Построение годового графика потребления газа и определение его расчетных годовых расходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТРОЕНИЕ ГОДОВОГО ГРАФИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ГАЗА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО РАСЧЕТНЫХ ГОДОВЫХ РАСХОДОВ

2. ВЫБОР ОБЩЕЙ СХЕМЫ ПОДАЧИ ГАЗА ЗАДАННЫМ ПОТРЕБИТЕЛЯМ И СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МЕЖЦЕХОВОГО ГАЗОПРОВРДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДА СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ ОТ ВВОДА ДО ГРП

4.1 Подбор фильтров и определение давления газа перед регулятором давления РД

4.2 Выбор регулятора давления для ГРП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Требуется рассчитать общезаводской газопровод, от которого осуществляется газоснабжение пяти производственных цехов завода, работающих в три смены и питающихся газом от центрального заводского ГРП. В систему газоснабжения входит также обеспечение газом от ГРП коммунально-бытовых потребителей с расходом нм газа в год. И подача газа среднего давления (не менее 0,1 ати) с отводом перед регулятором давления общезаводского ГРП на отопительную котельную. Расход газа на котельную составляет нм газа в год. Также задан производственный максимально-часовой расход газа зимой по цехам: ,,,,.



Исходные данные

Годовой расход газа на отопл., 106 нм3	5
Годовой расход газа к/быт., 106 нм3	4
Производственный максимально-часовой расход газа зимой, нм3/час
			В1	20
			В2	200
			В3	900
			В4	200
			В5	1200
			В	2520
Длина участка, м
			I	3
			II	11
			III	16
			IV	29
			V	14
			до РД	150
Количество поворотов на участке
			I	-
			II	1
			III	-
			IV	2
			V	1
			до РД	2
Количество конденсатоотводчиков на участке
			I	1
			IV	1
			V	-
			до РД	1
Количество задвижек на участке
			V	1
			до РД	5
Давление на вводе Рн, ати		2,2
Давление у последнего цеха мм вод. ст.	80
Вид газа				Ш
Количество фильтров	до РД	1
Предохранительный клапан	до РД	1
Счетчик или диафрагма	до РД	1
Летняя нагрузка (май-август) = 0,2В3+0,5В2+0,3В5	640
Топливо	Природный газ		0=0,79

Таблица 1.1 - Исходные данные для расчета газопровода



1. ПОСТРОЕНИЕ ГОДОВОГО ГРАФИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ГАЗА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО РАСЧЕТНЫХ ГОДОВЫХ РАСХОДОВ

Для определения суммарного годового расхода газа в целом по объекту газоснабжения нужно подсчитать также годовой расход газа на производственные нужды. Такой расход подсчитывается исходя из заданных зимних и летних часовых расходов газа цехами и числа часов их работы в каждом месяце года. Расчет выполняем в соответствии с таблицей 1.1. Расчётный расход газа по месяцам на коммунально-бытовые (к/б) нужды и отопление определяем в соответствии с данными таблицы 1.2.

Часовой расход газа на производство в зимние месяцы[1];

;

нм3/час.

Часовой расход газа в летние месяцы(май-август) [1];

;

нм3/час.

Таблица1.1 - Расход газа по цехам (в пятидневной рабочей неделе).

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Кол-во рабочих дней	21	20	22	22	20	22	22	22	22	22	21	21
Кол-во рабочих часов	504	480	528	528	480	528	528	528	528	528	504	504
Расход газа, нм,	1,270	1,210	1,331	1,331	0,307	0,338	0,338	0,338	1,331	1,331	1,270	1,270

Всего рабочих дней-257; всего рабочих часов-6168;

Годовой расход газа на производственные нужды по цехам:

Впр=(?Впр)зима•(??i)зима+(?Впр)лето•(??i)лето= 2520•4104+640•2064=11,663·106 нм3/год;

где, ??i)зима - количество рабочих часов в зимнее время; ??i)зима=4104

??i)лето - количество рабочих часов в летнее время; ??i)лето=2064

Суммарный расход газа по объекту:

Вгод= Впр+ Вот+ Вкб=(11,663+5+4)•106=20,663•106 нм3/год.

Расчётный расход газа по месяцам на производственные нужды:

январь: нм3/час;

февраль: нм3/час;

март: нм3/час;

апрель: нм3/час;

май: нм3/час;

июнь: нм3/час;

июль: нм3/час;

август: нм3/час;

сентябрь: нм3/час;

октябрь: нм3/час;

ноябрь: нм3/час;

декабрь: нм3/час;

Таблица1.2 - Распределение по месяцам годового количества газа, расходуемого на отопление и коммунально-бытовые нужды (включая горячее водоснабжение).

