Проект газоснабжения жилой застройки в деревне

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проект газоснабжения жилой застройки в деревне Жилино



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Исходные данные. Характеристики объекта

1.2 Грунтовые условия

1.3 Газопровод высокого и низкого давления

2. Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

3. Определение годового и расчётного часового расходагаза районом города

4. Расчёт газопровода низкого давления для жилого посёлка

5. Расчёт сетевого газораспределительного пункта

5.1 Оборудование газораспределительного пункта. РДНК-400

5.2 Клапан запорный электромагнитный газовый ПКН

5.3 Фильтр газовый ФГ-50С

5.4 Предохранительный сбросной клапан ПСК-50

6. Автоматика газораспределительногопункта

6.1 Шкаф контроля и управления газорегулирующего пункта ШКУ

6.2 Технические характеристики

6.3 Устройство и принцип работы

6.4 Условия эксплуатации

7. Технико-экономическая эффективность катодной защиты подземных трубопроводов

7.1 Коррозия подземных трубопроводов и защита от нее

7.2 Установка катодной защиты

7.3 Технико-экономическая эффективность

8. Безопасность жизнедеятельности

8.1 Требования безопасности во время работы

8.2 Требования безопасности по окончании работы

8.3 Техника безопасности при монтаже внутренних систем. Общие требования

8.4 Требования безопасности во время работы

8.5 Требования безопасности по окончании работы

Заключение

Список использованных источников



Введение

Современные городские распределительные системы представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов: газовых сетей низкого, среднего и высокого давления, газораспределительных станций, газорегуляторных пунктов и установок. В указанных станциях и установках давление газа снижают до необходимой величины и автоматически поддерживают постоянным. Они имеют автоматические предохранительные устройства, которые исключают возможность повышения давления газа в сетях сверх нормы. Для управления и эксплуатации этой системы имеется специальная служба с соответствующими средствами, обеспечивающими возможность осуществлять бесперебойное газоснабжение.

Проекты газоснабжения областей, городов, поселков разрабатывают на основе схем перспективных потоков газа, схем развития и размещения отраслей народного хозяйства и проектов районных планировок, генеральных планов городов с учетом их развития на перспективу. Базой для широкого развития газовой отрасли являются значительные запасы природного газа, которые в результате успешно проводимых геологоразведывательных работ непрерывно возрастают.

Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в эксплуатации, простой и удобной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения отдельных ее элементов или участков газопроводов для производства ремонтных и аварийных работ. Сооружения, оборудование и узлы в системе газоснабжения следует применять однотипные. Принятый вариант системы должен иметь максимальною экономическую эффективность и предусматривать строительство и ввод в эксплуатацию системы газоснабжения по частям.

В настоящее время почти все города России газифицированы, поэтому основной задачей при проектировании системы газоснабжения города встает ее реконструкция и развитие, соответственно развитию города и его промышленности. При решении этой задачи, прежде всего, необходимо выявить газовую нагрузку на перспективу в зависимости от схемы реконструкции городской застройки, принятых решений по их теплоснабжению, горячему водоснабжению и степени бытового обслуживания. После расчета новых нагрузок выявляются газопроводы, которые сохраняются в новой сети, проектируется новая сеть, и определяются диаметры газопроводов. Здесь следует отметить, что с развитием города растет его система газоснабжения и к ней предъявляются более высокие требования по надежности функционирования, поэтому сети должны быть запроектированы со структурными и транспортными резервами, которые необходимо проверить расчетом.

Можно выделить следующие основные направления научно-технического прогресса в современном газовом хозяйстве:

· широкое применение неметаллических труб и новых материалов при строительстве систем газоснабжения;

· внедрение средств комплексной автоматизации и механизации трудоемких процессов и передовой технологии обслуживания и ремонта газового оборудования;

· повышения безопасности эксплуатации систем газоснабжения;

· совершенствование стандартов и технических условий.

При разработке системы газоснабжения деревни Жилино, Вологодского района, необходимо учитывать следующие факторы, оказывающих влияние на выбор решения по прокладке газопроводов. Газоснабжения деревни Жилино должна обеспечивать потребности в газе всех потребителей жилые дома (квартиры) с различными видами газового оборудования.

При развитии газопроводов особое значение приобретает выбор рациональной схемы газораспределения в населенных пунктах. Этот выбор должен характеризоваться не только обеспечением надежной и безопасной подачи газа потребителю, но и минимальными затратами на строительство и эксплуатацию газовых сетей.

Одно из актуальных направлений повышения эффективности капитального строительства - внедрение полиэтиленовых газопроводов. Это происходит за счет снижения материало- и трудоемкости.

Выбор материала при строительстве или реконструкции распределительных газовых сетей, как правило, зависит от оптимизации общей стоимости работ, при условии обеспечения работоспособности системы и выполнении всех намеченных проектом целей.

Полиэтиленовые трубы имеют больше преимуществ по сравнению со стальными трубами по многим показателям:

Во-первых скорость проведения земляных работ и укладки труб значительно быстрее, что повышает экономичность и рентабельность проектов при использовании полиэтиленовых труб, и определяет выбор в их пользу.

