*(1/2818,94)=5865,751 м³/час

где ? Q_год - суммарный годовой расход теплоты, МДж;

Q_н - низшая теплота сгорания газа, МДж/м3;

К_m - коэффициент часового максимума/приложения,стр.13, табл.7/.

Коэффициент часового максимума определяется в зависимости от количества жителей методом интерполяции.

Удельный расход газа определяется по формуле:

(18)

V_уд=5865,751 /106301,6=0,05518027 м³/час

где V_уд - удельный расход газа, м³/час;

V_p - расчетный расход газа, м³/час;

N - количество жителей в районе города, чел.

(19)

где Vi - расход газа i-го квартала, ас;

Vуд - удельный расход газа, ас;

N_i - количество жителей i-го квартала, чел.

Результаты расчёта сводятся в таблицу 1.



2.3.Определение расхода газа квартальными или районными котельными

Определение расхода газа квартальными или районными котельными производится по максимальному часовому расходу тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по формуле:

Vкот= (20)

Q_o, Q_в, Q_гв. - максимальные часовые расходы тепла соответственно на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, кВт;

Q - низшая теплота сгорания газа, кДж/м;

? - КПД квартальных или районных котельных с учетом КПД тепловых сетей (? =0,8).

V_кот=(90409,5+7175,358+75660,8)/(34790,054*0,8)*3600=22320м³/час

где V_кот - расход газа на котельные, м³/час.

Расчетный расход тепла на отопление жилых и общественных зданий определяется по формуле:

Q_o = · q_о· (t_в - t_н) · V_н · 10^-3, (21)

где q_о - удельная отопительная характеристика здания, Вт/ м³

а - коэффициент, учитывающий изменение q_о в зависимости от t_н, принимая по /8 табл.7/ с учетом интерполяции;

t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, ?С/5/;

t_н - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, ?С/приложения,стр.5,табл.2/;

V_н - наружный объем отапливаемых зданий, м³

Q_о=0,86*0,4*(18+(-43))*8919378*10^-3=90409,5 кВт.

Наружный строительный объем отапливаемых зданий определяется по формуле:

V_н = V + V , (22)

где V - строительный объем жилых зданий, м³;

V - то же, общественных зданий, м³.

V_н=6378096-1594524=4783572 м³

Строительный объем отапливаемых общественных зданий определяется по формуле:

V= 60 · N (23)

где 60 - норма строительной кубатуры на 1 человека, м³;

N - количество жителей района города, чел.

V=60*106301.6=6378096м³

Строительный объем отапливаемых общественных зданий определяется по формуле:

V = 0,25 · V , (24)

где 0,25 - процент общественных зданий в районе города;

V - наружный объем отапливаемых жилых зданий, м³.

V =0,25*6378096=1594524м³

Расчетный расход тепла на механическую вентиляцию общественных зданий определяется по формуле:

Q_в = q_в· (t_в - t_н) ·V ·10^-3, (25)

где q_в - удельная вентиляционная характеристика общественных зданий, Вт/ м³/приложения,стр.12,табл.6/;

t_в - средняя температура внутреннего воздуха, ?С;

t_н - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции, ?С/ приложения,стр.5,табл.2/;

V - наружный строительный объём общественных зданий, м³ (принимается в пределах 50%).

Q_в=0,25*(20-(-16))* 797262*10^-3=7175.358кВт.

V=0,125*6378096=797262

Удельная вентиляционная характеристика общественных зданий, в отсутствии их перечня, принимается равная 0,23…0,25.

Расчётный расход тепла на горячее водоснабжение от районных или квартальных котельных определяется по формуле:

Q_г.в. =1,163 ·K_c ·K_ч · (65 - t_х.в.) · 10^-3 , (26)

где N - количество жителей, охваченных централизованным горячим водоснабжением, чел.;

K_c, K_ч - соответственно суточный и часовой коэффициенты неравномерности потребления горячей воды (K_c = 1,2 и K_ч = 1,7 - 2,0 /4/);

c, d - нормы расхода горячей воды соответственно для жилых и общественных зданий л/сут. /7/;

t_х.в. - температура холодной водопроводной воды, С /7/;

65 - температура горячей воды, С /7/.

Q_г.в=1,163*1,2*2*(106301,6*(100+20)/24)*(65-5)*10^-3=75660,8 кВт

На район города желательно принимать минимум две районные или квартальные котельные.

3. Гидравлический расчет газопроводов высокого давления

3.1. Определение количества газорегуляторных пунктов (ГРП)

Газорегуляторные пункты предназначены для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне независимо от расхода.

