Размещено на http://www.allbest.ru/

Проект газовой сети жилого района



Введение

К газораспределительным сетям относятся газопроводы, предназначенные для транспортировки газа в городах и населенных пунктах. Газораспределительная сеть представляет собой систему трубопроводов и оборудования, в состав которой входит как городские магистральные газопроводы, предназначенные для подачи газа из одного района города в другой, так и распределительные газопроводы для подачи газа непосредственно потребителям. Газ в городскую газораспределительную сеть поступает из магистрального газопровода через газораспределительную станцию (ГРС). Из ГРС направляется в газорегуляторные пункты (ГРП), установленные на городской сети. Газорегуляторные пункты предназначаются для снижения давления газа; они объединяют газопроводы различного давления. В зависимости от давления природного газа городские трубопроводы делятся на газопроводы низкого, среднего и высокого давления.

Целью курсовой работы является газификация района города.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

- выполнить расчет численности населения;

- определить оптимальное число ГРП;

- определить расчетные расходы газа по участкам;

- выполнить гидравлический расчет газораспределительной сети.



1. Расчет численности населения проектируемого района

Расход газа на коммунально-бытовые и теплофикационные нужды города зависит от числа жителей. Если число жителей точно не известно, то приближенно его можно определить следующим образом.

По плотности населения на один гектар газифицируемой территории

N = FP•m, чел.

где FP - площадь района в га., полученная в результате замеров по плану застройки;

m - плотность населения , чел/га.

N = 312,5•165= 51562,5 чел.



2. Расчет потребления газа

Городские системы газоснабжения не имеют аккумулирующих емкостей, расположенных у потребителей, а ёмкость самих газовых сетей очень мала (не более 3-4 % от максимально часовой пропускной способности). Поэтому пропускную способность газовых сетей необходимо рассчитывать на пиковые, максимальные часовые расходы газа, которые определяются как доля годового расхода по формуле:

где Qг - годовое потребление газа, м3/год;

- коэффициент часового максимума (коэффициент перевода годового потребления к максимально часовому расходу газа).

=1/m,

где m - число часов использования максимума и определяет количество часов, за которое весь годовой расход газа был бы израсходован с равномерным расходом, равным максимально часовому расходу.

Коэффициент часового максимума учитывает неравномерность потребления газа различными потребителями газа. Неравномерность потребления зависит от многих факторов и может быть сезонная, недельная, суточная. Так наибольшая суточная неравномерность присуща бытовым и другим потребителям, использующим газ для приготовления пищи и горячей воды. Наименьшая - промышленным предприятиям с непрерывным технологическим процессом.

Для бытовых потребителей коэффициент часового максимума зависит от численности населения или газовых приборов. Чем больше число жителей, тем меньше вероятность совпадения единичных максимумов потребления, тем, следовательно, равномернее потребление газа, тем меньше коэффициент часового максимума.

Для бытового потребления газа следует принимать отдельно для каждого квартала в зависимости от численности населения квартала, коммунально-бытовых потребителей и промышленных предприятий в зависимости от сменности работы предприятия.

Годовые расходы газа на приготовление пищи и горячей воды в квартирах, а также на хозяйственно - бытовые и коммунальные нужды общественных зданий, предприятий общественного питания и предприятий определяем по нормам.

2.1 Определение годовых расходов теплоты

расход газопровод сеть

Расход газа на различные нужды зависит от расходов теплоты необходимой, например, для приготовления пищи, стирки белья, выпечки хлеба, выработки того или иного изделия на промпредприятии т. п. Точный расчет расхода газа на бытовые нужды сделать очень сложно, так как расход газа зависит от целого ряда факторов, которые не поддаются точному учету. Поэтому потребление газа определяют по усредненным нормам расхода теплоты, полученным на основании статистических данных. Обычно эти нормы определяются в расчете или на одного человека, или на один завтрак иди обед, или на одну тонну белья, или на единицу выпускаемой продукции промпредприятием. Расход теплоты измеряют в МДж или в кДж.