В - третьих наряду с другими критериями, определяющими выбор

полиэтиленовых труб, необходимо учитывать следующее:

· сопротивление старению (растрескиванию);

· коррозийную стойкость;

· защита от токов индукции и самоиндукции.

Для полиэтиленовых трубопроводов проблемы трещин появляются только при случайном повреждении землеройной техникой. Подобные случайности должны привести организаторов работ по укладке полиэтиленового трубопровода и подрядчиков к применению технологий укладки, исключающих такие возможности появления случайных трещин.

Мировой опыт применения полиэтиленовых труб для газораспределительных систем доказывает, что они не менее надежны, чем стальные распределительные системы, при условии, что рабочий проект и само выполнение монтажных работ осуществляются в соответствии со стандартами и должным образом обученными и имеющими соответствующую квалификацию работниками.

В данной работе рассматривается запроектированный полиэтиленовый распределительный газопровод низкого давления. Выполнение дипломного проекта по газоснабжению деревни Жилино позволит подробно ознакомиться с методиками гидравлического расчета наружных систем газоснабжения, а также другими необходимыми расчетами.

Задачей данной работы является разработка системы газоснабжения деревни Жилино, подбор оборудования газорегуляторного пункта.



1. Общая часть

1.1 Исходные данные. Характеристики объекта

Данным проектом, выделено четыре очереди строительства распределительного газопровода высокого и среднего давления. Газопроводы-вводы среднего давления с установкой пунктов редуцирования газа у каждого потребителя данным проектом не разрабатывались.

В административном отношении проектируемый объект расположен в Вологодском районе Вологодской области, у д. Жилино, в 13 км к юго-западу от г. Вологды.

Участок под строительство газопровода свободен от застройки. Трасса газопровода проходит по пашне от существующего газопровода, расположенного севернее п. Можайское, далее поворачивает на юг вдоль лесополосы по грунтовой автодороге к участкам проектируемого коттеджного поселка и к д. Жилино по территории занятой лугом. Трасса пересекает ручей. Общая протяженность трассы около 4км. С западной и южной стороны от газопровода расположены дачные участки с постройками, с восточной стороны протекает р. Шограш.

Основным технологическим процессом проектируемого объекта является транспортировка природного газа.

Прокладка (размещение) распределительного газопровода высокого давления от точки врезки в существующий подземный межпоселковый газопровод высокого давления I категории Ш114х4мм. на п. Можайское от АГРС "Можайское" до ГРПШ запроектирована подземно. Для снижения давления газа с высокого Р=1,2 МПа до среднего Р=0,3 МПа предусмотрена установка сертифицированного газорегуляторного пункта шкафного ГСГО-МВ/25 с двумя линиями редуцирования с регуляторами типа РДБК1-50/25 с газовым обогревом. Размещение ГРПШ запроектировано в зоне зеленых насаждений общего пользования за границей красных линий. Газопровод среднего давления от ГРПШ к потребителям запроектирован вдоль проездов подземно. Для отключения газоснабжения предусмотрена установка отключающих устройств: после точки врезки и на входе - выходе из ГРПШ (краны шаровые).

Для обеспечения надежности газоснабжения предусмотрена установка следующих отключающих устройств:

- после точки врезки - кран шаровый стальной под ковер Ду-100;

- до и после газорегуляторного пункта - краны шаровые стальные Ду-50 и Ду-100 соответственно.

Давление газа в точке подключения:

максимальное - 1,2 МПа,

фактическое - 0,34 МПа.

Суммарный расчетный расход газа составляет 163,0 мі/ч, в том числе:

- на I очередь - 39,1 мі/ч;

- на II очередь - 68,5 мі/ч;

- на III очередь - 39,1 мі/ч;

- на IV очередь - 16,3 мі/ч.

Газ используется для теплоснабжения и на нужды пищеприготовления 50 индивидуальных жилых домов в дер. Жилино Вологодского района.

Газопровод прокладывается подземно после планировки земли до проектных отметок. Теплотворная способность газа 8000 ккал/мі.

I очередь

Проектируемый подземный газопровод высокого давления выполнить из стальных электросварных труб изолированных (изоляция "весьма усиленная" с покрытием из экструдированного полиэтилена, 3 слоя). Ш108х4,0 мм. Группа В Ст3сп. по ГОСТ 10704-91.

II, III, IV очереди

Проектируемый подземный газопровод среднего давления выполнить из полиэтиленовых труб ПЭ 100 ГАЗ SDR 11 - 110х10,0, ПЭ 100 ГАЗ SDR 11 - 63х5,8.

Газопровод в местах выхода из земли заключить в футляр.

Минимальная глубина заложения газопровода 1,3м.

На всем протяжении трассы газопровода дно траншеи выравнивается слоем среднезернистого песка толщиной 10 см, а после укладки газопровод засыпается песком на высоту не менее 20 см.

