Расчет систем газоснабжения города

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.

9. 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.

9.1 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.

9.2 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].

10. 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.

10.1 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.

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 Р_К=0,25 МПа. Длины участков переведены в километры.

Для начало расчёта определяем среднюю удельную разность квадратов давлений:

А _СР = (Р²н - Р²к) / 1,1 * ??l _i

где ??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.

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:

V_Р = 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),

? l _i = 6,06 (км),

Табл. 2.

Отказал участок 1
№ уч.	d У мм	l Р км	V Р м3 / ч	Р2н-Р2к l Р	Р2н-Р2к, 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
		?lР=6,578			?(Р2н-Р2к)=0,425601

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
№ уч.	d У мм	l Р км	V Р м3 / ч	Р2н-Р2к l Р	Р2н-Р2к, 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
		?lР=6,644			?(Р2н-Р2к)=0,42383

P _К = ?(0,7 ² - 0,42383) - 0,1 = 0,1572353 Ошибка: 2,9% ? 5%

Отсюда следует, расчёт сделан правильно.

На этом расчет во втором аварийном режиме заканчивается.

Зная потери давления на каждом участке, определяем абсолютное давление в каждой точке в обоих аварийных режимах:

P _i = ??P ²_Н - ?(P ²_Н - P ²_К) _i,

где ?(P ²_Н - P ²_К) - сумма разности квадратов давлений на участках, предшествующих точке определения давления.

Все расчеты по определению давлений в различных точках кольца можно свести в таблицу.

Табл. 4.

Номер точки на кольце	Отказал участок 1	Отказал участок 19
	Давление газа, МПа	Давление газа, МПа
0	0,7	0,7
1	0,2537696	0,6928925
2	0,2750491	0,6853503
3	0,3262698	6810675
4	0,3560154	0,6683674
5	0,409673	0,5961669
6	0,418055	0,5831081
7	0,4274131	0,567816
8	0,4348505	0,5570592
9	0,4480569	0,5369497
10	0,4613621	0,5272855
11	0,4661062	0,523727
12	0,5126353	0,5027773
13	0,593856	0,473714
14	0,6060487	0,4688123
15	0,6295514	0,4197916
16	0,6423512	0,3896216
17	0,6975206	0,2572353

Давление газа в точках подключения к кольцу потребителей необходимо знать для определения диаметров ответвлений при гидравлическом расчете последних.

Расчет ответвлений

В этом расчете определяются диаметры газопроводов, подводящих газ от кольцевого газопровода к потребителям V ₁, V ₂,…., и т.д. Для этого используется расчет давления в точках изменения расходов 1, 2, 3,…. 17 сведенный в таблицу?. Перепад давлений в точке подключения газопровода ответвления к кольцевому газопроводу и заданным конечным давлением у потребителя.

Для определения начального давления из таблицы 2,3 для одной и той же точки выбираем наименьшее абсолютное давление газа. Далее определяется удельная разность квадратов давлений на участке:

A = (P ²_Н - P ²_К) / 1,1 * l _{Г i}, (МПа² / км),

По номограмме рис. 11.2 из [10] определяем диаметр газопровода.

Все расчеты по определению диаметров ответвлений сводим в таблицу:

А₁₉ = 0,0145;

А₂₀ = 0,1085;

А₂₁ = 0,4997;

А₂₂ = 0,3649;

А₂₃ = 2,3944;

А₂₄ = 0,8501;

А₂₅ = 1,5606;

А₂₆ = 1,1505;

А₂₇ = 0,8376;

А₂₈ = 0,9114;

А₂₉ = 2,3447;

А₃₀ = 2,4715;

А₃₁ = 0,8657;

А₃₂ = 1,7872;

А₃₃ = 1,2924;

А₃₄ = 1,3528;

А₃₅ = 0,0664;

Табл. 5.

Номер ответвления.	Начальное давление, МПа	Конечное давление, МПа	Длина участка, Км	Расход газа, м3 / ч	Диаметр условный, мм
19	0,2538	0,25	0,12	26,78	125
20	0,275	0,25	0,11	1883,52	200
21	0,3263	0,25	0,08	3,543	100
22	0,356	0,25	0,16	1131,22	150
23	0,4097	0,25	0,04	26,78	100
24	0,418	0,25	0,12	19,525	100
25	0,4274	0,25	0,07	433,01	100
26	0,4348	0,25	0,1	3,543	100
27	0,448	0,25	0,15	1883,52	250
28	0,4614	0,25	0,15	26,78	100
29	0,4661	0,25	0,06	15208,94	300
30	0,5028	0,25	0,07	85,235	100
31	0,4737	0,25	0,17	3,543	100
32	0,4688	0,25	0,08	19,525	100
33	0,4198	0,25	0,08	26,78	100
34	0,3896	0,25	0,06	85,235	100
35	0,2572	0,25	0,05	433,01	150

Расчёт при нормальном потокораспределении

Нормальное потокораспределение предполагает движение газа от питания кольца в обе стороны.