Месяцы года	Раз- мер- ность	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	всего
На отопл.	% нм	19,2	16,0	14,2	9,1	2,4	1,1	1,0	0,9	1,9	7,7	12,0	14,5	100
На к/б нужды	% нм	11,1	11,1	10,9	9,0	6,6	5,2	5,0	4,7	5,6	8,2	10,7	11,9	100
Сумма на к/б и отопл. 106	нм	1,404	1,244	1,146	0,815	0,384	0,263	0,250	0,233	0,319	0,713	1,028	1,201	9

Расход газа по месяцам на коммунально-бытовые (к/б) нужды и отопление:

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

нм3; нм3;

Суммарный расход газа по месяцам на отопление и к/б нужды:

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

Результаты расчёта сводим в таблицу 1.3

Таблица 1.3 - Суммарный расход газа объектом газоснабжения по месяцам.

Группа потребителей	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	всего за год
Bот	0,960	0,800	0,710	0,455	0,120	0,055	0,050	0,045	0,095	0,385	0,600	0,725	5
Bкб	0,444	0,444	0,436	0,360	0,264	0,208	0,200	0,188	0,224	0,328	0,428	0,476	4
Bпр	1,270	1,210	1,331	1,331	0,307	0,338	0,338	0,338	1,331	1,331	1,270	1,270	11,663
Bобщ	2,674	2,454	2,477	2,146	0,691	0,601	0,588	0,571	1,650	2,044	2,298	2,471	20,663

На основании таблицы 1.3 строим годовой график расхода газа объектом газоснабжения(рис.1).

Рисунок1 - Годовой график расхода газа объектом газоснабжения.

Пользуясь данными таблицы 1.3 определяем расчетный максимально-часовой расход газа в зимний и летний период.

Максимально-часовой расход газа на отоплении рассчитывается для самых холодных зимних суток года:

газ подача давление регулятор

;

- месячный расход газа на отопление для месяца максимального расхода газа;

- средняя температура внутри отапливаемого помещения, =18С;

- число дней в месяце (январь), n=31;

- минимальная рассматриваемая температура наружного воздуха для данного зимнего месяца, =-24С;

- средняя температура наружного воздуха в расчетном месяце, =-7С;

При определение минимально-часового расхода газа в году его можно не учитывать, так как минимум расхода приходится на ночные часы, а в это время водозабор в квартирах отсутствует.

Минимальный расчётный часовой расход газа на отопление, [1]:

;

Максимально-часовой расход газа зимой на к/б нужды, [1]:

,

где, - месячный расход газа соответственно на к/б нужды для месяца максимального расхода газа (из табл.3);

- число дней в месяце (январь), n=31;

- коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели;

- коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах зимних суток;

Минимальный расчётный часовой расход газа на к/б нужды, [1]:

где, - месячный расход газа на к/б нужды для месяца минимального расхода газа (из табл.3);

- число дней в месяце (август), n=31;

- коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели (суббота);

- коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах летних суток.

Результаты всех расчетов сводим в таблицу 1.4:

Таблица 1.4 - Сводная таблица расхода газа по объекту

Категория расхода	Единица измерения	Отопление	К/б нужды	Промышленые нужды	Всего
1. Годовой	нм3/год	5	4	11,663	20,663
2. Месячный	нм3/мес
максимальный		1,093	1,063	1,270	3,426
минимальный			0,00289	0,3072	0,31
3. Часовой	нм3/час
максимальный		2167,74	2108,83	2520	6796,58
минимальный			5,48	640	645,48



2. ВЫБОР ОБЩЕЙ СХЕМЫ ПОДАЧИ ГАЗА ЗАДАННЫМ ПОТРЕБИТЕЛЯМ И СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

Составляем схему расположения ГРП и газопровода на основании исходных данных задания, на которую впоследствии нанесем полученные в ходе расчета диаметры участков. На схеме указываем территорию завода, расположение цехов, промразводки, каналы и другие подземные сооружения, присоединяемые к системе заводского газоснабжения коммунальные и коммунально-бытовые потребители газа (столовые, ясли, школы и т.п.). На основании этого производим правильный выбор места ввода газа на территорию промышленного предприятия, определяем необходимость и месторасположение центральных и цеховых ГРП, сгруппировываем для присоединения к ним потребителей газа, выбираем трассу общезаводского газопровода, размещаем на ней водоотделители, задвижки и т.п. Система газопровода тупиковая, низкого давления.