Срок эксплуатации полиэтиленового подземного газопровода-50 лет, стального подземного газопровода-40 лет, крана шарового-15лет, ГРП -15лет.

1.2 Грунтовые условия

Рассматриваемая территория расположена в пределах Русской платформы, Московской синеклизы. Геологическое строение характеризуется глубоким залеганием кристаллического фундамента, сформированного в протерозое и перекрытого мощным чехлом осадочных палеозойских пород, залегающих также на значительных глубинах.

По данным буровых работ до глубины 3 и 6 м в геологическом строении территории принимают участие отложения верхнего отдела четвертичной системы (QIII), перекрытые с поверхности современными образованиями (Q IV)

Четвертичная система (Q)

Современные образования (QIV)

Современные образования представлены биогенными и техногенными грунтами.

Биогенные образованиями (bIV) представлены почвенно-растительным слоем с корнями кустарников. Распространены повсеместно. Мощность слоя 0,2м.

Техногенные образования (t IV) представлены песчано-гравийной смесью, имеют ограниченное распространение (в р-не скважин 2, 9 и 12). Мощность слоя 0,2-0,4 м.

Верхнечетвертичный отдел (QIII)

Озерно-ледниковые отложения (lgIIIvd)

Озерно-ледниковые отложения залегают под современными образованиями. Представлены неоднородной толщей суглинков и глин легких, бурого, иногда серого цвета, от мягкопластичной до полутвердой консистенции, с включениями гравия до 5%, в верхней части разреза ожелезненные, на отдельных участках с включениями органического в-ва в виде редких гнезд торфа. Озерно-ледниковые отложения разделены на 6 инженерно-геологических элементов в зависимости от их физических свойств.

Пески средней крупности, средней плотности, водонасыщенные встречены в виде линзы мощностью 0,4м в скв.2 в интервале глубин 2,8-3,2м.

Вскрытая мощность озерно-ледниковых отложений 2,3-4,3м.

Ледниковые отложения (g IIIvd)

Ледниковые отложения представлены суглинками бурыми тугопластичной и полутвердой консистенции с включением гравия и гальки до 10%. Встречены скв. 1, 5, 6, 8, 9, 10 на глубине 2,2-4,5м. Максимальная вскрытая мощность ледниковых отложений 1,5 м.

1.3 Газопровод высокого и низкого давления

Для снижения редуцирования давления предусмотрен пункт газорегуляторный шкафной ГСГО-МВ/25 с двумя линиями редуцирования с регуляторами типа РДБК1-50/25 с газовым обогревом. Давление на выходе 0.27Мпа, пропускная способность регулятора Qmax=2133м3/ч (при Рвх=1.25Мпа), Qmax=625м3/ч (при Рвх=0.34Мпа).

Для снижения давления газа с высокого Рвх.=5,5 кг/см2 до низкого Рвых.=300 мм.вод. ст.и поддержания его на заданном уровне, предусматривается установка ГРПБ.

Молниезащита ГРПБ размещается с соблюдением требуемых санитарных, противопожарных и технологических разрывов по СНиП 42-01-2002. Молниезащита выполняется с требованиями "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" РД 34.21.122-87. Защита ГРПБ от прямых ударов молнии предусмотрена в проекте молниеотводом высотой Н=11,0 м.

Газопровод из полиэтиленовых труб в защите от коррозии не нуждается. Для защиты от атмосферной коррозии участки стального надземного газопровода и арматура покрывается 2-мя слоями масляной краски МА-021 по ГОСТ 8292-85 желтого цвета по 2-м слоям грунтовки ГФ-021 ГОСТ 25129-82. Производство работ по подготовке к окрашиванию и окраске выполнить монтажной организацией на базе механическим способом по ГОСТ 9.402-80.

Защита стальных газопроводов, стальной части узлов неразъемных соединений и на выходе из земли должна быть выполнена "весьма усиленной" изоляцией экструдированным полиэтиленом по ГОСТ 9.602-2005.

Изоляция стыков стальных подземных газопроводов производится термоусаживающимися лентами с термоплавким клеем ( ГОСТ 9.602-2005 номер конструкции 9).



2. Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

В соответствии с районом проектирования (деревня Жилино), заданным в исходных данных, в проекте выбираем магистральный газопровод от газоконденсатного месторождения Вуктыльского [1] .

Для расчёта сети наружных и внутридомовых газопроводов нужно знать: средние значение низшей теплоты сгорания ,кДж/м3, плотности , кг/м3, природного газа, расчётные расходы газа на участках , м3/ч.

Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей, поэтому в практических расчетах пользуются средними значениями теплоты сгорания, плотности сухого природного газа и плотности газа по воздуху.