Точка схода обоих потоков газа должна находиться где-то на кольце. Эта точка определяется из следующих условий - расходы газа по обоим направлениям кольца должны быть примерно одинаковыми.

Расчёты при нормальном потокораспределении рекомендуется свести в таблицу.

Таблица 6.

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	-10650,2445	500	0,2	0,052	0,0104	0,976
2	-10623,4645	500	0,21	0,052	0,01092	1,026
3	-8739,9445	500	0,14	0,034	0,00476	0,545
4	-8736,4015	500	0,41	0,034	0,01394	1,596
5	-7605,1815	400	0,83	0,085	0,07055	9,277
6	-7578,4015	400	0,14	0,085	0,0119	1,57
7	-7558,8765	400	0,16	0,085	0,0136	1,799
8	-7125,8665	400	0,11	0,075	0,00825	1,158
9	-7122,3235	400	0,2	0,075	0,015	2,106
10	-5238,8035	400	0,11	0,039	0,00429	0,819
11	-5212,0235	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
					????????

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	-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:

V_ПУТ = 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),

V _{УЗЛ 1} = 96,59077 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 2} = 144,8862 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 3} = 193,1815 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 4} = 217,3292 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 5} = 169,0338 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 6} = 265,6246 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 7} = 169,0338 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 8} = 48,0338 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 9} = 48,29538 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 10} = 169,0338 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 11} = 48,29538 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 12} = 169,0338 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 13} = 48,29538 (м³/ ч),

V _{УЗЛ 14} = 96,59077 (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.

Такими направлениями будут:

0-1-2-3-7-8

0-1-2-6-7-8

0-1-2-6-9

0-1-2-6-5

0-1-4-5

0-1-4-10-11

0-1-4-10-14

0-1-2-3-12-13

0-1-2-3-12-14

На этих направлениях можно выделить участки, по которым идут транзитные потоки газа. Это участки:

1-2; 2-6; 2-3; 3-12; 1-4; 4-10.

Здесь расчетный расход определяется по правилу Кирхгофа.

На участках, где нет транзитных потоков газа:

V_Р = 0,5 * V_ПУТ (м³/ч),

V_{Р 0-1} = 1786,929 (м³/ ч)

V_{Р 1-2} = 1134,942 (м³/ ч)

V_{Р 2-3} = 531,2492 (м³/ ч)

V_{Р 1-4} = 555,3969 (м³/ ч)

V_{Р 4-5} = 72,44308 (м³/ ч)

V_{Р 2-6} = 458,8062 (м³/ ч)

V_{Р 3-7} = 72,44308 (м³/ ч)

V_{Р 5-6} = 96,59077 (м³/ ч)

V_{Р 6-7} = 48,29538 (м³/ ч)

V_{Р 7-8} = 48,29538 (м³/ ч)

V_{Р 6-9} = 48,29538 (м³/ ч)

V_{Р 4-10} = 265,6246 (м³/ ч)

V_{Р 3-12} = 265,6246 (м³/ ч)

V_{Р 10-14} = 48,29538 (м³/ ч)

V_{Р 10-11} = 48,29538 (м³/ ч)

V_{Р 12-13} = 48,29538 (м³/ ч)

V_{Р 12-14} = 48,29538 (м³/ ч)

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.

10.3 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

?Р_Д = ??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.

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

V_Р = V_ЧАС * К_ОД, (м³/ч),

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

V_ЧАС = 1,17 (м³/ч),

К_ОД - 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,

?Р_Д = ??h * (?_В - ?_Г) * g,

?Р_Д = 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

(??Р_i ???Р_Д +??Р_ПРИБ) ???Р,

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

?Р_Д - дополнительное избыточное давление в газопроводе, Па;

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

?Р - заданный перепад давления, Па.

(??Р_i ???Р_Д +??Р_ПРИБ) = 338,24462 Невязка составляет 3,36%.

Отклонение (??Р_i ???Р_Д +??Р_ПРИБ) от ?Р должно быть не больше 10%.

Расчёт сделан верно.

Все расчёты по определению диаметров газопровода сводим в таблицу.

0-1: 21,3?2,8 ммДва других стояка несут аналогичную нагрузку и по конструкции идентичны расчетному. Поэтому диаметры газопровода на этих стояках принимаем такими же, как и у рассчитанного.

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 L_{P 6-11} = 40,25, L_{P 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

А_6-11 = 8,6956522, А_1-2 = 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.