Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Задание и исходные данные

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчетных часовых расходов

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

3. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

4. Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП)

5. Выбор регулятора давления (РД) для ГРП

Заключение

Литература

Введение

Развитие газовой промышленности одно из важнейших отраслей экономики имеет существенное значение в создании материально-технической базы страны, в связи, с чем правительство уделяет этой отрасли большое внимание.

Природный газ как высокоэффективный энергоноситель, широко применяемый в настоящее время во всех звеньях общественного производства, оказывает прямое воздействие на увеличение выпуска промышленной продукции, рост производительности труда и снижение удельных расходов топлива.

Интенсивная добыча природного газа и необходимость доставки его к потребителю наиболее экономичным способом вызвали бурное развитие трубопроводного транспорта. Транспортирование газа по трубопроводам удобнее и дешевле, чем другими транспортными средствами, так как оно обеспечивает непрерывное (и практически без потерь) поступление газов к потребителю непосредственно из месторождений или подземных хранилищ. Важным звеном в общей системе газоснабжения страны являются подземные городские газопроводы, по которым газ поступает непосредственно к жилым домам, коммунально-бытовым и промышленным предприятиям.

Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива:

стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива;

производительность труда при его добычи значительно выше, чем при добычи угля и нефти;

высокая теплота сгорания, делает целесообразным транспортировку газа по магистральным трубопроводам на значительные расстояния;

обеспечивается полнота сгорания, и облегчаются условия труда обслуживающего персонала.

Конечно, имеются недостатки и отрицательные свойства взрыво- и пажароопасность природного газа, но всё это не уменьшает всех достоинств природного газа.

Задание и исходные данные

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 Bк/б нм3 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 Bот нм3 за отопительный сезон.

Годовой расход газа на отопление, нм3	5
Годовой расход газа на к/быт. нужды, нм3	4
Производственный максимально-часовой расход газа зимой по участкам, нм3/час: В1 В2 В3 В4 В5	20 200 900 200 1200
Длина участка , м: I II III IV V До РД	3 11 16 29 14 150
Количество поворотов на участке: I II III IV V До РД	- 1 - 2 1 2
Количество конденсатоотводов на участке: I IV V До РД	1 1 - 1
Количество задвижек на участке: V До РД	1 5
Давление газа на вводе, ати	2,2
Давление у последнего цеха, мм.вод.ст	80
Вид газа	Шебелинка (0,79 кг/м3 )
Количество фильтров: До РД	1
Количество предохранительных клапанов: До РД	1
Количество счётчиков или диафрагм: До РД	1

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчётных часовых расходов

газопровод давление регулятор

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.

Расход газа на производственные нужды зимой:

Расход газа на производственные нужды летом:

Расход газа по цехам при пятидневной рабочей неделе выполняется в соответствии с таблицей 1.

Расход газа по цехам

Таблица 1

Месяцы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Кол-во раб. дней	21	20	22	22	20	22	22	22	22	22	21	21
Кол-во раб.часов	504	480	528	528	480	528	528	528	528	528	504	504
Расход газа нм3 ,	1,27	1,20	1,33	1,33	0,3	0,34	0,34	0,34	1,33	1,33	1,27	1,27

Для составления годового графика расхода газа нужно знать распределение по месяцам года заданных годовых расходов на отопление и коммунально-бытовые нужды. Необходимые для этого сведения приведены в таблице 2 [1], в которой указывается процентное их распределение.

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

Таблица 2

Месяцы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Всего за год
На отопление	%	19,2	16	14,2	9,1	2,4	1,1	1,0	0,9	1,9	7,7	12	14,5	100
	нм3 ,106	0,96	0,8	0,71	0,455	0,12	0,055	0,05	0,045	0,095	0,385	0,6	0,725	5
На к/б нужды	%	11,1	11,1	10,9	9,0	6,7	5,3	5,0	4,7	5,6	8.2	10,7	11,9	100
	нм3 ,106	0,444	0,444	0,436	0,36	0,268	0,212	0,2	0,188	0,224	0,328	0,428	0,468	4
На отопление и к/б нужд	нм3 ,106	1,404	1,244	1,146	0,815	0,388	0,267	0,25	0,233	0,319	0,713	1,028	1,193	9

Используя данные таблиц 1 и 2, составляем сводную таблицу 3, на основании которой строится годовой график расхода газа объектом газоснабжения (см. далее рис. 1). Этот график дает наглядное представление о структуре потребления газа по всему объекту газоснабжения и о распределении расхода газа по месяцам года.