Физические характеристики и теплота сгорания некоторых газов Вуктыльского месторождения приведены в таблицах 1.2 и 1.3 [1], все данные сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Физические характеристики газа

Наименование компонентов газа	Объёмные доли, %	Теплота сгорания низшая Qнс, кДж/м3, при t=0 оС	Плотность с при t=0 оС, кг/м3	Относительная плотность по воздуху св, кг/м3
Метан CH4	74,8	35840	0,7168	0,5545
Этан C2H6	8,8	63730	1,3566	1,0490
Пропан C3H8	3,9	93370	2,0190	1,5620
Изобутан C4H10	1,8	123770	2,7030	2,0910
Пентан C5H12	6,4	146340	3,2210	2,4910
Азот N2	4,3	-	1,2505	0,9673

Теплотворная способность или теплота сгорания природного газа , кДж/м3 , находится по формуле (1):



, кДж/м3, (1)

где - низшая теплота сгорания природного газа, кДж/м3;

- объемная доля i-го компонента, % ,найденная из таблицы 1.4 [1];

- теплота сгорания i-го компонента, кДж/м3 , принимаемая из таблицы 1.3 [1].

Плотность природного газа при нормальных условиях, кг/м3, определяется как плотность газовой смеси в зависимости от содержания и плотности отдельных компонентов в соответствии с формулой (2):

кг/м3, (2)

где - плотность газа при нормальных условиях (t=0 оС и p=101,3 кПа), кг/м3;

- плотность i-го компонента при нормальных условиях, принимаемая из 1.2 [1].

Относительная плотность газового топлива по воздуху, кг/м3, определяется по формуле (3):

кг/м3, (3)

где - плотность газа по воздуху, кг/м3;

- плотность i-го компонента по воздуху, принимаемая из 1.2 [1].

Подставив численные значения в формулы (1), (2) и (3), получаем средние значения теплоты сгорания , кДж/м3, плотности сухого природного газа при нормальных условиях, кг/м3, и плотности газа по воздуху ,кг/м3:

, кДж/м3,

,кг/м3

,кг/м3.



3. Определение годового и расчётного часового расходагаза районом города

Расчет потребления газа на различные нужды представляет собой сложную задачу, так как количество газа, расходуемого этими потребителями, зависит от: газооборудования, благоустройства и населенности квартир, газооборудования районных учреждений и предприятий, степени обслуживания населения этими учреждениями, охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением и от погодных условий.

Расчет проводят на конец расчетного периода, с учетом перспективы развития районных потребителей газа. Расход газа населенным пунктом зависит от числа жителей.

Принимаем количество из расчета, что в квартире проживает 4 человека.

Nч=200 чел.

Охват газоснабжения квартир для большинства посёлков близок к единице. Годовой расход зависит от системы ГВС зданий и находится по формуле:

Qк = yк?Nч(qk1?z1+qk2?z2+qk3?z3), (3)

где z1 - доля потребителей с ЦГВ;

z2 - доля потребителей с газовыми водонагревателями;

z3 - доля потребителей без ЦГВ;

q - норма расхода теплоты на 1 человека в год [2].

Qк=1?200(200?1)=40000 мДж/год

Расход газа на отопление и вентиляцию находим по формуле:

Qов = [24?(1+К)], (4)

где q0 - укрупненный показатель на отопление зданий, кДж/ч м2 [1];

tвн - температура внутреннего воздуха,?С, tвн = 20?С[5];

tср.о - средняя температура отопительного периода, tср.о.= -4,1?С[3];

tр.о и tр.в - расчетные температуры на отопление и вентиляцию,?С;

К и К1 -коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий;

z- среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток;

nо - продолжительность отопительного периода, nо = 231 cут[3];

F - жилая площадь отапливаемых зданий, м2;

зо- КПД отопительной системы [1].

Qов=[24?(1+0,25)= 25286836,2 МДж/год

Годовой расход газа на централизованное горячее водоснабжение от котельных определяют по формуле:

кДж (5)

где qг.в. - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение, кДж/ч на 1 чел. (с учетом общественных зданий района);

N - число жителей, пользующихся горячим водоснабжением;

в - коэфф, учитывающий снижение расхода горячей воды в лет.период;

tх.з и tх.л - т-ры водопроводной воды в отопительный и летний периоды, ?С;

зг.в. - КПД котельной.

кДж Расчётный часовой расход газа определяется по формулам:

, м3/год. (6)

, м3/ч. (7)

Для жилья :

, м3/год. , м3/ч.

Для отпления и ГВС:

(8)

где tн.о - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, tср.о.= -4,1?С[3];

nо - продолжительность отопительного периода,nо = 231 cут. [3];

Расчёт часового расхода газа приведён в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Потребители	Расход газа мДж/год.	Число часов использ-я мах	Расход газа м3/год.	Теплота сгорания МДж/м3..	Часовой расход м3/ч.
Жильё	40000	2048,5	839,42	47,652	0,41
Отопление/ вентиляция	25286836,2	2587,2	9773,8	47,652	205,1
Горячая вода	1681796,8	2587,2	650,0	47,652	13,64
	У	219,15



4. Расчёт газопровода низкого давления для жилого посёлка

Цель гидравлического расчета наружного газопровода низкого давления - определение диаметров трубопроводов, подводящих газ потребителям. Диаметры должны быть такими, чтобы суммарные потери давления от ГРП до самого удаленного дома не превысили перепад давлений, принимаемый 200 Па

Методика расчета состоит в принятии допустимых потерь давления в газопроводах по выражению:

(9)

где DPр - годовой расход газа i-м потребителем, МДж/ч;

1,1 - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях;

li - длина i-ого участка, м.