Определяем часовое количество газа, проходящее через рассматриваемое сечение. Участок до ГРП рассчитывается с запасом в 25%, имея ввиду перспективно увеличение потребления газа, в связи с этим

VдоРД=нм3/ч;

Схема, иллюстрирующая часовые расходы () газа по участкам (до РД, L1, L2, L3, L4, L5) приведена ниже.

нм3/ч;

нм3/ч;

нм3/ч;

нм3/ч;

нм3/ч.

Результаты расчета сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные для построения расчетной схемы

Участок	Расход, нм3/ч	Длина, м
до РД	8496	150
1	4219,43	3
2	4199,43	11
3	3999,43	16
4	3099,43	29
5	2899,43	14

По результатам расчетов и в соответствии с исходными данными строим расчетную схему рис. 2.

Рисунок 2.1 - Расчетная схема



3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МЕЖЦЕХОВОГО ГАЗОПРОВОДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Из расчетной схемы видно, что расчетный расход газа Vдо ГРП убывает в направлении от первого к последнему рассматриваемому участку. Соответственно, диаметр участков должен либо уменьшаться (при сохранении задаваемой скорости газа) или оставаться неизменным. Во втором случае будет наблюдаться уменьшение скорости газа по его ходу к последнему расчетному участку.

Расчет участков газопровода после ГРП сводиться к подбору их диаметров с тем, чтобы при этом наиболее полно выполнялись условия:

а) значение всех участков после ГРП не должно превышать ;

б) общий перепад давления должен, по возможности, равномерно распределяться между отдельными участками межцехового газопровода;

в) диаметры смежных участков нужно уменьшать в направлении от ГРП (без значительных скачков).

Имея таблицы ,стр.555 [2] зная расчетный расход V и задаваясь разными диаметрами газопровода, для соответствующих участков, находим для каждого из участков значения h.

где, - приведенная длина рассчитываемого участка газопровода, м, определенная с учетом местных сопротивлений на этих участках,

;

(здесь, в свою очередь,,

-фактическая длина участка,

-сумма коэффициентов местного сопротивления.

Значения берем из таблицы 6,[1]

Далее находим .

По спарвочнику в зависимости от расхода и плотности газа принимаем ближайшие диаметры трубопровода. А также выбираем и :

Dy1= м.

Принимаем Dy1=0,4м; м; ;

Dy2= м.

Принимаем Dy1=0,4м; м; ;

Dy3= м.

Принимаем Dy1=0,4м; м; ;

Dy4= м.

Принимаем Dy1=0,35м; м; ;

Dy5= м.

Принимаем Dy1=0,35м; м; ;

Находим эквивалентную длину участка;

м;

м;

м;

м;

м;

Находим приведенную длину участка;

м;

м;

м;

м;

м;

Находим значение потерь давления на участке;

;

;

;

;

;

Результаты расчетов представлены в таблице 3.1



Таблица 3.1 - Определение приведенной длины участков газопровода(после ГРП) и расчет потерь давления на них

N расчетного участка	Расчётный расход газа Vi,нм3/ч	Диаметр , мм	Вид местных сопроти- Влений	Расчёт местных сопротивлений
				Количество	значение	? на участке
1	4219,43	400	поворот/конденсатоотвод/задвижка	0/1/0	0,53/0,42/047	0,47
2	4199,43	400	поворот/конденсатоотвод/задвижка	1/0/0	0,53/0,42/047	0,53
3	3999,43	400	поворот/конденсатоотвод/задвижка	0/0/0	0,53/0,42/047	0
4	3099,43	350	поворот/конденсатоотвод/задвижка	2/1/0	0,53/0,42/047	1,53
5	2899,43	350	поворот/конденсатоотвод/задвижка	1/0/1	0,53/0,42/047	0,95

Продолжение таблицы 3.1

, м	, м	, м	, м	,	,
29,64	13,93	3	16,93	0,121	2,049
29,60	15,69	11	26,69	0,119	3,176
29,24	0	16	16,00	0,109	1,744
25,12	38,43	29	67,43	0,126	8,497
24,73	23,49	14	37,49	0,112	4,200

Правильность расчёта межцехового газопровода низкого давления проверяется при выполнении соотношения, [1]:

;

где, -давление у последнего цеха.

Необходимое условие выполняется, т.е. ;

Таким образом, можно сделать вывод, что расчёт выполнен верно.