2.1.1 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа в квартирах

Расчётная формула для определения годового расхода теплоты (МДж/год) при потреблении газа в квартирах записывается в виде:



QK = YK • N • (gK1 • Z 1 + gK2 • Z 2 + gK3 • Z 3)

где YK - степень охвата газоснабжением города (определяется заданием);

N - число жителей;

Z 1 - доля людей, проживающих в квартирах с централизованным горячим водоснабжением;

Z 2 - доля людей, проживающих в квартирах с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей;

Z 3 - доля людей, проживающих в квартирах без централизованного горячего водоснабжения и не имеющих газовых водонагревателей;

g К1, g К2, g К3 - нормы расхода теплоты на одного человека в год в квартирах с соответствующим Z. [4]

Для населения, пользующегося газом Z 1 + Z 2 + Z 3 = 1.

QK = 1 • 51562,5 • (2800 • 0,4 + 8000 • 0,4 + 4600 • 0,2) = 266912500 МДж/год.

2.1.2 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на предприятиях бытового обслуживания

Расход теплоты для данных потребителей учитывает расход газа на стирку белья в прачечных, на помывку людей в банях, на санитарную обработку в дезкамерах. Очень часто в городах и посёлках прачечные и бани объединяются в одно предприятие. Поэтому расход теплоты для них должен быть также объединён.

QБ-П = QБ + QП

Расход теплоты в банях определяется по формуле:



QБ = ZБ •YБ • N • 52 • g Б

где Z Б - доля населения города, пользующегося банями;

YБ - доля бань города, использующих газ в виде топлива;

g Б - норма расхода теплоты на помывку одного человека;

В формуле заложена частота посещения бань, равная одному разу в неделю.

Z Б = 0,4, YБ = 0,8, g Б = 50 МДж,

Q Б = 0,4 • 0,8 • 51562,5 • 52 • 50 =42380000 МДж/год,

Расход теплоты на стирку белья в прачечных определяется по формуле:

Q П = 100 • (Z П • YП • N) / 1000 • g П,

где Z П - доля населения города, пользующегося прачечными;

YП - доля прачечных города, использующих газ в виде топлива;

g П - норма расхода теплоты на 1 тонну сухого белья. [6]

В формулу заложена средняя норма поступления белья в прачечные, равная 100 тоннам на 1000 жителей.

Z П = 0,4, YП = 0,8, g П = 18800 МДж,

Q П = 100 • (0,4 • 0,8 • 51562,5) / 1000 • 18800 = 30644000 МДж/год,

QБ-П = QБ + QП = 73024000 МДж/год.

2.1.3 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на предприятиях общественного питания

Расход теплоты на предприятиях общественного питания учитывает расход газа на приготовление пищи в столовых, кафе и ресторанах.

Считается, что на приготовление завтраков и ужинов расходуется одно и то же количество теплоты. Расход теплоты на приготовление обеда больше, чем на приготовление завтрака или ужина. Если предприятие общественного питания работает весь день, то расход теплоты здесь должен быть и на завтрак, и на ужин, и на обед. Если предприятие работает полдня, то расход теплоты составляется из расходов теплоты на приготовление завтрака и обеда, или обеда и ужина.

Расход теплоты на предприятиях общественного питания определяется по формуле:

Q П.ОП = 360 • ZП.ОП •Y П.ОП • N • g П.ОП,

где Z П.ОП - доля населения города, пользующегося предприятиями общественного питания (задаётся);

Y П.ОП - доля предприятий общественного питания города, использующих газ в виде топлива (задается);

g П.ОП - объединённая норма расхода теплоты на приготовление завтраков, обедов и ужинов;

g П.ОП = g З + g О + g У

где gЗ, g О, g У - нормы расхода теплоты на приготовление одного завтрака , обеда, ужина.

Считается, что из числа людей, постоянно пользующихся столовыми, кафе и ресторанами, каждый человек посещает их 360 раз в году.

Z П.ОП = 0,2, Y П.ОП = 0,8, g П.ОП = 2,1 + 4,2 + 2,1 = 8,4 МДж,

Q П.ОП = 360 • 0,2 • 0,8 • 51562,5 • 8,4 =24645600 МДж/год.