По допустимым потерям и расходу газа по номограммам СП 41-101-2003 определяем диаметры трубопровода и действительные потери давления на участке. Суммарные потери давления не должны превышать 200 Па, иначе следует увеличить диаметры газопроводов и произвести перерасчет.

Расходы газа на участках определяем по формуле

(10)

где - коэффициент одновременности для i-ой прибора (группы приборов), определяется методом интерполяции по [4];

- расчетный расход газа прибором (группой приборов), м3/ч;

ni - количество приборов (групп приборов) одного типа, шт

Определим расчетную нагрузку газа на жилой дом:

=0,921м3/ч;

Vрасч.= ,м3/ч. (11)

Расчет расходов на участках приведён в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

N уч-ка	ПГ-4	КГ	Vp, м3/ч
	Qн	n	Ko	Qн	n	Ko
0-1	0,92	50	0,215	2,11	50	0,85	163,0
1-2	0,92	38	0,233	2,11	38	0,85	123,9
2-3	0,92	16	0,299	2,11	16	0,85	55,4
3-4	0,92	15	0,300	2,11	15	0,85	52,14
4-5	0,92	14	0,308	2,11	14	0,85	48,88
5-6	0,92	13	0,316	2,11	13	0,85	45,62
6-7	0,92	12	0,324	2,11	12	0,85	42,36
7-8	0,92	11	0,332	2,11	11	0,85	39,10
8-9	0,92	10	0,340	2,11	10	0,85	35,84
9-10	0,92	9	0,345	2,11	9	0,85	32,58
10-11	0,92	8	0,360	2,11	8	0,85	29,32
11-12	0,92	5	0,4	2,11	5	0,85	16,30
12-13	0,92	4	0,43	2,11	4	0,85	13,04
13-14	0,92	3	0,48	2,11	3	0,85	9,78
14-15	0,92	2	0,56	2,11	2	0,85	6,52
15-16	0,92	1	0,7	2,11	1	0,85	3,26
11-17	0,92	9	0,345	2,11	9	0,85	13,02
17-18	0,92	2	0,56	2,11	2	0,85	6,51
2-19	0,92	33	0,248	2,11	33	0,85	68,50
19-20	0,92	31	0,249	2,11	31	0,85	61,98
20-21	0,92	29	0,251	2,11	29	0,85	55,46
21-22	0,92	27	0,259	2,11	27	0,85	48,94
22-23	0,92	25	0,265	2,11	25	0,85	42,42
23-24	0,92	23	0,271	2,11	23	0,85	35,90
24-25	0,92	21	0,277	2,11	21	0,85	29,38
25-26	0,92	19	0,284	2,11	19	0,85	22,86
26-27	0,92	17	0,292	2,11	17	0,85	16,34
27-28	0,92	16	0,296	2,11	16	0,85	13,08
28-29	0,92	14	0,308	2,11	14	0,85	6,54
1-30	0,92	12	0,324	2,11	12	0,85	39,10
30-31	0,92	11	0,332	2,11	11	0,85	35,84
31-32	0,92	10	0,340	2,11	10	0,85	32,58
32-33	0,92	9	0,345	2,11	9	0,85	29,32
33-34	0,92	8	0,360	2,11	8	0,85	26,06
34-35	0,92	7	0,370	2,11	7	0,85	22,80
35-36	0,92	6	0,392	2,11	6	0,85	19,54
36-37	0,92	5	0,400	2,11	5	0,85	16,28
37-38	0,92	4	0,430	2,11	4	0,85	13,02
38-39	0,92	3	0,480	2,11	3	0,85	9,76
39-40	0,92	2	0,560	2,11	2	0,85	6,50
40-41	0,92	1	0,700	2,11	1	0,85	3,24

Гидравлический расчет газопровода приведён в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

№ участка	Vp, м3/ч.	lуч., м.	доп Па/м.	dнх S мм.	Па/м.	Па.
0-1	163,0	2200	0,24	160х14,6	0,05	121,35
1-2	123,9	65		110х10	0,2	14,3
2-11	55,4	324		110х10	0,1	35,64
11-16	16,3	208,5		63х5,8	0,12	27,52
Суммарные потери давления на всех участках наружного газопровода	?=198,81

Расчет газопровода среднего давления

В основе гидравлического расчета газопроводной сети лежит определение оптимальных диаметров газопроводов, обеспечивающих пропуск необходимых количеств газа при допустимых перепадах давления. Расчет ведется исходя из максимально возможных расходов газа в часы максимального газопотребления. При этом учитываются часовые расходы газа на нужды производственных (промышленных и сельскохозяйственных), коммунально-бытовых потребителей, а также на индивидуально-бытовые нужды населения (отопление, горячее водоснабжение). Как правило, при гидравлическом расчете газопроводов среднего и высокого давления расчетные расходы газа потребителями принимаются в качестве сосредоточенных нагрузок, для сетей низкого давления учитывается также и равномерно распределенная нагрузка. Отличительной особенностью систем газоснабжения среднего давления с установкой газорегуляторных пунктов у каждого потребителя или небольшой группы потребителей населенного пункта является применимость к ним принципа расчета сетей с равномерно распределенными нагрузками.