Суммарный расход газа объектом газоснабжения по месяцам, нм3

Таблица 3

Месяцы	Обозн-ие	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Всегоза год
Отоплениенм3 ,	Bот	0,96	0,8	0,71	0,455	0,12	0,055	0,05	0,045	0,095	0,385	0,6	0,725	5
К/б нуждынм3 ,	Bк/б	0,444	0,444	0,436	0,36	0,268	0,212	0,2	0,188	0,224	0,328	0,428	0,468	4
Пром. потреблениенм3 ,	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
Сумманм3 ,	Bобщ	2,674	2,454	2,477	2,146	0,695	0,605	0,588	0,571	1,650	2,044	2,298	2,463	20,663

Годовой расход газа на к/б нужды, отопление и производство:

Рис. 1. Годовой график расхода газа

Максимальный часовой расход газа на отопление:

Максимальный часовой расход газа на к/б нужды :

, где

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

- число дней в месяце.

- средняя температура внутри отапливаемого помещения.

- средняя температура наружного воздуха в расчетном месяце.

- максимальная расчетная температура для данного месяца.

- коэффициент определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в приделах недели.

- коэффициент определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в приделах зимних суток.

Минимальный часовой расход газа на к/б нужды:

, где

- месячный расход газа на к/б нужды для месяца минимального расхода газа (из табл. №3).

- число дней в месяце.

- коэффициент определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в приделах недели.

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

Минимальный часовой расход газа отопление принимаем равным нолю:

Результаты всех выполненных расчетов сводим в таблицу 4.

Сводная таблица расхода газа по объекту

Таблица 4

№	Категория расхода	Ед.изм	Отопление	К/б нужды	Пром. потр.	Всего
1	Годовой расход	нм3 , 106	5	4	11,66304	20,66304
2	Месячный расход: max min	нм3 , 106	0,96 0,045	0,444 0,188	1,33056 0,3072	2,73456 0,5402
3	Часовой расход max min	нм3 /ч	2167,74 0	2073,39 5,48	2520 640	6761,13 645,48

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

Составляем общую схему газопровода, 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 [1] и строим схему часовых расходов газа на участках (см. рис. 2):

;

;

;

.

3. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

Из расчетной схемы (рис. 2) 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 0,5hк;

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

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

Принимаем скорость газа ? = 15 м/с . [1]

Для более наглядного расчета составим таблицу 5, в которую внесём все расчетные величины, [1]:

, нм3/ч - расчетный расход газа;

, м - принятый диаметр;

- коэффициент местных сопротивлений;

- сумма коэффициентов потерь;

, м - условное увеличение длины участка вследствие наличия местных сопротивлений;

, м - фактическая длина;

, м - приведенная длина;

, Па - потеря напора на участке.

Для сварных отводов при повороте на 90є и задвижек со степенью открытия 3/4 значения коэффициента местного сопротивления выбираются в зависимости от величины диаметра [1].

Полученные значения:

Dy1=;

Dy2=;

Dy3=;

Dy4=;

Dy5=;

Принимаем диаметры: 0,35 м; 0,35 м; 0,35 м; 0,30 м; 0,30 м.

Условные длины всех участков находим из таблиц:

Условное увеличение длины участков из-за наличия местных сопротивлений:

Потери давления на участках находим в зависимости от коэффициента , который берется из таблиц , [2]:

;

;

;

;

.

Значения приведенных длин участков, потерь напора на участках, а также все приведенные в пункте 3 результаты расчетов представлены в таблице 5.

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

, т.е.

36,42+59,97+31,58+169,48+85,3? 0,5·80·9,865 , т.е.

378,4?394,6, где

-давление у последнего цеха,.

;

1. общий перепад давления равномерно распределяется между отдельными участками межцехового газопровода;

2. диаметры смежных участков уменьшаются в направлении от ГРП без скачков.

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

Давление за РД, [1]:

Р2=рат+ hк + ??р=98000+789,2+378,4=99137,7 Па.