Давление за регулятором давления:



4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДА СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ ОТ ВВОДА ДО ГРП

При подборе диаметра газопровода на участке до ГРП особых ограничений по перепаду давлений нет. Однако с целью поддержания максимальной скорости газа и экономии металла будем выбирать минимально возможный диаметр. Необходимый запас давления перед РД создадим исходя из требуемого значения давления за ним и учитывая вероятность снижения в эксплуатации начального давления по сравнению с заданным. Такой запас можно считать достаточным, если давление перед РД будет равно, [1]:

.

Известно, что отношение , [1], для определенного вида газа и характера движения зависит только от объема проходящего газа и диаметра газопровода.

При расчете значения А для области гидравлической шероховатости используем формулу, предварительно задавшись диаметром газопровода d=100…200 мм, взяв d=200 мм:

.

Зная расчетный расход газа и задаваясь диаметром газопровода, с помощью номограммы рис.12.10 стр.578[2] также можно найти значение коэффициента , а затем и



где - приведенная длина рассчитываемого участка газопровода от ввода до ГРП, м, определенная с учетом местных сопротивлений на этом участке,

,

где, -фактическая длина участка;

-сумма коэффициентов местного сопротивления;

Значения приводятся в таблице 6[1]( выбираем по приведенным ранее значениям в зависимости от диаметра: =0,46- при повороте и =0,525- на задвижках.

Значение для ПЗК принимаем равным 5( для диаметров более 50 мм). Для конденсатоотводчиков считаем =2.[1]

Таким образом значение суммарного коэффициента местных сопротивлений

Значения для области гидравлической шероховатости для газопроводов среднего и высокого давления зависит только от их условного диаметра, таблица 6а [1].

При мм -;

При мм -;

При мм -.

Расчет сводим в таблицу 4.1;

Таблица 4.1 - Определение приведенных длин участка газопровода от ввода до ГРП и расчет потерь давления на этом участке

№ варианта	Расчётный расход газа Vi,нм3/ч	Принятый диаметр , мм	Кол-во местных сопроти- влений и их вид	значение , по справочнику	?	, м	, м
1	8496	125	Поворотов-2/ конденсатоотвод1/ задвижек-5/ ПЗК-1	0,46/0,47/0,49 2/2/2 0,525/0,5/0,46 5/5/5	10,55	6,7	70,65
2	8496	150			10,44	8,7	90,83
3	8496	200			10,28	13,0	133,64
№ варианта	Фактическая длина газопровода ,м	Приведенная длина газопровода, м	Значение коэффициента		,ата	,ата
1	150	150,071	45,79	6,87	3,2	1,835
2	150	150,091	17,58	2,64	3,2	2,757
3	150	150,134	3,88	0,58	3,2	3,108

Расчет показал, что диаметр, мм, является оптимальным и удовлетворяет ранее отмеченным условиям.

К дальнейшему расчету принимаем ата

4.1 Подбор фильтров и определение давления газа перед регулятором давления РД

Как указывалось выше, при определении сопротивления газопровода от ввода до ГРП не учитывалось сопротивление фильтра и измерительной диафрагмы.

Обозначая ?рф - сопротивление чистого фильтра, кгс/м2;

?pд - сопротивление измерительной диафрагмы, кгс/м2;

Значение абсолютного давления газа перед РД определится:

Сопротивление диафрагмы может быть принято

где, 40 - принимаемый перепад по ртутному дифманометру, мм;

0,75 - коэффициент, учитывающий потери давления при дросселировании;

13,6 - перевод показания ртутного дифманометра в мм вод. ст. (или, что то же - кгс/м2).

Сопротивление 2?pф представляет собою перепад давления в загрязненном фильтре (фильтре, находящемся в эксплуатации).

где, (?pф)т = 500 кГ/м2 сопротивление при действительном расходе

рпф=рк-0,15=1,835-0,15 = 1,685 ата - действительное расчетное (абсолютное) давление газа после фильтра.

0,15 - сопротивление фильтра и диафрагмы вместе;

Vт=7500 нм3/час - расход для данного фильтра;

Vф=8496 нм3/час - действительный расход газа, проходящего через фильтр;

- сопротивление чистого фильтра;

соответствует условию 250-300кгс/м2 20%;

Тогда значение абсолютного давления газа перед РД определится:

.



4.2 Выбор регулятора давления для ГРП

В настоящее время для расходов газа более 800 - 1000 нм3/час на ГРП промышленных предприятий используются, получившие повсеместное распространение регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева.