При движении газа по трубопроводам происходит постепенное снижение первоначального давления за счет преодоления сил трения и местных сопротивлений:

(12)

Средняя скорость движения газа в трубе

(13)

где V объемный расход газа, м3/с; F площадь поперечного сечения трубы, м3.

В зависимости от скорости потока, диаметра трубы и вязкости газа течение его может быть ламинарным, т. е. упорядоченным в виде движущихся один относительно другого слоев, и турбулентным, когда в потоке газа возникают завихрения и слои перемешиваются между собой. Режим движения газа характеризуется величиной критерия Рейнольдса

(14)

где - скорость потока, м/с; D - диаметр трубопровода, м; v - кинематическая вяз-кость, м2/с.

Интервал перехода ламинарного движения в турбулентное называется критическим и характеризуется

Re - 2000-4000.

При Re - 2000 течение ламинарное, а при Re - 4000 турбулентное.

Практически в распределительных газопроводах преобладает турбулентное движение газа.

Лишь в газопроводах малого диаметра, например во внутридомовых, при небольших расходах газ течет ламинарно. Течение газа по подземным газопроводам считают изотермическим процессом, так как температура грунта вокруг газопровода за короткое время протекания газа изменяется мало.

Различают гидравлический расчет сетей низкого давления и среднего (высокого) давления.

При гидравлическом расчете газопроводов среднего и высокого давлений, в которых перепады давления значительны, изменение плотности и скорости движения газа необходимо учитывать, поэтому потери давления на преодоление сил трения в таких газопроводах определяются по формуле

(15)

где Pн и Pк - абсолютные давления газа в начале и в конце газопровода, МПа; l - длина газопровода, м; V - расход газа, м3/ч, при нормальных условиях; p0 - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3; P0 = 0,101325 МПа; d - внутренний диаметр газо-провода, см.

Для сетей низкого давления потери

(16)

где Pн - давление в начале газопровода, Па; Pк - давление в конце газопровода, Па.

При выполнении гидравлического расчета газопроводов расчетный внутренний диаметр газопровода можно предварительно определять по формуле

(17)

где dp- расчетный внутренний диаметр, см; A - коэффициент, зависящий от категории сети.

Для сети низкого давления A = 106/(1602) = 626, для сети среднего и высокого давления 20р162mPPA, откуда P0 = 0,101325 МПа; Pm- усредненное абсолютное давление газа в сети, МПа; B, n, m - коэффициенты, зависящие от материала газопровода.

Для стальных труб

B = 0,022, m = 2, n = 5, для полиэтиленовых -

B = 0,0446, m = 1,75, n = 4,75; Q0 - расчетный расход газа, м3/ч, при нормальных условиях; Руд - удельные потери давления (Па/м - для сетей низкого давления,

МПа/м - для сетей среднего и высокого давления), определяемые по формуле

(18)

DРдоп - допустимые потери давления (Па - для сетей низкого давления, МПа - для сетей среднего и высокого давления); L - расстояние до самой удаленной точки, м.

Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда внутренних диаметров трубопроводов: ближайший больший - для стальных газопроводов и ближайший меньший - для полиэтиленовых.

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса,

(19)

где v - коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с, при нормальных условиях; d - внутренний диаметр трубопровода, см; V - расход газа, м3/ч, при нормальных условиях.

А также в зависимости от гидравлической гладкости внутренней стенки газо-провода, определяемой по условию

(20)

где n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных 0,01 см, для бывших в эксплуата-ции стальных - 0,1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации - 0,0007 см, для медных труб - 0,001 см.

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения :

для ламинарного режима движения газа при Re? 2000

(21)

для критического режима движения газа при Re= 2000-4000

(22)

При Re< 4000 в зависимости от выполнения условия :

для гидравлически гладкой стенки (неравенство справедливо):

при 4000 <Re< 100 000

(23)

при Re> 100 000

(24)

для шероховатых стенок (неравенство несправедливо) при Re> 4000

(25)

Таким образом, при проведении гидравлических расчетов газораспределительной сети учитывается материал газопровода, а также процесс старения трубы, который выражается в увеличении шероховатости и зарастании стальных труб и неизменности шероховатости в процессе эксплуатации и ползучести полиэтиленовых труб. Ползучесть полиэтиленовой трубы выражается в увеличении внутреннего диаметра на 5 % в процессе эксплуатации под воздействием внутреннего давления в результате уменьшения толщины стенки трубы.