При известном расчетном расходе газообразного топлива районом города определяется количество ГРП, исходя из оптимальной производительности ГРП (V=1500-2000 м³/час) по формуле:

n = , (27)

где n - количество ГРП, шт.;

V_р - расчетный расход газа районом города, м³/час;

V_опт - оптимальная производительность ГРП, м³/час;

n=586,751/1950=3,008 шт.

После определения количества ГРП намечают их месторасположение на генплане района города, устанавливая их в центре газифицируемой площади на территории кварталов.

3.2.Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого давления

На генплане района города намечают прокладку газопроводов высокого давления. Закольцовывание газопроводов наиболее целесообразно в районах с многоэтажной застройкой кварталов.

Трассировка газопроводов производится таким образом, чтобы длина ответвлений от кольцевого газопровода была минимальной (не более 200 метров для повышения надежности газовых сетей).

К газопроводу высокого давления присоединяются все промышленные предприятия, районные или квартальные котельные и газорегуляторные пункты (ГРП).

Гидравлический расчет кольцевого газопровода высокого давления производить после согласования с руководителем проекта намеченной трассы газовых сетей.

Гидравлический расчет магистральных газопроводов производится для двух аварийных и нормального режимов потребление газа.

Начальное давление газа принимается по заданию (давление газа на выходе из газораспределительной станции - ГРС).

Конечное давление газа при максимальной нагрузке газовой сети должно обеспечивать нормальную работу регулятора давления газа.

В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь избыточное, давление газа примерно 200....250кПа /3/.

На расчетной схеме газопроводов высокого давления наносятся номера участков, расстояние между участками в метрах, расчетные расходы газа в м³/час; наименование промышленных предприятий и их расходы, квартальные или районные котельные.

Сначала на расчетной схеме ГВД намечается нормальный режим, когда поток газа движется по полукольцам. Точка слияния потоков газа находится по средней длине газопроводов.

Для выравнивания нагрузок по полукольцам производим распределение расходов газа на котельные №1 и №2, для этого определяем расходы газа по полукольцам магистрального газопровода V₁ и V₂, находим абсолютную невязку по формуле:



V=V₁- V₂ (28)

V₁=V^П/П-2+V^ГРП-1+V^ГРП-3=800+2020,75+1840,22=4660,97 м³/час

V₂=V^П/П-4+V^ГРП-2=2400+2004,632=4404,632м³/час

ГРП-1=2004,632

ГРП-2=2020,75

ГРП-3=1840,22

где V₁ - суммарная нагрузка по первому полукольцу, м³/час;

V₂ - то же , по второму полукольцу, м³/час.

Расход газа на котельную №1 (№2) определяется по формуле:

, (29)

V_кот1=(22320-256,338)/2=11031,85м³/час

где V_кот1 - расход газа на котельную наиболее нагруженного полукольца газопровода, м³/час;

?V - абсолютная невязка расходов газа по двум полукольцам газопровода для нормального режима движения газа.

Расход газа на котельную №2 (№1) определяется по формуле:

V_кот2 = V_кот - V_кот (30)

V_кот2=223220-11031,85=11288,15м³/час



Определение аварийного расхода газа производится по формуле:

V_ав= 0,59(V_i ^. K_обi), (31)

где V_ав - аварийный расход газа по магистральному кольцевому газопроводу, м³/час;

V _j - расход i-го потребителя газа, м³/час;

K_обi, - обеспеченности i-го потребителя газа.

V_ав=0,59*(2004,632*0,8+2020,75*0,8+1840,22*0,8+11031,85*0,7+11288,15*0,7+800*0,9+2400*0,9)=13685,9 м³/час.

Коэффициент обеспеченности газом при аварийных ситуациях для бытовых потребителей (ГРП) принимают 0,8 - 0,85; для отопительно-производственных котельных 0-0,75 в зависимости от наличия резервного топлива; промышленных предприятий 0,5-0,9/3/.

Среднеквадратичную потерю давления газа по кольцу определяем по формуле:

A_ср= , (32)

A_ср=(375²-200²)/10868 =9,3кПа²/м

где A_ср - среднеквадратичная потеря давления газа по кольцу, кПа²/м

P_{н ,}P_к- - соответственно, начальное и конечное давление газа, кПа;

l_p - расчетная длина кольцевого газопровода, м.

Расчетная длина участков магистрального газопровода принимается с учетом 10% потерь давления газа в местных сопротивлениях по формуле:

l_p= 1,1 ^. l_ф, (33)

где l_p - расчетная длина участков газопровода, м;

l_Ф - фактическая длина участка газопровода, м.

По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления в зависимости от V_ав и A_ср определяем предварительные диаметры кольцевого газопровода. Желательно по кольцу иметь один диаметр, максимум два.