2.1.4Определение годового расхода теплоты при потреблении газа в учреждениях здравоохранения

При расходе газа в больницах и санаториях следует учитывать, что их общая вместимость должна составлять 7 коек на 1000 жителей города. Расход теплоты в учреждениях здравоохранения необходим для приготовления пищи больным, для санитарной обработки белья, инструментов, помещений.

Он определяется по формуле:

Q ЗД = (7 • YЗД • g ЗД) / 1000 • N

где YЗД - степень охвата газоснабжением учреждений здравоохранения города (задаётся);

g ЗД - годовая норма расхода теплоты в лечебных учреждениях;

g ЗД = g П + g Г

где gП , g Г - нормы расхода теплоты на приготовление пищи и приготовлении горячей воды в лечебных учреждениях.

YЗД = 0,8, g ЗД = 3200 + 9200 = 12400 МДж,

Q ЗД = (7 • 0,8 • 12400) / 1000 • 51562,5 = 3537100 МДж/год.

2.1.5 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на хлебозаводах и пекарнях

При выпечке хлеба и кондитерских изделий, составляющих основной вид продукции данных потребителей газа, следует учитывать разницу в потреблении тепла на разные виды продукции. Норма выпечки хлеба в сутки на 1000 жителей принимается в размере 0,6 тоны. В эту норму входит выпечка и чёрного и белого хлеба, а так же выпечка кондитерских изделий. Норма выпечки батона и булочек в сутки на 1000 жителей принимается в размере 0,3 тоны. Выпечка кондитерских изделий поражённых и тортов в размере 0,1 тонны на 1000 жителей в сутки.

При расчёте расхода газа следует учитывать охват газоснабжением хлебозаводов и пекарен. Общий расход теплоты на хлебозаводы и пекарни определяются по формуле:

QХЗ = YХЗ•N•[(0,3)•g ЧХ+(0,3)•g БХ+0,3•g б +0,1•g КИ]•365/1000,

где YХЗ - доля охвата газоснабжением хлебозаводов и пекарен (задаётся);

gчХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны чёрного хлеба

g БХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны белого хлеба

g Б - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны булочек и батонов.

g КИ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны кондитерских изделий. [4]

YХЗ = 0,8, g ЧХ = 2500 (МДж), g БХ = 5450 (МДж), gБ = 7750 (МДж), g КИ = 7750 (МДж),

QХЗ=0,8 • 51562,5•[0,3•2500+0,3•5450+0,3•7750+ 0,1•7750]•365 / 1000=

=81582519 МДж/год.

2.1.6 Определение годового расхода теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

Годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий вычисляют по формуле:

Q ОВ=(g ОВ•F•nО/ О)•[(tВН-tСР.О)/(tВН-t РО)]•[24•(1+K)+Z•K1•K],

где tВН, tСР.О, tРО - температуры соответственно внутреннего воздуха отапливаемых помещений, средняя наружного воздуха за отопительный период, расчётная наружная для данного района строительства по [2],ОС.

К, К1 - коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий (К = 0,25 и K 1 = 0,4);

Z - среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (Z=16);

n О - продолжительность отопительного периода в сутках;

F - общая площадь отапливаемых зданий, м2;

g ОВ - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, МДж/ч.•м2;

О - коэффициент полезного действия отопительной котельной (О=0,8);

tВН=20(?С), tСР.О=-5,9(?С), tРО=-35(?С), nО=213 (сут), g ОВ=0,88 (МДж/ч.•м2),

Вычисляем F по схеме: F= 160000 м2,

Q ОВ=(0,88 • 160000 • 213/0,8) • [(20+5,9)/(20+35)] • [24•(1+0,25)+16•0,4•0,25]=

= 557848704 МДж/год.

Годовой расход теплоты (МДж/год) на централизованное горячее водоснабжение от котельных и ТЭЦ определяют по формуле:

QГВ=24•gГВ•NГВ•[nО+(350-nО)•(60-tХЛ)/(60-tХЗ)• ]•1/О,

где g ГВ - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее, МДж/чел.•ч;

N ГВ - число жителей города, пользующихся горячим водоснабжением от котельных или ТЭЦ, чел.;

- коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период (=0,8);

t ХЗ, t ХЛ - температуры водопроводной воды в отопительный и летний периоды, °С (при отсутствии данных принимают t ХЛ = 15, t ХЗ = 5).

g ГВ = 0,88 (МДж/(чел•ч)), N ГВ = 130400•1 = 130400.