Особая специфика полиэтиленовых труб заключается еще и в том, что они могут изготавливаться из полиэтилена различной плотности: средней - ПЭ 80, высокой - ПЭ 63 (в настоящее время в системах газораспределения не применяется), а также на основе бимодального сополимера - ПЭ 100. Известно, что внутренний слой стенки полиэтиленовой трубы насыщается газом и степень насыщения зависит от давления газа и плотности стенки. Насыщение газом приводит к изменению шероховатости стенки, вследствие чего изменяется гидравлическое сопротивление трубы. Ползучесть также влияет на изменение шероховатости стенки трубы в процессе эксплуатации. В совокупности все эти факторы определяют пропускную способность полиэтиленовых труб.

При расчете газопроводов низкого давления, прокладываемых в условиях резко выраженного переменного рельефа местности, надо учитывать гидростатический напор, Па,

(26)

где h - разность геометрических отметок газопровода, м; pв и pг - плотности воздуха и газа, кг/м3; знак "+" - при течении газа по направлению снизу вверх (при pг <pв), а знак "-" - при движении газа сверху вниз (при pг >pв).

Для случаев, когда pг >pв (тяжелые газы), знаки меняются на обратные.

Потери давления в местных сопротивлениях вызываются изменениями величин и направлений скоростей движения газа в местах переходов газопровода с одного диаметра на другой, в запорной арматуре, отводах, тройниках и т. д.

По формуле Вейсбаха потери давления в местных сопротивлениях, Па,

(27)

где - безразмерный коэффициент местного сопротивления.

Для ряда последовательно расположенных местных сопротивлений на газопроводе одного диаметра сумма их

(28)

где ж1,...,ж,ж - коэффициенты различных местных сопротивлений. Средние значения коэффициентов некоторых видов местных сопротивлений приведены в табл. 11 по данным [1].

Часто потери давления в местных сопротивлениях выражают через некоторую эквивалентную длину прямого участка трубы lэкв, на которой линейные потери давления на трение равнозначны потерям на данном местном сопротивлении,

(29)

где D - внутренний диаметр газопровода, м; lэкв- эквивалентная длина, м, прямолинейного участка трубы данного диаметра, на котором потери давления на трение равны потерям в местном сопротивлении при = 1.

Результаты гидравлического расчета газопровода среднего давления представлен в табл. №4.3



Таблица № 4.3 Расчет газопровода среднего давления.

№ уч-ка	Расход газа, М3/ч	Длина, м	Ду, см		Re		Давление,МПА
		плано-вая	расчет					Рн в начале уч-ка	Рк в конце уч-ка
0-1	163,00	2203	2423,30	13	0	28253	0,0244	0,270	0,269
1-2	123,90	64,6	91,00	9	0	31021	0,0238	0,269	0,269
2-3	55,40	102	112,20	9	0	13871	0,0292	0,269	0,269
3-4	52,14	22,5	24,75	9	0	13054	0,0296	0,269	0,269
4-5	48,88	22,5	24,75	9	0	12238	0,0301	0,269	0,269
5-6	45,62	37,5	41,25	9	0	11422	0,0306	0,269	0,269
6-7	42,36	28	30,80	9	0	10606	0,0312	0,269	0,269
7-8	39,10	28,5	31,35	9	0	9790	0,0318	0,269	0,269
8-9	35,84	35	38,50	9	0	8973	0,0325	0,269	0,269
9-10	32,58	30	33,00	9	0	8157	0,0333	0,269	0,269
10-11	29,32	18	19,80	9	0	7341	0,0342	0,269	0,269
11-12	16,30	43	47,30	5,14	0	7146	0,0344	0,269	0,269
12-13	13,04	26,5	29,15	5,14	0	5717	0,0364	0,269	0,269
13-14	9,78	70,5	77,55	5,14	0	4287	0,0391	0,269	0,269
14-15	6,52	35,5	39,05	5,14	0	2858	0,0433	0,269	0,269
15-16	3,26	33	36,30	5,14	0	1429	0,0515	0,269	0,269
11-17	13,02	30	33,00	5,14	0	5708	0,0364	0,269	0,269
17-18	6,51	35	38,50	5,14	0	2854	0,0433	0,269	0,269
2-19	68,50	15	16,50	5,14	0	30030	0,0240	0,269	0,269
19-20	61,98	25	27,50	5,14	0	27172	0,0246	0,269	0,269
20-21	55,46	31	34,10	5,14	0	24313	0,0253	0,269	0,269
21-22	48,94	30	33,00	5,14	0	21455	0,0261	0,269	0,269
22-23	42,42	29,5	32,45	5,14	0	18597	0,0271	0,269	0,269
23-24	35,90	29	31,90	5,14	0	15738	0,0282	0,269	0,269
24-25	29,38	31	34,10	5,14	0	12880	0,0584	0,269	0,269
25-26	22,86	30	33,00	5,14	0	10022	0,0537	0,269	0,269
26-27	16,34	28	30,80	5,14	0	7163	0,0089	0,269	0,269
27-28	13,08	25	27,50	5,14	0	5734	0,0112	0,269	0,269
28-29	6,54	31	34,10	5,14	0	2867	0,0432	0,269	0,269
1-30	39,10	21,5	23,65	5,14	0	17141	0,0277	0,269	0,269
30-31	35,84	28,5	31,35	5,14	0	15712	0,0283	0,269	0,269
31-32	32,58	28,5	31,35	5,14	0	14283	0,0289	0,269	0,269
32-33	29,32	28,5	31,35	5,14	0	12854	0,0297	0,269	0,269
33-34	26,06	28,5	31,35	5,14	0	11425	0,0306	0,269	0,269
34-35	22,80	28,5	31,35	5,14	0	9995	0,0316	0,269	0,269
35-36	19,54	28,5	31,35	5,14	0	8566	0,0510	0,269	0,269
36-37	16,28	31,5	34,65	5,14	0	7137	0,0480	0,269	0,269
37-38	13,02	32	35,20	5,14	0	5708	0,0112	0,269	0,269
38-39	9,76	29,5	32,45	5,14	0	4279	0,0150	0,269	0,269
39-40	6,50	28,5	31,35	5,14	0	2850	0,0433	0,269	0,269
40-41	3,24	28	30,80	5,14	0	1420	0,0451	0,269	0,269