Первый аварийный режим, когда отключен головной участок магистрального газопровода слева от источника газоснабжения (ГРС), второй аварийный режим - когда отключен участок газопровода справа от ГРС.

В зависимости от расчетного расхода газа и предварительно выбранного диаметра по номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления определяем фактическую квадратичную потерю давления газа на участках газопровода, чтобы давления газа у последнего потребителя не было ниже минимально допустимого предела (P_к + 50кПа).

Конечное давление газа на участке определяется по формуле:

P_к = (34)

где P_к - конечное давление газа на участке, кПа;

Р_н - начальное давление газа на участке, кПа;

А - квадратичная потеря давление газа, кПа²/м;

l_p - расчетная длина участка газа, м.

Конечное давление газа для данного участка газопровода равно начальному давлению газа следующего участка.

Коэффициент, зависящий от плотности газообразного топлива, определяется по формуле:

, (35)

где в - коэффициент, зависящий от плотности газообразного топлива;

с_табл - плотность газа, для которой построена номограмма, кг/м³;

С_Г - плотность газообразного топлива, кг/м³.

При расчете аварийных и нормальных режимов движения потока газа диаметры на участках газопровода должны быть одинаковыми.

Фактическая длина (lф) участка газопровода измеряется по линейке на генплане района города.

Невязка по давлению при расчете нормального режима не должна превышать 10%, если данное условие не соблюдается, то вносятся изменения диаметров в расчет аварийных режимов.

Расход газа на головном участке газопровода от ГРС до разветвления по полукольцам должен быть равен сумме расходов газа по полукольцам, без учета коэффициента обеспеченности.

Расчет ответвления начинается с нормального режима. По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого давления для известного расхода газа и среднеквадратичной потери давления (Аср = 100 кПа² /м) находим ближайший диаметр газопровода.

Начальное давление газа на участке ответвления принимается равным конечному давлению газа на участке для аварийных и нормального режимов потоков газообразного топлива.

Пример расчёта:



Lф=1190 м

Lр=1,1*1190=1309 м

Расчётный расход газа начинают считать с последнего участка газопровода. При расчёте 1 и 2 аварийных режимов расход газа для бытовых потребителей умножаем на соответствующий коэффициент обеспеченности:

Vр^кот1=16296,13*0,7=11407,291 м³/ч.

Квадратичные потери давления (А) определяется по номограмме высокого давления.

Начальное давление газа мы берём по заданию. Конечное давление определяется по формуле:

Рк== ²-(20*4400)=404,6 кПа

Последующие участки рассчитываем аналогично и прибавляем значение предыдущего участка.

Результаты расчетов свести в таблицу 2.



Таблица 2 - Гидравлический расчет сети высокого давления

№ уч-ов	Длина,м	Расчётный расход газа Vр, [м3ч]	[кПа2/м]	А*Lр [кПа2]	Давление на участке г/п, кПа	Диам. газопр dнхд, мм х мм
	Фактич Lф,м	Расчёт Lр,м				В начале	В конце
						Pн, [кПа]	Pк, [кПа]	Pкхв [кПа]
				1 аварийный режим
ГРС-1	200	220	23196	6	1320	375	373,24	388,17	425x9,0
1-2	2630	2893	23196	6	17358	373,24	349,21	352,25
2-3	680	748	21036	5	3740	349,21	343,81	346,8
3-4	1110	1221	19433	4	4884	343,81	336,63	339,56
4-5	1530	1683	11531	1,5	2524,5	336,63	332,86	335,76
5-6	880	968	9914,5	1,2	1161,6	332,86	331,11	334
6-7	810	891	9194,5	1	891	331,11	329,77	332,64
7-8	1510	1661	1472,2	0,1	166,1	329,77	329,51	332,38
				2 аварийный режим
ГРС-1	200	220	23196	6	1320	375	373,24	388,17
1-8	730	803	23196	6	4818	373,24	366,72	369,92
8-7	1510	1661	21724	5	8305	366,72	355,22	358,31
7-6	810	891	14002	2	1782	355,22	352,7	355,77
6-5	880	968	13282	1,5	1452	352,7	350,64	353,69
5-4	1530	1683	11665	1,3	2187,9	350,64	347,51	350,53
4-3	1110	1221	3763,7	0,16	195,36	347,51	347,22	350,25
3-2	680	748	2160	0,1	74,8	347,22	347,12	350,14

Проверка: P_кIав?(Р_к+50)

254>(200+50)

Вывод: так как условие проверки выполняется, предварительно диаметр подобран верно.