Регулятор РДУК-2 пригоден для установки на любое давление "за собой"' в интервале 0,005 - 6 кгс/см2 (ати).

Для нахождения расчетной пропускной способности предварительно намеченного к установке РД следует воспользоваться выражением

,

где, индексом "т" отмечены табличные характеристики. Причем, (?р)т=1кгс/см2; (?0 )т=0,73 кг/нм3 и (p2)т=1,01 кгс/см2.

Давление перед регулятором р1 и за ним р2, а также перепад принимаются в соответствии с данными расчета газопроводов среднего и низкого давления:

?р=р1-р2=1,734-1,01=0,733ата

Записанная выше расчетная формула справедлива лишь для докритических значений отношения р1/р2 , т.е. при условии, что

Определив Vр пр намеченного к установке РД, необходимо проверить, удовлетворяются ли условия его нормальной загрузки в часы максимального потребления газа (зимой) и минимального (летом).

При этом регулятор должен быть подобран так, чтобы максимальная его загрузка была не более 85, минимальная не менее 10% от Vр пр в этом интервале завод-изготовитель гарантирует достаточно тонкую регулировку давления "после себя".

Выбираем регулятор давления РДУК-2-200 с пропускной способностью 12000 нм3/час.

Для выбранного регулятора давления РДУК-2-200 определим максимальное потребление газа Vр пр;

Загрузка РД в часы максимального потребления газа определится

;

Загрузка же регулятора в часы минимального потребления газа будет

;

Так как через РД проходит лишь газ, направляемый промышленным и коммунально-бытовым потребителям, значения Вmax и Вmin выбираются в соответствии с выражениями

Данный регулятор не подходит так как не выполняется условие по минимальному потреблению газа.

При установке одного регулятора требования его нормальной загрузки не удовлетворялись, поэтому устанавливаем параллельно два регулятора давления разных типоразмеров РДУК-2-50 с пропускной способностью 1000 нм3/час и РДУК-2-100 с пропускной способностью 6000 нм3/час.

Для выбранных регуляторов давления РДУК-2-50 и РДУК-2-100 определим максимальное потребление газа Vр пр;

Для минимального потребления газа V р пр определим для наименьшего регулятора давления:

Загрузка РД в часы максимального потребления газа определится;

Загрузка же регулятора в часы минимального потребления газа будет;

Таким образом, выбранные нами регуляторы давления пригодны для установки в ГРП.

Характеристики регуляторов приводим в таблицу 4.2.1.

Таблица 4.2.1 - Характеристики регуляторов давления.

Тип регулятора	Диаметр клапана, мм	Конечное давление, кгс/см2	Пропускная способность Vт нм3/час
		КП-2-00	КВ-2-00
			Пружина 5мм	Пружина 6мм
РДУК-2-50 РДУК-2-100	35 50	0,005 -0,6 0,005 -0,6	0,5-3	1-6	1000 6000



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Был произведен расчет общезаводского газопровода с заданными нагрузками Вк/б (на коммунально-бытовые нужды), Вот (на отопление), В1, В2, В3, В4, В5 (по цехам завода, соответственно) и давлениями вначале газопровода и у последнего цеха. В результате расчета мы определили расходы газа по объекту газоснабжения (,,,,Впр в месяц и в год), а также общий расход газа по объекту. Далее был предложен ситуационный план (согласно заданию), на котором указаны месторасположение цехов, расчетные участки, отводы, задвижки, конденсатоотводчики и т.д (А2). Согласно ситуационному плану, строилась общая расчетная схема, на которой указываются длины участков и расходы газа (объемные), проходящие через определенные сечения газопровода (А1).

После этого расчета был произведен гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления. В результате этого расчета были подобраны диаметры труб газопровода, с учетом условий равномерного распределения потерь по участкам газопровода, постепенным уменьшением диаметров при продвижении к последнему потребителю тупикового газопровода и суммы всех потерь, не превышающей половины конечного давления в газопроводе.

Окончанием расчета является гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор регулятора давления. В результате этого расчета определили диаметр трубопровода до ГРП, с учетом условия ограничения по давлению. Затем приступили к выбору регулятора давления для ГРП. При подборе РД была определена его пропускная способность, также в соответствии с ограничением по загрузке был выбран РД и просчитаны его max и min загрузки.

На этом расчет газопровода был закончен.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методическое пособие.

2. Н. Л. Стаскевич. Справочное руководство по газоснабжению.-Л.: Недра,1960.-871с.

Размещено на Allbest.ru