QГВ=24 • 0,88 • 51562,5 • [213+(350-213) • (60-15)/(60-5) • 0,8] • 1/0,8 =

= 194927625 МДж/год

2.1.7 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на нужды торговли, предприятий бытового обслуживания населения, школ и ВУЗов

В школах и вузах города газ может использоваться для лабораторных работ. Для этих целей принимают средний расход теплоты на одного учащегося иди студента в размере 50 МДж/(год • чел.):

Q Ш = 0,3 • N • 50

где N - количество жителей, (чел), коэффициент 0,3 - доля населения школьного возраста и младше,

Q Ш = 51562,5 • 0,3 • 50 = 764062,5 МДж/год.

2.1.8 Определение годовых и часовых расходов газа различными потребителями

Годовой расход газа в м3/год для любого потребителя города или района определяется по формуле:

ViГОД = QiГОД / Q Н Р

где Qi ГОД - годовой расход теплоты соответствующего потребителя газа;

Q НР - низшая теплота сгорания (МДж/м3), определяется по химическому составу газа.

Потребление газа в городе различными потребителями зависит от многих факторов. Каждый потребитель имеет свои особенности и потребляет газ по-своему. Между ними существует определенная неравномерность в потреблении газа. Учет неравномерности потребления газа осуществляется путем введения коэффициента часового максимума, который обратно пропорционален периоду, в течение которого расходуется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении:

Km = 1 / m,

где m - количество часов использования максимума нагрузки в году, ч/год.

С помощью Km определяется часовой расход газа для каждого потребителя города (м3/ч) [4].

ViЧАС = ViГОД • Km = Vi ГОД / mI,

Кол-во часов использования максимума для отопительных котельных определяется по формуле:

mКОТ = 24 • n О • [(t ВН - t СР.О) / (t ВН - t Р.О)],

mКОТ = 24 • 213 • [(20 + 5,9) / (20 + 35)] = 2407 ч / год.

Полученные значения расхода газа занесем в таблицу 1.

Таблица 1 - Итоговая таблица расхода газа городом

Nо п/п	Потребитель	Годовой расход теплоты, QГОД МДж/год	Годовой расход газа, VГОД м3/год	Кол-во часов использования макс. Нагрузки, m, час/год	Часовой расход газа, VЧ м3/ч
1	2	3	4	5	6
1	Квартиры	266912500	8610081	2600	3312
2	Бани	42380000	1367097	2700	506
3	Прачечные	30644000	988516	2900	341
4	Предприятия общепита	24645600	795019	2000	398
5	Учреждения здравоохранения	3537100	114100	2700	42
6	Хлебозаводы	81582519	2631694	6000	439
7	Отопление и вентиляция	557848704	17995120	2407	7476
8	Горячее водоснабже-ние	194927625	6287988	2407	2612
9	Котельная	752776329	24283107	2407	10089
10	Школы и д/с	764062,5	24647	2000	12
11	Промыш-ленность	250000000	7352941	6500	1131



3. Трассировка газопроводов и определение оптимального числа ГРП

3.1 Трассировка газопроводов

Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений. На выбор системы газоснабжения города оказывает влияние ряд факторов. Это прежде всего: размер газифицируемой территории, особенности ее планировки, плотность населения, число и характер потребителей газа, наличие естественных и искусственных препятствий для прокладки газопроводов (рек, дамб, оврагов, железнодорожных путей, подземных сооружений и т.п.). При проектировании системы газоснабжения разрабатывают ряд вариантов и производят их технико-экономическое сравнение. Для строительства применяют наивыгоднейший вариант.

