Основная задача гидравлических расчетов заключается в том, чтобы определить диаметры газопроводов. С точки зрения методов гидравлические расчеты газопроводов можно разделить на следующие типы:

ь расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления;

ь расчет тупиковых сетей высокого и среднего давления;

ь расчет многокольцевых сетей низкого давления;

ь расчет тупиковых сетей низкого давления.

Для проведения гидравлических расчётов необходимо иметь следующие исходные данные:

ь расчетную схему газопровода с указанием на ней номеров и длин участков;

ь часовые расходы газа у всех потребителей, подключенных к данной сети;

ь 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 плане 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:

ь расчет в аварийных режимах;

ь расчет при нормальном потокораспределении;

ь расчёт ответвлений от кольцевого газопровода.

Расчетная схема газопровода представлена на рисунке1. 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 Р_Н =0,6 МПа и Р_К=0,25МПа. Длины участков переведены в километры.

Для начала расчёта определяем среднюю удельную разность квадратов давлений:

(33)

где еl_i - сумма длин всех участков по расчётному направлению, км.

Множитель 1,1 означает искусственное увеличение длины газопровода для компенсации различных местных сопротивлений (повороты, задвижки, компенсаторы и т. п.).

Далее, используя среднее значение А_СР и расчетный расход газа на соответствующем участке, по номограмме определяем диаметр газопровода и по нему, используя ту же номограмму, уточняем значениеА для выбранного стандартного диаметра газопровода. Затем по уточненномузначениюА и расчетной длине, определяем точное значение разности на участке. Все расчеты сводят в таблицы.



5.1.1 Расчет в аварийных режимах

Аварийные режимы работы газопровода наступают тогда, когда откажут в работе участки газопровода, примыкающие к точке питания 0. В моем случае это участки 1 и 11. 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 таблицы9 и 10.

Расход газа на участках определяется по формуле:

(34)

где К_обi- коэффициент обеспеченности различных потребителей газа;

V_i - 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:

(35)

Средняя удельная разность квадратов давлений в первом аварийном режиме составит:

Таблица 10 - Аварийный режим на участке 0-1.

№ уч-ка	dу, мм	lр, Км	Vр, М^3/ч	Pн^2-Pк^2 lр МПа^2/км	Pн^2-Pк^2
1	2	3	4	5	6
9-0	219х6,0	0,755	3092,2	0,0046	0,0035
8-9	159х4,5	1,913	2779,7	0,018	0,0344
7-8	159х4,5	1,845	2416,5	0,014	0,0258
6-7	159х4,5	1,985	2121,2	0,011	0,0218
5-6	159х4,5	0,942	1762,5	0,0075	0,0071
4-5	133х4,0	0,612	1448,2	0,014	0,0086
3-4	133х4,0	1,815	1039,4	0,0085	0,0154
2-3	108х4,0	1,051	721,3	0,01	0,0105
1-2	89х3,0	1,781	474,4	0,012	0,0214
Итог		12,699			0,1485

Переходим к расчету второго аварийного режима.

Таблица 11 - Аварийный режим на участке 0-9

№ уч-ка	dу, мм	lр, Км	Vр, М^3/ч	Pн^2-Pк^2 lр МПа^2/км	Pн^2-Pк^2
1	2	3	4	5	6
1-0	219х6,0	1,08	3092,2	0,0045	0,00486
2-1	159х4,5	1,781	2617,8	0,016	0,0285
3-2	159х4,5	1,051	2370,9	0,013	0,0137
4-3	159х4,5	1,815	2052,8	0,0105	0,0191
5-4	159х4,5	0,612	1643,9	0,0073	0,0045
6-5	133х4,0	0,942	1329,7	0,011	0,0104
7-6	133х4,0	1,985	971	0,0065	0,0129
8-7	108х4,0	1,845	675,7	0,009	0,0166
9-8	76х3,0	1,913	312,5	0,014	0,0268
Итог		13,024			0,13736

На этом расчет во втором аварийном режиме заканчивается.