Делаем проверку гидравлического расчета:

Расчет считается верным, т.к. разница между необходимым давлением =200 Па и суммой потерь на участках меньше 10%.

Абсолютная шероховатость внутренней поверхности газопроводов принята: из стальных труб п= 0,01 см; из полиэтиленовых труб п = 0,0007 см.

В номограммах приняты следующие условные обозначения:

буквенные:

- СТ108 - газопровод из стальных труб диаметром D = 108 мм;

- ПЭ110 - газопровод из полиэтиленовых труб диаметром D = 110 мм;

1 Расчет и подбор сетевого ГРП

Основное назначение ГРП является снижение входного давления газа, т.е. дросселирование до заданного выходного давления и поддержание его на постоянном уровне независимо от изменения выходного давления и расхода газа потребителями. Помимо этого в ГРП производится очистка газа от примесей, контроль за входным и выходным давлениями и температурой газа, учет газа, предохранение от возможных повышения или понижения давлений газа в сверх допустимых пределах.

Подбор оборудования ГРП заключается в подборе регулятора давления, предохранительного запорного клапана, газового фильтра и предохранительного сбросного клапана.

ГРП сооружают в виде отдельно стоящих зданий, пунктов газорегуляторных блочных (ГРПБ) или шкафных регуляторных установок, устанавливаемых на специальные опоры. Габаритный чертеж ГРП приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 -Габаритный чертеж ГСГО-МВ/25: 2 -шкаф; 3-обогреватель газовый;

4,5-двери; 6-технологическое оборудование; 7-газопровод.

На вводах и выводах газопроводов из здания ГРП в колодцах устанавливают отключающие устройства не ближе 5 и не дальше 110 м от здания ГРП. Предохранительно запорный клапан (ПЗК) устанавливается перед регулятором давления. Предохранительный сбросной клапан (ПСК) устанавливается после регулятора давления. Для учета расхода газа используется измерительный комплекс СГ-ЭКВз-Р-25/1,6.

В данном дипломном проекте подбирается регулятор давления в зависимости от его пропускной способности, а также предохранительного запорного клапана и газового фильтра, условный диаметр которых должен соответствовать диаметру регулятора давления; подбираются также тип ПСК, диаметр байпаса и отключающая арматура.

Пропускная способность регулятора давления зависит от его типоразмера, величины входного давления, перепада давления газа, плотности газа.

Найдем скорость истечения газа:

Рвых = 198,81 Па = 0,19881 кПа,

Рвх = 0,3 МПа = 300 кПа,

Рабс= 101,3 кПа,

Р2 = Рвых + Рабс = 0,19881+ 101,3 = 101,499 кПа

Р1 = Рвх - (ДPдиаф. + ДРфил.+ ДPпзк + ДPз.арм.) + Рабс =

=600 - (10+5+3+2+2)+101,49 = 379,3 кПа

Где ДPдиаф. = 10000 Па =10,0 кПа,

Рфил.=5 кПа,

ДРпзк= ДPз.арм. = 7 кПа

Тогда найдем пропускную способность регулятора давления по формуле:

V =, м3/ч (30)

где индекс "т" - табличное значение параметра;

V и Vт - пропускная способность регулятора, м3/ч;

р1и р1т - абсолютное входное давление газа, МПа;

р- плотность газа с Вуктыльского месторождения - 1,04 кг/м3

м2

Делаем проверку:

Vтр = 102,66 м3/ч

Следовательно подбираем регулятор давления РДНК-400: Dу = 50 и диаметром седла 35 мм, входное давление не более 0,6 МПа, выходное давление 2--5 кПа, пропускная способность при входном давлении 0,6 МПа равна 300 м3/ч.



5. Расчёт сетевого газораспределительного пункта

5.1 Оборудование газораспределительного пункта. РДНК-400

Рассчитан на устойчивую работу при воздействии температур...