В зависимости от максимального давления газа городские газопроводы разделяют на следующие группы:

- высокого давления 1 категории с давлением от 0,6 до 1,2 МПа;

- среднего давления от 5 кПа до 0.3 МПа;

- низкого давления до 5 кПа;

Газопроводы высокого и среднего давления служат для питания городских распределительных сетей среднего и низкого давления. По ним идет основная масса газа ко всем потребителям города. Эти газопроводы являются основными артериями, питающими город газом. Их выполняют в виде колец, полу колец иди лучей. Газ в газопроводы высокого и среднего давления подается от газораспределительных станций (ГРС).

Современные системы городских газовых сетей имеют иерархическую систему построения, которая увязывается с приведённой выше классификацией газопроводов по давлению. Верхний уровень составляют газопроводы высокого давления первой и второй категории, нижний газопроводы низкого давления. Давление газа при переходе с высокого уровня на более низкий постепенно снижается. Это осуществляется с помощью регуляторов давления, установленных на ГРП.

По числу ступеней давления, применяемых в городских газовых сетях, они подразделяются на:

- двухступенчатые, состоящие из сетей высокого или среднего давления и низкого давления;

- трёхступенчатые, включающие газопроводы высокого, среднего и низкого давления;

- многоступенчатые, в которых газ подаётся по газопроводам высокого (1 и 2 категорий) давления, среднего и низкого давления.

Выбор системы газоснабжения в городе зависит от характера потребителей газа, которым нужен газ соответствующего давления, а также от протяженности и нагрузки газопроводов. Чем разнообразнее потребители газа и чем большую протяженность и нагрузку имеют газопроводы, тем сложнее будет система газоснабжения.

В большинстве случаев для городов с населением до 500 тысяч человек наиболее экономически целесообразной является двухступенчатая система. Для больших городов с населением более 1000000 человек и наличием крупных промпредприятии предпочтительной является трёх или многоступенчатая системы.

Трассы газопроводов проектируют из условия минимальной протяженности сети. При этом газопроводы высоких давлений стараются прокладывать по окраинным районам города, где небольшая плотность населения и меньшее число подземных сооружений.

Сети низкого давления состоят из уличных распределительных газопроводов, абонентских ответвлений, подводящих газ к зданию и внутридомовых газопроводов, которые распределяют газ между отдельными приборами внутри здания. Плотность распределительных газопроводов принимают такой, чтобы длина абонентских ответвлений до вводов в здания была 50 - 100 м. Жилые и общественные здания, коммунально-бытовые потребители, а также мелкие предприятия присоединяют непосредственно к распределительным газопроводам.

Для повышения надежности газоснабжения сети кольцуют. В сетях низкого давления целесообразно кольцевать только распределительные газопроводы, а второстепенные (абонентские ответвления) выполнять тупиковыми разветвленными.

При трассировке сетей низкого давления необходимо на генплане определить главный проезд района. Затем, учитывая, что газопроводы по главным проездам не прокладывают, по соседним параллельным проездам (через один) наметить трассы газопроводов. Точно также наметить трассы и в перпендикулярном к главному проезду направлении. После анализа лишние трассы газопроводов убирают.

Число газорегуляторных пунктов (ГРП) определяют технико-экономическим расчетом. ГРП располагают в центрах зон, которые они питают. Зона действия одного ГРП не должна перекрываться зоной действия другого ГРП. Точки встречи потоков газа в системе с несколькими ГРП назначают на границе зон соседних ГРП.

3.2 Определение оптимального числа ГРП

Газораспределительные станции стоят во главе систем газоснабжения. Через них идёт питание кольцевых газопроводов высокого или среднего давления. К ГРС газ поступает из магистральных газопроводов под давлением 6…7 МПа. На ГРС давление газа снижается до высокого или среднего. Кроме того, на ГРС газ приобретает специфический запах. Его одоризируют. Здесь газ также подвергается дополнительной очистке от механических примесей и подсушивается.

Выбор оптимального числа ГРС для города является одним из важнейших вопросов. С увеличением числа ГРС уменьшаются нагрузки и радиус действия городских магистралей, что приводит к уменьшению их диаметров и снижению затрат на металл. Однако увеличение числа ГРС увеличивает затраты на их сооружение и строительство магистральных газопроводов, подводящих газ к ГРС, увеличиваются эксплуатационные расходы за счет содержания обслуживающего персонала ГРС.