Продолжение таблицы 2

Нормальный режим (1-ое полукольцо)
ГРС-1	200	220	31386	12	2640	375	371,5	386,3	425x9,0
1-2	2630	2893	15693	3	8679	371,5	359,6	362,7
2-3	680	748	13293	2	1421	359,6	357,6	360,7
3-4	1110	1221	11288	1	1709	357,6	355,2	358,3
Нормальный режим (2-ое полукольцо)
ГРС-1	200	220	31386	12	2640	375	371,5	386,3
1-8	730	803	15693	3	2409	371,5	368,2	371,4
8-7	1510	1661	13853	2	3322	368,2	363,7	366,8
7-6	810	891	2820,8	0	89,1	363,7	363,5	366,7
6-5	880	968	2020,8	0	96,8	363,5	363,4	366,6

Проверка:

*100=2,256%

Вывод: при расчёте нормального режима невязка не превысила 10% и данное условие соблюдено ,т.е. диаметр подобран верно.

Продолжение таблицы 2

Расчет ответвлений нормального режима (1-ое полукольцо)
п/п-4	100	110	2400	##	11000	359,6	344	357,7	108x4.0
ГРП-1	100	110	2004,632	80	8800	357,6	345,1	348,1	108x4.0
кот-2	100	110	11288,15	60	6600	355,2	345,8	348,8	219x6.0
Расчет ответвлений нормального режима (2-ое полукольцо)
ГРП-3	100	110	1840,22	60	6600	368,2	359,1	373,5	108x4.0
кот-1	100	110	11031,85	50	5500	363,7	356	359,1	219x6.0
п/п-2	100	110	800	80	8800	363,5	351,2	354,3	76x3.0
ГРП-2	100	110	2020,75	90	9900	363,4	349,5	352,6	108x4.0



Продолжение таблицы 2

Расчет ответвлений 1 аварийного режима
п/п-4	100	110	2160	90	9900	359,6	345,6	359,4	108x4.0
ГРП-1	100	110	1603,7	40	4400	357,6	351,4	354,5	108x4.0
кот-2	100	110	7901,7	30	3300	355,2	350,5	353,6	219x6.0
ГРП-2	100	110	1616	30	3300	363,4	358,8	362	108x4.0
п/п-2	100	110	720	60	6600	363,5	354,4	357,4	76x3.0
кот-1	100	110	7722,3	30	3300	363,7	359,1	362,2	219x6.0
ГРП-3	100	110	1472,2	40	4400	368,2	362,2	365,3	108x4.0

Расчет ответвлений 2 аварийного режима
ГРП-3	100	110	1472,2	40	4400	368,2	362,2	376,7	108x4.0
кот-1	100	110	7722,3	30	3300	363,7	359,1	362,2	219x6.0
п/п-2	100	110	720	60	6600	363,5	354,4	357,4	76x3.0
ГРП-2	100	110	1661	30	3300	363,4	358,8	362	108x4.0
кот-2	100	110	7901,7	30	3300	355,2	350,5	353,6	219x6.0
ГРП-1	100	110	1603,7	40	4400	357,6	351,4	354,5	108x4.0
п/п-4	100	110	2160	90	9900	359,6	345,6	348,6	108x4.0

4. Гидравлический расчет распределительных газопроводов низкого давления

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления производится для одного расчетного ГРП. На генплане намечаем прокладку газовых сетей по проездам города. На отдельном листе вычерчивается схема газопроводов низкого давления. Длина ответвлений или тупиков от распределительной сети к потребителям не должна превышать 200м.

На расчетной схеме наносится потокораспределение газа ГРП до точек слияния газа, который согласовывается с руководителями проекта, определяются номера участков и по генплану находят фактически е длины участков газопровода. Расчетная длина участков определяется с учетом потерь давления газа в местных сопротивлениях (10% от линейных потерь).

4.1 Определение расходов газа

Удельный расход газа определяется по кольцам в зависимости от отношения расхода газа кварталом на расчетную длину газопровода, охватывающий квартал по формуле:

V_{уд =} V_i / , (36)

где V_уд - дельный расход газа, м³/час;

V_i - расчетный расход газа i- го квартала, м³/час

l_p - расчетная длина периметра квартала, м.

Для точности расчетов, удельный расход газа, определяется до третьего знака после запятой.

Путевой расход газа при одностороннем потреблении определяется по формуле:

(37)

где - удельный расход газа I го квартала, м³/час;

- расчетная длина участка газопровода, м.