Зная потери давления на каждом участке, определяем абсолютное давление в каждой точке в обоих аварийных режимах:

(36)



где - сумма разности квадратов давлений на участках, предшествующих точке определения давления.

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

Таблица 12 - Расчет при отказе участка

№ точки	Отказ участка 0-1	Отказ участка 0-9
	Pi, Мпа	Pi, Мпа
0	0,55	0,55
1	0,392	0,546
2	0,419	0,519
3	0,431	0,505
4	0,449	0,486
5	0,458	0,481
6	0,466	0,470
7	0,489	0,457
8	0,514	0,438
9	0,547	0,406

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

5.1.2 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. Перепад давлений в точке подключения газопровода ответвления к кольцевому газопроводу и заданным конечным давлением у потребителя.

Для определения начального давления из таблицы 10,11,12 для одной и той же точки выбираем наименьшее абсолютное давление газа. Далее определяется удельная разность квадратов давлений на участке:

(37)

По номограмме определяем диаметр газопровода.

Все расчеты по определению диаметров ответвлений сводим в таблицу.

Таблица 13- Расчет ответвлений

№ ответвл.	начальное давление Мпа	Конечное давление Мпа	Длина участка Км	Расход газа м^3/ч	Условный диаметр мм
1	2	3	4	5	6
10	0,392	0,25	0,077	474,4
11	0,419	0,25	0,865	246,9	57х3,0
12	0,431	0,25	0,062	318,1
13	0,449	0,25	0,079	408,8
14	0,458	0,25	0,072	314,3
15	0,466	0,25	0,094	358,7
16	0,457	0,25	0,056	295,2
17	0,438	0,25	0,096	363,2
18	0,406	0,25	0,111	312,5

5.1.3 Расчет 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.

* 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

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.

Таблица 14- Сводная таблица потокораспределения

№ участка	Расход на участке м^3/ч	Диаметр газопровода мм	Длина участка км	Pн^2-Pк^2 l Мпа^2/км	Pн^2-Pк^2 Мпа	Pн^2-Pк^2 Vуч *10^-6
1	2	3	4	5	6	7
0-1
1-2
0-9

Ошибка составляет: 0,157 ·100 / (0,5 · 0,25) = 25,23 %.

Для снижения ошибки надо подсчитать так называемый круговой расход по формуле:

V = (Р²н - Р²к) * 10⁶ / 2 ·Р²н - Р²к) / Vi, (37)

V = 17,4· 10⁶ / 2 ·0,25 = 2700 (м³/ч),

Уменьшим все положительные расходы на 2700 м³/ч, а все отрицательные расходы увеличим также на 2700 м²/ч. Повторим расчет при новых значениях расходов на участках. Результаты сведем в таблицу 15.



Таблица 15 Сводная таблица потокораспределения( уточненная)

№ участка	Расход на участке м^3/ч	Диаметр газопровода мм	Длина участка км	Pн^2-Pк^2 l Мпа^2/км	Pн^2-Pк^2 Мпа	Pн^2-Pк^2 Vуч *10^-6
1	2	3	4	5	6	7

Ошибка составляет: 0,0042 ·100 / (0,5 · 0,284) = 2,9 %.

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 моем примере эта разность составляет 2,9 %, что допустимо.

Следовательно, уточнение расчёта не требуется.

5.2 Расчёт квартального газопровода низкого давления

Пусть имеется тупиковая разветвленная сеть низкого давления. Укажем направление потоков газа от ГРП до тупиковых потребителей и обозначим тупиковые точки и точки ответвлений цифрами. Определим длины участков, обозначая каждый участок.