При определении числа ГРС можно ориентироваться на следующее:

- для небольших городов и посёлков с населением до 100…120 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с одной ГРС;

- для городов с населением 200…300 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с двумя и тремя ГРС;

- для городов с населением более 300 тысяч человек наиболее экономичными являются системы с тремя ГРС.

ГРС, как правило, располагаются за городской чертой. Если число ГРС более одной, то они располагаются с разных сторон города. ГРС соединяются, как правило, двумя нитками газопроводов, что обеспечивает более высокую надёжность газоснабжения города. Очень крупные потребители газа (ТЭЦ, промпредприятия, металлургические заводы и т. п.) питаются непосредственно от ГРС.

Газорегуляторные пункты стоят во главе распределительных газовых сетей низкого давления, питающих газом жилые дома. Оптимальное число ГРП определяется из соотношения:

n ОПТ=VЧАС/VОПТ,

где V час - часовой расход газа на жилые дома, м3/ч.;

V ОПТ - оптимальный расход газа через ГРП, м3/ч.

Для определения VОПТ необходимо вначале определить оптимальный радиус действия ГРП, который должен находиться в пределах 400…800 метров. Этот радиус определяется по формуле:



R ОПТ= 249 • (?P0,081/ ?0,245 (m • e)0,143),

где ?P - расчетный перепад давления в сетях низкого давления (1000 - 1200 Па);

j- коэффициент плотностей сетей низкого давления, 1/м;

j = 0,0075 + 0,003 • m / 100,

где m - плотность населения по району действия ГРП, чел/га;

e - удельный часовой расход газа на одного человека, м3/чел.ч., который задаётся или вычисляется, если известно количество жителей (N), потребляющих газ, и известно количество газа (V), потребляемого ими в час:

e = V / N,

Оптимальный расход газа через ГРП определяется из соотношения:

V ОПТ = m • e • R ОПТ2/ 5000,

Полученное оптимальное число ГРП используют при конструировании газовых сетей низкого давления. Сетевые ГРП размещают, как правило, в центре газифицируемой территории так, чтобы все потребители газа были расположены от ГРП примерно на одинаковых расстояниях. Максимальное удаление ГРП от проектируемых магистральных газопроводов высокого или среднего давления должно составлять 50…100 метров.

? = 0,0075 + 0,003 • 163 / 100= 0,01239 1/м,

e = 3312 / 51562,5= 0,065 м3/чел.ч,

R ОПТ =249 • (12000,081/(0,012390,245• (163 • 0,065)0,143 ) = 925 м,



V ОПТ = 163 • 0,065 • 9252/ 5000 = 1820м3/ ч,

n ОПТ = 3312 / 1820= 1,81 ? 2 шт,

Откорректируем VКЧАС в соответствие с полученным числом ГРП:

VКЧАС = nОПТ •V ОПТ ,

VКЧАС = 2 • 1820 = 3640м3 / ч.



4. Расчет тупиковой разветвленной сети среднего давления для газоснабжения

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 = 1820 м3 / ч.

2. Расчетная схема представлена

3. Расчетный перепад давления в сети:

P = 1200Па.

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 = lПРi * V0 / lПР I,

где lПРi - 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.

Расчётная схема многокольцевого газопровода низкого давления приведена в приложении 2 и на рисунке 1. Расчет путевых расходов газа сводим в таблицу 2. Определяем узловые расходы газа:



VУЗЛi = 0,5 * VПУТi

где VПУТ i - сумма путевых расходов газа на участках, примыкающих к узлу, (м3/ч).

Рисунок 1. Расчетная схема газопровода низкого давления

Определяем расчетный расход газа на участках.При вычислении расчетного расхода газа используют первое правило Кирхгофа для сетей.