Путевой расход газа на участке газопровода при двустороннем потреблении газа определяется по формуле:

, (38)

где V, - соответственно, удельные расходы 1 и 2 кварталов, м³/час;

Транзитный расход газа начинают определять с концевого участка газопровода, где происходит слияние потоков газа по двум направлениям (он равен нулю). На следующем участке газопровода транзитный расход газа равен путевому расходу, а на последующих участках он определяется как сумма путевых и транзитных расходов газа предыдущего участка по формуле:

, (39)

где V_тр- транзитный расход n-го участка газопровода, м³/час:

- путевой расход газа (n-1)-го участка, м³/час;

- транзитный расход газа (n-1)-го участка, м³/час.

Эквивалентный или сосредоточенный расход газа на участке газопровода определяется по формуле:

, (40)

Расчетный расход газа на участке газопровода определяется по формуле:

V_р= (V_тр + V_э), (41)

Сумма путевых расходов газа по всем участкам распределительных газопроводов низкого давления не должна отличаться от производительности ГРП не более 3%.

Расчетный расход газа на головном участке (от ГРП) также не должен отличаться от расхода газа на ГРП не более чем на 3%.

Пример расчёта.

1. Определение удельного расхода газа по кварталам:

Lф^9кв=(530+410+530+410)*1,1=2068 м;

Vуд^19кв=³/ч.

2. Определение удельного расхода газа по участкам:

Vуд^уч1-2=Vуд^13кв+Vуд^14кв=0,144+0,149=0,2749 ³/ч.

3. Определение путевого расхода газа:

Vп^уч1-2=Vуд^уч1-2*lр^уч1-2=0,293*198=58 ³/ч.

4. Определение транзитного расхода газа по участкам:

Транзитные расходы газа участков в точке слияния равны нулю:

Vтр^13-14=Vтр^11-14=Vтр^13-15=Vтр^12-15=Vтр^11-4=Vтр^2-4=Vтр^6-4=Vтр^12-5=Vтр^2-5= =Vтр^7-5=Vтр^9-5.

Транзитный расход газа n-ого участка равен сумме транзитного и путевого расходов газа следующего участка.

Vтр^1-2=(Vтр+Vп)^2-4+(Vтр+Vп)^2-5+(Vтр+Vп)^2-3=153+0+168+0+97+570,7=989,6³/ч.

5. Определение эквивалентного расхода газа:



Vэкв^1-2=0,55*Vп=0,55*58=31,908 ³/ч.

6. Определение расчётного расхода газа:

Vр^1-2=Vэ^1-2+Vтр^1-2=31,908+989,6=1021,5³/ч.

Расчетный расход газа на участке ГРП-3-1 равен транзитному расходу газа соответственного участка.

Результаты расчета сводятся в таблицу 3.

Таблица 3 - Расходы газообразного топлива

участок	Длина, м	Расходы газа, м/ч	Примечание
	Lф	Lр	Vуд	Vп	Vтр	Vэ	Vр
Гидравлический расчет распределительных газопроводов низкого давления
ГРП-1	40	44			2034	0	2034
1-2	180	198	0,293	58	989,6	31,91	1021
2-4	530	583	0,263	153	0	84,33	84,33
2-5	540	594	0,283	168	0	92,46	92,46
2-3	350	385	0,253	97	570,7	53,57	624,3
3-6	530	583	0,119	69	45,82	38,16	83,97
6-4	350	385	0,119	46	0	25,2	25,2
3-7	540	594	0,134	80	376	43,78	419,7
7-5	350	385	0,286	110	0	60,56	60,56
7-8	620	682	0,152	104	162,2	57,02	219,2
8-9	350	385	0,152	59	103,7	32,19	135,9
9-5	620	682	0,152	104	0	57,02	57,02
1-10	200	220	0,293	64	922	35,45	957,4
10-11	530	583	0,263	153	149,9	84,33	234,3
11-4	380	418	0,144	60	0	33,11	33,11
11-14	410	451	0,199	90	0	49,36	49,36
10-12	540	594	0,314	187	136,7	102,6	239,3
12-5	380	418	0,149	62	0	34,26	34,26
12-15	410	451	0,165	74	0	40,93	40,93
10-13	410	451	0,284	128	167,4	70,45	237,8
13-14	530	583	0,119	69	0	38,16	38,16
13-15	540	594	0,165	98	0	53,91	53,91

Проверка:

Вывод: Сумма путевых расходов газа по всем участкам распределительных газопроводов низкого давления не превышает 3 %. Это значит что условие выполнено.

4.2Гидравлический расчет ГНД

Основной целью расчета является определение оптимальных диаметров газопровода с поддержанием заданного перепада давления в газовой сети низкого давления. Расчетный перепад давления газа определяется по формуле:

?Р = 0,6 ^. Р_ном, (42)

где ?Р - расчетный перепад давления газа, Па

Р_ном - номинальное давление газа перед газовым прибором, Па.