Определим потребление газа каждым абонентом. Гидравлический расчет газовых сетей будем проводить начиная от самого удаленного потребителя. Газопровод питает микрорайон с центральным ГВС, следовательно газ потребляется только бытовыми электроплитами. В расчетах примем, что в каждой квартире установлена 4-х конфорочная плита. В общем виде расчетную формулу можно записать следующим образом:

(38)

где, Для двух и более квартир в соответствии со СНиПом 2.04.08. : KsimПГ=1; nПГ=1; qном.ПГ=1,2м3/ч;.

Nкв - число квартир в доме.

Для дома 14

Результаты вычислений сведем в таблицу 15.

Проводим расчёт газопровода низкого давления. Определяем расход газа на каждом участке, как сумму объёмов газа, проходящих через каждый участок, определяем падение давления и диаметры трубопровода.

Результаты всех расчетов участков тупиковой сети газопровода низкого давления сводим в таблицу 15

Определим внутренние диаметры труб на участках предполагаемых наиболее нагруженных ветвей по формуле:

Таблица 15 - Расчет участков сети низкого давления

Участок	Vуч-ка м^3/час	lуч-ка Км	d расч мм	dу мм	?P Мпа
1	211,0	0,10941	103,9433	100	0,108042
2	35,5	0,1206	42,65858	40	0,113735
3	27,2	0,0501	37,33436	40	0,087116
4	22,9	0,0372	34,24336	32	0,114512
5	175,4	0,09114	94,78639	90	0,110919
6	152,5	0,0606	88,38468	90	0,096443
7	31,7	0,1035	40,27997	40	0,101405
8	15,8	0,0906	28,48224	32	0,079222
9	120,9	0,0558	78,67259	80	0,096709
10	43,8	0,0975	47,38833	50	0,089826
11	39,5	0,141	44,99341	50	0,080976
12	16,6	0,0729	29,18561	32	0,083184
13	8,3	0,0252	20,63734	20	0,106475
14	77,0	0,0771	62,79906	65	0,093343
15	54,1	0,2037	52,64138	50	0,110845
16	31,2	0,0735	39,98134	40	0,099907
17	22,9	0,021	34,24336	32	0,114512

5.3 Гидравлический расчет тупиковых газопроводов низкого давления

Тупиковые газопроводы низкого давления прокладываются внутри жилых домов, внутри производственных цехов и по территории небольших населенных пунктов сельского типа.

Источником питания подобных газопроводов являются ГРП низкого давления.

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов производят по номограмме. Особенностью расчёта здесь является то, что при определении потерь давления на вертикальных участках надо учитывать дополнительное избыточное давление из-за разности плотностей газа и воздуха, то есть:

(39)

где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м;

- плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м³;

g-ускорение свободного падения, м/с².

Для природного газа, который легче воздуха, при движении его по газопроводу вверх значение будет отрицательным, а при движении вниз положительным.

Учет местных сопротивлений можно производить путем введения надбавок на трение:

(40)

где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки:

ь на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;

ь на стояках - 20%;

ь на внутри квартирной разводке: при длине 1-2 м. - 450%, при длине 3-4 м. - 200%, при длине 5-7 м. - 120%, при длине 8-12 м. - 50%.

1. Создаём расчётную схему газопровода: см. Приложения.

2. Назначаем магистральное направление.

3. Определяем для каждого участка магистрального направления расчётный расход газа по формуле:

(41)

гдеV_ЧАС - максимальный часовой расход газа соответствующего потребителя, м³/ч,

V_ЧАС = 1.2 м³/ч,

К_ОД - коэффициент одновременности, учитывающий вероятность одновременной работы всех потребителей.

Для 0-1 участка:

4. Определяем расчётную длину участков магистрального направления (l_Рi) по формуле:

где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки:

ь на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;

ь на стояках - 20%;

ь на внутри квартирной разводке:

при длине 1-2 м. - 450%,

при длине 3-4 м. - 200%,

при длине 5-7 м. - 120%,

при длине 8-12 м. - 50%.