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. Полученные значения расчетных расходов газа занесем в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчетный расход газа

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	200	22	1	0	0	0
1	2	3	4	5	6	7
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
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
10-9	200	220	1	1	220	96,59077
12-5	200	220	1	1	220	96,59077
12-15	200	220	1	1	220	96,59077
15-16	200	220	1	1	220	96,59077
16-8	200	220	1	1	220	96,59077
17-19	200	220	1	1	220	96,59077
11-14	200	220	1	1	220	96,59077
					lПР = 5940

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:

VР = 0,5 * VПУТ (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,

где lРi - сумма расчетных длин участков, входящих в данное главное направление.

По величине А и расчетному расходу газа на каждом участке по номограмме 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, потерюдавления 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. 3

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.



Таблица 3. Сводная таблица участков газопровода низкого давления

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
12-15	48,29	220	1,33	88,5??	1,3	286	4062,8
15-16	48,29	220	1,33	88,5??	1,3	286	4062,8
16-8	48,29	220	1,33	88,5??	1,3	286	4062,8
17-19	48,29	220	1,33	88,5??	1,3	286	4062,8
11-14	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 %
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
10-9	48,29	220	1,33	88,5??	1,38	303,6	4061,7
12-5	48,29	220	1,33	88,5?4	1,38	303,6	4045,2

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.



5.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.

5.1 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.

Расчетная схема газопровода представлена в графической части курсовой работы приложение 2. 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 РН =0,7 МПа и РК=0,25 МПа. Длины участков переведены в километры.

Для начало расчёта определяем среднюю удельную разность квадратов давлений:

А СР = (Р2н - Р2к) / 1,1 * е l i

где е 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 АСР и расчетный расход газа на соответствующем участке, по номограмме 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. [10] Все расчеты сводят в таблицы.



5.2 Расчет в аварийных режимах

Аварийные режимы работы газопровода наступают тогда, когда откажут в работе участки газопровода, примыкающие к точке питания 0. В нашем случае это участки 1 и 8. 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 таблицы 7 и 8.

Расход газа на участках определяется по формуле:

VР = 0,59 * (К ОБ i * Vi),

где К ОБ i - коэффициент обеспеченности различных потребителей газа;

Vi - 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,

Средняя удельная разность квадратов давлений в первом аварийном режиме составит:

А СР = (0,72 - 0,252) / 1,1* 4,9 = 0,079 МПа2 / км,

li = 4,9 км.

Полученные значения заносим в таблицу 4.



Таблица 4 - Аварийный режим на участке 1

Отказал участок 1
№ уч.	d У мм	lР км	VР м3 / ч	Р2н-Р2к lР	Р2н-Р2к , МПа2
1	2	3	4	5	6
8	500	0,22	9409,202	0,035	0,0077
7	500	0,605	9384,422	0,034	0,02057
6	350	1,705	3431,912	0,03	0,05115
5	250	0,385	2932,182	0,065	0,02489
4	200	0,825	1862,512	0,17	0,14025
3	200	1,155	1603,502	0,14	0,1617
2	150	0,275	533,832	0,08	0,022
		?lР=5,17			?(Р2н-Р2к)=0,42826

P К = (0,72 - 0,42826) - 0,1 = 0,14847 Ошибка: 1 % <5 %

Отсюда следует, расчёт сделан правильно.

Переходим к расчету во втором аварийном режиме и заносим полученные значения в таблицу 5.

Таблица 5 - Аварийный режим на участке 8

Отказал участок 8
№ уч.	d У мм	lР км	VР м3 / ч	Р2н-Р2к lР	Р2н-Р2к , МПа2
1	2	3	4	5	6
1	500	0,275	9537,704	0,037	0,010175
2	500	0,275	8870,414	0,03	0,00825
3	400	1,155	7800,744	0,09	0,1039
4	350	0,825	7541,734	0,16	0,132
5	350	0,385	6472,064	0,11	0,04235
6	350	1,705	5972,334	0,09	0,15345
7	100	0,605	19,824	0,023	0,013915
		?lР=6,644			?(Р2н-Р2к)=0,42404

P К = (0,72 - 0,42404) - 0,1 = 0,15682 Ошибка: 4 % <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:

Pi = (P 2Н - (P 2Н - P 2К)i

где (P 2Н - P 2К) - сумма разности квадратов давлений на участках, предшествующих точке определения давления.