Диаметры газопроводов (d_нхд), мм, определяется по номограмме для гидравлического расчета газопроводов низкого давления по среднему падению давления газа от ГРП до нулевой точки по формуле:



, (43)

где h_ср - среднее падение давления газа на участках газопровода от ГРП до точки слияния потоков газа, Па;

?Р - расчетный перепад давления в газовой сети, Па;

l_p - расчетная длина газопровода от ГРП до нулевой точки, м.

Начальное давление газа (давление газа на выходе из ГРП) принимается в зависимости от плотности газа. Если плотность газообразного топлива находится в пределах от 0,7 до 0,9 кг/м³, то Р_н = 3000 Па; если плотность газа более 0,9 кг/м³, то Р_н = 5000 Па с учетом коэффициента в^/.

Коэффициент в^/, характеризующий отношение плотностей табличного и реального газа, определяется по формуле:

в^/= с_табл/с_Г (44)

в^/=0,73/0,701118=1,04 кг/м³

Невязка по давлению для одного квартала по двум направлениям не должна превышать 5%.

Пример расчёта:

Фактическая длина газопровода низкого давления измеряется линейкой на генплане района города lф=50м участка ГРП-1-1.

Расчётная длина участка газопровода принимается с учётом 10% потерь давления газа в местных сопротивлениях по формуле:

Lp=lф*1,1

Lp=40*1,1=44 м.

Диаметры газопроводов (d_нхд), мм, определяется по номограмме для гидравлического расчета газопроводов низкого давления в зависимости от расчётного расхода газа Vр=2034,01м³/ч и средних потерь давления h=0,32 Па/м.

Удельное падение давления газа определяется по номограмме для гидравлического расчета газопроводов низкого давления в зависимости от диаметра газопровода d_нхд=325х8,0 и расчётного расхода газа Vр=1729,75 м³/ч.

Падение давления на участке газопровода определяется по формуле:

h*lр=0,32*44=14,08 Па.

Так как _г0,9 кг/м³,давление газа на выходе из ГРП принимается равным

Р₂=3000 Па.

Рузл=Р₂-(h*lр)=3000-14,08=2985,92 Па.

Давление в узле с учётом коэффициента определяется по формуле:

Рузл*=2985,92 *1,04Па

Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.



Таблица 4 - Гидравлический расчет распределительных ГНД

№ участков	Длина участка, м	Расход газа Vр, м3/час	Диаметр г/пр dнхд, мм х мм	Падение давления	Давление в узле, Па
	Факт lф	Расчёт lр			Удельное h, Па/м	На участке h*lр, Па	Рузл, Па	С учётом коэфф Рузл*в`
1	2	3	4	5	6	7	8	9
			IX кв. Направление 1.
ГРП-1	40	44	2034	426х9	0,32	14,08	2985,9	3105,4
1-10	200	220	957,41	325х8	0,31	68,2	2917,7	3034,4
10-13	410	451	237,83	159х4	0,7	315,7	2602	2706,1
13-14	530	583	38,157	88,5х40	0,6	349,8	2252,2	2342,3
			IX кв. Направление 2.
ГРП-2	40	44	2034	426х9	0,32	14,08	2985,9	3105,4
1-10	200	220	957,41	325х8	0,31	68,2	2917,7	3034,4
10-11	530	583	234,27	159х4	0,8	466,4	2451,3	2549,4
11-14	410	451	49,362	108х4	0,32	144,32	2307	2399,3

Проверка:

Вывод: условие проверки выполняется, Невязка по давлению для одного квартала по двум направлениям не превышает 5%.



X кв. Направление 1.
ГРП-1	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-10	200	220	957,407	325х8	0,31	68,2	2917,72	3034,43
10-13	410	451	237,83332	159х4	0,7	315,7	2602,02	2706,1
13-15	540	594	53,9055	89х3	0,8	475,2	2126,82	2211,89
X кв. Направление 2.
ГРП-2	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-10	200	220	957,407	325х8	0,31	68,2	2917,72	3034,43
10-12	540	594	239,2808	159х4	0,7	415,8	2501,92	2602
12-15	410	451	40,92825	88,5х40	0,8	360,8	2141,12	2226,76

Проверка:

Продолжение таблицы 4

XIII кв. Направление 1.
ГРП-1	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-4	530	583	84,33095	103х4	0,95	553,85	2224,17	2313,14
XIII кв. Направление 2
ГРП-2	40	44		426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-10	200	220	957,407	325х8	0,31	68,2	2917,72	3034,43
10-11	530	583	234,272	159х4	0,8	466,4	2451,32	2549,37
11-4	380	418	33,1056	76х3	0,8	334,4	2116,92	2201,6

