Гидравлический расчет кольцевых сетей низкого давления

 

 

ГРАФИКИ ГОДОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ГАЗА ГОРОДОМ 

 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

VI. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ГРС И ГРП

1. Определение числа  ГРС

     Газораспределительные станции стоят по главе систем газоснабжения. Через них идет питание  кольцевых газопроводов высокого или  среднего давления. В 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 одорируют. Здесь газ также подвергают дополнительной очистке от механических примесей и  подсушивают.

     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 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 поселков с населением до 100-120 тыс. человек наиболее рациональными являются системы с одной ГРС;
• для городов с населением 200-300 тыс. человек наиболее рациональными являются системы с двумя и тремя ГРС;
• для городов с населением более 300 тыс. человек наиболее экономичными являются системы с тремя ГРС.

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

     Так как численность населения 72346 человек, то оптимальное число ГРС равно 1. 

2. Определение оптимального  числа ГРП

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

где   – часовой расход газа на жилые дома;

       – оптимальный  расход газа через  ГРП;

       – оптимальный радиус действия ГРП;

       – расчетный перепад давления в сетях низкого давления;

       –коэффициент плотности  сетей низкого  давления;

       – плотность населения по району  действия ГРП;

       – удельный часовой  расход газа на  одного человека.

     Полученное  оптимальное число ГРП используется 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. 

VII. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ГРП И ГРУ

     Выбор оборудования ГРП и ГРУ начинается с определения типа регулятора давления газа. После выбора регулятора давления определяются  типы предохранительно-запорных и предохранительно-сбросных клапанов. Далее подбирается фильтр для  очистки газа, и затем запорная арматура и контрольно-измерительные  приборы.  

1. Выбор регулятора давления

     При подборе регулятора следует руководствоваться  номенклатурой ряда регуляторов, выпускаемых  промышленностью [2].

     Если  расчетные данные не совпадают с  табличными значениями, то выбор регулятора осуществляется по следующей методике: 

• определяется режим истечения газа по уравнению:

 

где – коэффициент Пуассона для природного газа.

     т. к. – течение газа сверхкритическое. 

• при сверхкритическом истечении расчетное уравнение записывается в виде:

 

откуда 

 где       ;

      

       – плотность газа при нормальных условиях;

      – абсолютная температура газа;

       – коэффициент, учитывающий отклонение свойств газа от свойств  
идеального газа;

       – расчетный расход газа. 

• выбирают тип регулятора  с ближайшим большим, чем получен по расчету: РДУК-2-100/50.

 

2. Выбор предохранительно-запорного  клапана

     Промышленность  выпускает два типа ПЗК: ПКН и  ПКВ. Первый следует применять в  случаях, когда после ГРП или  ГРУ поддерживается низкое давление, второй – когда поддерживается среднее  давление газа. Габариты и тип клапана  определяются типом регулятора давления. ПЗК обычно выбирают с таким же условным диаметром, как и регулятор.

     Выбираем ПЗК: ПКН-100 для регулятора низкого давления и ПКВ-100 для регулятора высокого давления. 

3. Выбор предохранительно-сбросного  клапана

     Предохранительно-сбросный клапан подбирается по пропускной способности  регулятора давления. Пропускная способность  ПСК должна составлять не менее 10% от пропускной способности регулятора давления или не менее пропускной способности наибольшего из клапанов.

     Выбираем  ПСК-50С/0,5. 

4. Выбор фильтра

     Для очистки газа от механических примесей применяют следующие типы фильтров:

• сетчатые (ФС, ФСС)
• волосяные (ФВ)
• кассетные сварные (ФГ)

     Пропускная  способность фильтра должна определяться исходя из максимального допустимого  падения давления на кассете, которое  для сетчатых фильтров составляет 5кПа, а для волосяных – 10кПа [2].

     Выбрать фильтр по пропускной способности и входному давлению: ФВ-200. 

VIII. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ГАЗОПРОВОДА

     Целью гидравлического расчета является определение внутреннего диаметра труб для пропуска необходимого количества газа при допустимых потерях давления.

     Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются исходя из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в  часы максимального потребления  газа.

     Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давления принимаются  в пределах категории давления, принятой для газопровода.

     Расчетные суммарные потери давления газа в  газопроводах низкого давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) принимаются не более 1,8 кПа, в том числе в распределительных  газопроводах 2 кПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах – 0,6 кПа.

     Для проведения гидравлических расчетов 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 составляет в  упрощенном виде по плану газифицируемого  района. Все участки газопроводов со всеми изгибами и поворотами. Точки расположения потребителей газа на плане определяются местами расположения соответствующих ГРП или ГРУ. 

I. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЛЬЦЕВЫХ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО И СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ

     Гидравлический  режим работы газопроводов высокого и среднего давления назначается  из условий максимального газопотребления.

     Расчет  состоит из трех этапов:

• расчет в аварийных режимах;
• расчет при нормальном потокораспределении;
• расчет ответвлений от кольцевого  газопровода.

 

     Расчетная схема газопровода представлена на рисунке 2. Длины отдельных участков указаны в километрах. 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…..,6.  Источник  питания газом (ГРС) подключен в точке 0.

     Газопровод  высокого давления имеет в начальной  точке 0 избыточное давление газа . Конечное давление газа . 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 значения давлений

  и  

1. 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 15. Питание потребителей в аварийных режимах должно осуществляться по тупиковой сети с условием обязательного поддержания давления газа у последнего потребителя равным .

     В начале расчета определяем среднюю удельную разность квадратов давлений для двух аварийных режимов: 
 

где - сумма длин всех участков в первом аварийном режиме;

      - сумма длин всех  участков во втором  аварийном режиме; 

     Расход  газа на участках

     1-й  аварийный режим:

 

     2-й  аварийный режим:

 

где       – коэффициент обеспеченности различных потребителей газа: для коммунально-бытовых потребителей равен 0,8 – 0,85, а для отопительных котельных – 0,7 – 0,75;

     – часовой расход газа у соответствующего потребителя, м³/ч.

     Далее, используя средние значения и и расчетный расход газа на соответствующем участке по номограмме определяют диаметр газопровода и по нему, используя ту же номограмму, уточняют значение для выбранного стандартного диаметра газопровода. Затем по уточненному значению и расчетной длине, определяют точное значение разности     на участке. Все расчеты сводят в таблицу. 
 

РЕЗУЛЬТАТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