Все расчеты по определению давлений в различных точках кольца можно свести в таблицу 6.

Таблица 6 - Расчет при отказе участка

Номер точки на кольце	Отказал участок 1	Отказал участок 8
	Давление газа, МПа	Давление газа, МПа
0	0,7	0,7
1	0,2537696	0,6928925
2	0,3262698	0,6423512
3	0,409673	0,5126353
4	0,4274131	0,473714
5	0,473714	0,4688123
6	0,5272855	0,3896216
7	0,567816	0,2688497
8	0,6928925	0,2572353

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

5.3 Расчет ответвлений

В этом расчете определяются диаметры газопроводов, подводящих газ от кольцевого газопровода к потребителям V1, V 2, и т. д. Для этого используется расчет давления в точках изменения расходов 1, 2, 3, .... 17 сведенный в таблицу 3.Перепад давлений в точке подключения газопровода ответвления к кольцевому газопроводу и заданным конечным давлением у потребителя.

Для определения начального давления из таблицы 7,8 для одной и той же точки выбираем наименьшее абсолютное давление газа. Далее определяется удельная разность квадратов давлений на участке:

A = (P 2Н - P 2К) / 1,1 * l Г i, (МПа2 / км),

По номограмме определяем диаметр газопровода.

Все расчеты по определению диаметров ответвлений сводим в таблицу 7.

Таблица 7- Расчет ответвлений

Номер ответвления.	Начальное давление, МПа	Конечное давление, МПа	Длина участка, Км	Расход газа, м3 / ч	Диаметр условный, мм
9	0,2538	0,25	0,35	1131	300
10	0,3262	0,25	0,15	1813	350
11	0,4096	0,25	0,05	439	150
12	0,4274	0,25	0,05	1813	350
13	0,4688	0,25	0,1	847	250
14	0,3896	0,25	0,1	10089	500
15	0,2688	0,25	0,25	42	100

5.4 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 8.

* 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: 0,01365 * 100 / 0,5 * 0,28065 = 9,72 %

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. 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 9,72 %, что приемлемо.

Таблица 8

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	-9984,2545	500	0,25	0,04	0,01	1,002
2	-9245,1835	500	0,25	0,032	0,008	0,865
3	-8539,9445	500	1,05	0,028	0,0294	3,443
4	-8048,4871	400	0,75	0,085	0,06375	7,921
5	+8054,1817	400	0,35	0,085	0,02975	3,694
6	+8514,7489	500	1,5	0,028	0,042	4,933
7	+9328,8765	500	0,55	0,033	0,01815	1,946
8	+9874,1214	500	0,2	0,038	0,0076	0,770
					= 0,28065	?= 24,57*10-6

На этом гидравлический расчет газопровода высокого давления заканчивается.



Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были решены следующие задачи:

- выполнен расчет численности населения. Численность населения проектируемого района составила 51562,5 чел.;

- определено оптимальное число ГРП. Оптимальным числом ГРП является 2 шт.;

- разработан план сетей низкого и среднего давлений, определены расчетные расходы газа по участкам;

- выполнен гидравлический расчет газораспределительной сети. Все полученные значения сведены в соответствующие таблицы в пояснительной записке.



Список использованных источников

1.СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200032042 (дата обращения 26.09.2019)

2.Н 763/ П 814 №5 Промышленное газовое оборудование: справочник. Т-1, Саратов: Газовик, 2010. - 400 с.

3.Карта деревни Калинино [Электронный ресурс]. - URL: https://m.2gis.ru (дата обращения 26.09.2019)

4.Газораспределительные системы: учебно-методическое пособие / Е. М. Муфтахов, М. А. Иляева. - Уфа: ООО «Монография», 2013. - 82 с.

5.Коршак, А.А. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов/А.А. Коршак, А.М. Нечваль - Санкт - Петербург: Недра, 2008.- 485с

6.Требования к оформлению текстовых и графических учебных документов: практическое пособие / З.А. Лалаева, В.Г. Слесарева. - четвертое издание перераб, и доп.-Уфа: ООО «Монография», 2014.-141 с.

Размещено на Allbest.ru