Проверка:



XIV кв. Направление 1.
ГРП-1	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-5	594	653,4	92,4561	108х4	1,1	718,74	2059,28	2141,65
XIV кв. Направление 2.
ГРП-2	40	44		426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-10	200	220	957,407	325х8	0,31	68,2	2917,72	3034,43
10-12	540	594	239,2808	159х4	0,7	415,8	2501,92	2602
12-5	380	418	34,2551	76х3	1	418	2083,92	2167,28

Проверка:

Продолжение таблицы 4

XVIII кв. Направление 1.
ГРП-1	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-4	530	583	84,33095	103х4	0,95	553,85	2224,17	2313,14
XVIII кв. Направление 2.
ГРП-2	40	44		426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-3	350	385	624,1388	237х7	0,32	123,2	2654,82	2761,01
3-6	530	583	83,97235	133х4	0,3	174,9	2479,92	2579,12
6-4	350	385	25,19825	76х3	0,5	192,5	2287,42	2378,92

Проверка:



Продолжение таблицы 4

XIXкв. Направление 1.
ГРП-1	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-5	594	653,4	92,4561	108х4	1,1	718,74	2059,28	2141,65
XIX кв. Направление 2.
ГРП-2	40	44		426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-3	350	385	624,1388	237х7	0,32	123,2	2654,82	2761,01
3-7	540	594	419,7358	219х6	0,44	261,36	2393,46	2489,2
7-5	350	385	60,5605	89х3	0,9	346,5	2046,96	2128,84

Проверка:



XX кв. Направление 1.
ГРП-1	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-3	350	385	624,1388	237х7	0,32	123,2	2654,82	2761,01
3-7	540	594	419,7358	219х6	0,44	261,36	2393,46	2489,2
7-5	350	385	60,5605	89х3	0,9	346,5	2046,96	2128,84
XX кв. Направление 2.
ГРП-2	40	44	2034,01	426х9	0,32	14,08	2985,92	3105,36
1-2	180	198	1021,49	237х7	1,05	207,9	2778,02	2889,14
2-3	350	385	624,1388	237х7	0,32	123,2	2654,82	2761,01
3-7	540	594	419,7358	219х6	0,44	261,36	2393,46	2489,2
7-8	620	682	219,1992	219х6	0,19	129,58	2263,88	2354,44
8-9	350	385	135,85	159х4	0,31	119,35	2144,53	2230,31
9-5	620	682	57,0152	133х4	0,18	122,76	2021,77	2102,64

Проверка:

Вывод: Гидравлический расчёт газопровода низкого давления произведён правильно. Невязка по давлению для каждого квартала по двум направлениям не превышает 5%.

5. Гидравлический расчет внутридомового газопровода

Внутридомовые газопроводы выполняются из труб по ГОСТ 3262-76 (водогазопроводные), а для подземных газопроводов применяются бесшовные трубы по ГОСТ 8732-78 и ГОСТ 8744-75, сварные по ГОСТ 10704-76.

Газовый колодец на ответвление к жилому зданию должен располагаться на расстоянии не менее половины высоты здания.

Глубина заложения дворового газопровода должна быть не менее 0,8 м от поверхности земли до верха трубы и диаметром не менее 57х3 м.

Дворовый газопровод под землей подходит к углу газифицируемого жилого здания и на выходе из земли на него надевается футляр для предотвращения механического повреждения.

Газопровод до ввода в здание прокладывается открыто с креплением к стенам здания, при помощи кронштейнов над окнами первого этажа по дворовому фасаду здания.

Ввод газопровода в здание осуществляется в нежилые помещения: лестничные клетки, кухни, коридоры и т.д. Газопроводы внутри здания прокладываются также открыто с креплением к несгораемым стенам при помощи кронштейнов.

Газовые стояки располагаются на кухнях, если они находятся одна над другой. Если расположение кухонь по этажам различно, то газовые стояки рационально размещать на лестничных площадках.

Гидравлический расчет внутридомового газопровода производят для наиболее удаленного газового стояка и газоиспользующего прибора (газовой плиты или водонагревателя) с соблюдением заданного перепада давления газа /8, табл. 9/.

Диаметр проводки к газовым плитам и емкостным водонагревателям типа АГВ и АОГВ равен 15 мм, а к проточным водонагревателям типа ВПГ, Л-1, КГИ - 20 мм.

Гидравлический расчет внутридомового газопровода производится в два этапа. Сначала определяются расчетные расходы газа по участкам сети по формуле:

, (45)

где V_i - расход газа, м³/ч;

q_i - номинальная тепловая нагрузка i-го прибора или группы однотипных приборов, кВт /8. табл.11./;

- низшая теплота сгорания газа, кДж/м³;

К_о - коэффициент одновременности действия для однотипных приборов или группы приборов /8.табл.11/;

n - количество однотипных приборов или групп приборов.