Таблица 5

№ расч участ	,	,	Расчет местных сопротивлений	, м	, м	, Па/м	, Па
			Кол-во, вид			,	,
1	4210,28	350	Поворот на 90 - 0 Конденсатоотводчик - 1 Задвижка - 0	0 0,5 0	0,5	28,8	13,4	3	16,4	2,221	36,42
2	4190,28	350	Поворот на 90 - 1 Конденсатоотводчик - 0 Задвижка - 0	0,53 0 0	0,53	28,8	14,20	11	25,20	2,221	59,97
3	3990,28	350	Поворот на 90 - 0 Конденсатоотводчик - 0 Задвижка - 0	0 0 0	0	28,8	0	16	16	1,974	31,58
4	3090,28	300	Поворот на 90 - 2 Конденсатоотводчик - 1 Задвижка - 0	1,02 0,5 0	1,52	22	33,44	29	62,44	2,714	169,48
5	2890,28	300	Поворот на 90 - 1 Конденсатоотводчик - 0 Задвижка - 1	0,51 0 0,42	0,93	22	20,46	14	34,46	2,468	85,3

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 выбирают минимально возможный диаметр. Необходимый запас давления перед РД создают 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 используют формулу, предварительно задавшись диаметром газопровода d=100…200 мм, взяв d=150 мм и для газа Шебелинского м. р.:

.

Коэффициент местного сопротивления на предохранительном клапане опк=5, [1].

Коэффициент местного сопротивления на конденсатоотводчике ок=2, [1].

Коэффициент местного сопротивления при повороте (2 поворота на участке) и на задвижках (5 задвижек на участке) выбирают в зависимости от диаметра: оп=0,49 и оз=0,46, [1].

Значения местных коэффициентов на фильтре, счётчике или диафрагме не учитываются.

Таким образом, значение суммарного коэффициента местных сопротивлений

?о= опк + ок + оп +оз=5+2+2·0,49+5·0,46=10,28

Значение условной длины lэ для газопроводов среднего и высокого давления зависит только от величины условного диаметра, [1]: .

Условное увеличение длины участка вследствие наличия местных сопротивлений, [1], .

Фактическая длина .

Приведенная длина , [1], .

Конечное давление, [1]:

где давление на вводе,; .

Для более наглядного расчета составим таблицу 6, в которую внесем все расчетные величины:

Таблица 6

Расчетный расход газа до ГРП,	Принятый диаметр, мм	Расчет местных сопротивлений	Фактическая длина участка, , м	Приведенная длина участка, , м		,	,
		Кол-во и вид местных сопротивлений
8451,42	200	Поворот -2 Задвижка -5 Конденсатоотводчик -1 Предохран. клапан -1	0,98 2,3 2 5	10,28	8,7	89,44	150	239,44	24,99	3,2	2,064

5. Выбор регулятора давления (РД) для ГРП

В настоящее время для расходов газа больше 800-1000 нм3/час на ГРП промышленных предприятий повсеместно используются регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева.

Все регуляторы давления РДУК-2 пригодны для установки на давление за собой в интервале 0,005-6 ати.

Для нахождения расчётной пропускной способности намеченного к установлению РД применяем формулу, [1]:

Vрпр= нм3/ч, где

(?р)т=1 ата, (р2)т=1,01ата, [1];

(со)т =0,73кг/нм3 ; со =0,79.

Регулятор давления должен удовлетворять следующим условиям:

максимальная загрузка должна составлять не более 85% от ;

минимальная загрузка должна составлять не менее 10% от ;

, , т.о.

, , т.о.

Окончательно принимаем РДУК-2-100 с клапаном диаметром 105 мм, паспортная пропускная способность которого ?Vг=6000 нм3/ч.

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. Согласно ситуационному плану, строилась общая расчетная схема, на которой указывались длины участков и расходы газа (объемные), проходящие через определенные сечения газопровода.

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 максимальные и минимальные загрузки.

На этом расчет газопровода был закончен.

Литература

1. Методическое пособие.

2. Стаскевич Н. Л., Северинец Г. Н., Вигдорчик Д. Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. Л.: Недра, 1990. - 762 с.

3. Стаскевич Н. Л. Справочное руководство по газоснобжению. Л.: Гостопттехиздат, 1960. - 875 с.

Размещено на Allbest.ru

...