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=*0,29*5*3600+

=

После определения расчетных расходов газа на каждом участке внутридомового газопровода приступаем ко второму этапу - гидравлическому расчету.

Диаметром внутридомового газопровода задаемся и по номограмме для гидравлического расчета газопровода низкого давления определяем потерю давления на участке газопровода в зависимости от расчетного расхода газа.

Расчетная длина участка определяется как сумма фактической и эквивалентной длины, которая учитывает потери давления в местных сопротивлениях.

Эквивалентная длина участка внутридомового газопровода определяется как произведение удельной эквивалентной длины и суммы коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода.

Удельная эквивалентная длина определяется по номограмме для определения эквивалентных длин в зависимости от расчетного расхода газа и принятого диаметра газопровода.

Местные сопротивления определяются для расчетного участка газопровода по /8 табл.12/.

Эквивалентная длина участка газопровода определяется по формуле:

, (46)

где - эквивалентная длина участка газопровода, м;

- удельная эквивалентная длина, м

- сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Расчетная длина участка газопровода определяется по формуле:

(47)



где - расчетная длина участка газопровода, м;

- фактическая длина участка газопровода, м;

-эквивалентная длина участка, м.

В гидравлическом расчете внутридомового газопровода необходимо учитывать гидростатическое давление из-за большой разницы отметок начала и конца участка газопровода по формуле:

, (48)

где - гидростатическое давление, Па

z - разность геометрических отметок начала и конца участка внутридомового газопровода, м;

p_в- плотность воздуха при нормальных условиях, p_в =1,293 кг/м³

p_г - плотность газообразного топлива, кг/м³.

Знак (+) принимается в случае, если газ легче воздуха и направление потока газа сверху вниз, и знак (-) - при подаче газа снизу вверх и наоборот.

Потери давления газа в бытовых газовых плитах можно принять от 40 до 60 Па, а в водонагревателях - 80…100 Па /4/.

Коэффициент в^//, учитывающий разность плотностей табличного и реального газа, определяется по формуле:

в^//= с_г/с_табл (49)

После определения потерь давления на всех участках расчетной газовой сети с учетом коэффициента необходимо сравнивать ее с нормативной величиной, приведенной в /8. табл. 9/.



Пример расчета: V_рас^1-2

d_у - задаемся сами.

l_ф - по аксонометрической схеме, расстояния между участками. Расстояние между участком 1-2: 1м.

l_э - по номограмме для гидравлического расчета газопровода низкого давления в зависимости от V_рас=0,724 и d_у=20, l_э=1 м

?ж - по аксонометрической схеме.

h- по номограмме для определение потерь давления в газопроводах низкого давления в зависимости V_рас=0,724 и d_у=20, h=0.42.

hl_р - 2,8·0,42=1,176[Па]

Z - по аксонометрической схеме.

А=hl_р+Н_Г=1,176+0=1,176 [Па]

А=(hl_р+Н_Г)=(1,176+0)·0,964=1,129 [Па]

Перечень коэффициентов вид 8 табл.12

Результаты расчетов сводятся в таблицу 5

Вывод: Условия проверки выполнены, верно. Потери давления находятся в пределах340-350. Расчет потерь давления выполнен, верно.

6. Расчет и подбор оборудования ГРП

Газорегуляторные пункты (ГРП) предназначены для снижения давления газа с высокого или среднего на низкое и поддержание его на постоянном уровне независимо от расхода газа.

В комплект оборудования ГРП входят: фильтр, предохранительно-запорный клапан, регулятор давления, предохранительно-сбросной клапан, пункт измерения расхода газа, контрольно-измерительные приборы (КИП), комплект запорной и регулирующей арматуры.

Основным оборудованием ГРП является регулятор давления. МосгазНИИпроектом разработано 20 типоразмеров ГРП с регулятором давления непрямого действия типа-РДУК2 с прибором учета расхода газа, которые приведены в 8, табл.13.

6.1. Расчет и подбор регулятора давления

Расчет регулятора давления производят по расчетному расходу газа через ГРП в зависимости от давления газа на входе в ГРП (из расчета ответвлений сети высокого давления) и давления газа на выходе из ГРП (из расчета распределительных газопроводов низкого давления).

Пропускная способность регулятора давления определяется по паспортным характеристикам РДУК2, которые приведены в 8, табл.14.

Паспортная пропускная способность регулятора давления определяется по формуле:

при , (50)