5. Вычисляем расчётную длину магистрального направления в метрах, суммируя все расчётные длины его участков (Sl_{Р i}).

6. Определяем удельный перепад давления на магистральном направлении:

7. Используя диаграмму, определяем диаметры участков газопровода магистрального направления и уточняют удельный перепад давления на каждом участке в соответствии с выбранным стандартным диаметром.

8. Определяем действительный перепад давления газа на каждом участке, умножая удельный перепад давления на расчётную длину участка.

9. Суммируем все потери на отдельных участках магистрального направления.

10. Определяем дополнительное избыточное давление в газопроводе:



где h- разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м;

r_В,--r_Г- плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м³;

g -ускорение свободного падения, м/с².

h = 36.5 м.

11. Вычисляем алгебраическую сумму потерь давления в магистрали и дополнительного избыточного давления и сравниваем её с допустимой потерей давления в газопроводе DР.

Критерием правильности расчёта будет условие:

(41)

Ошибка 7.5%, что допустимо

где SDР_i - сумма потерь давлений на всех участках магистрали, Па;

DР_Д - дополнительное избыточное давление в газопроводе, Па;

DР_ПРИБ- потеря давления газа в газоиспользующем приборе, (60 Па);

DР - заданный перепад давления, Па. (350 Па)

Ошибка 7.5%, что допустимо

Все расчёты сводим в таблицу.

Таблица16 - расчет тупикового газопровода низкого давления.

Участок	Vi м^3/час	Kод	Vрасч м^3/час	Длинна м	Надб. На мест. Сопр.	Расчетная длина м	dу	Потери давления. Па/м
								На 1м	На участке
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
9	1,2	0,217	0,260	6	120	13,2	21,3х2,8	0,55	7,26
8	2,4	0,217	0,521	3	20	3,6	21,3х2,8	1	3,6
7	3,6	0,217	0,781	3	20	3,6	21,3х2,8	1,3	4,68
6	4,8	0,217	1,042	3	20	3,6	21,3х2,8	2	7,2
5	6	0,217	1,302	3	20	3,6	21,3х2,8	3	10,8
4	7,2	0,217	1,562	3	20	3,6	21,3х2,8	4	14,4
3	8,4	0,217	1,823	3	20	3,6	21,3х2,8	5	18
2	9,6	0,217	2,083	3	20	3,6	21,3х2,8	8	28,8
1	10,8	0,217	2,344	3	20	3,6	21,3х2,8	12	43,2
0	21,6	0,217	4,687	4,2	25	5,25	26,3х2,8	12	63
	?lр, м =	47,25		?P, Па/м =	200,94

Поскольку второй стояк идентичен первому, то следовательно все их параметры будут идентичны и проводить расчет не имеет смысла. Для второго стояка возьмем результаты расчета первого.

На стояк выбираем труды 21,3х2,8

Для ввода в здания и до развода на стояки используем трубу 26,3х2,8

На этом расчет тупикового газопровода низкого давления заканчивается.



Заключение

По итогам расчёта было получено, что для обеспечения потребностей жителей и коммунально-бытового сектора города Саранск потребуется:

7 ГРП, оптимальный радиус которых составляет 800 м, помимо трёх, размещенных на предприятиях.

Для прокладки газопровода будут использоваться стальные трубы, в том числе и для отдельной линии, которая потребовалась на котельную с расходом кратно превышающим суммарный расход иных потребителей.

Три типоразмера трубопровода среднего давления.

Четыре типоразмера для квартального и два для внутридомого газопровода низкого давления.

Потери давления от ГРП до потребителей находятся в пределах установленной погрешности.

Следовательно, при номинальной работе систем все потребители будут обеспечены газом в необходимом им количестве и соответствующего качества, что и являлось целью данной курсовой работы.



Литература

1. Ионин, А.А. Газоснабжение / А.А. Ионин. ? М. :Стройиздат, 1989. ? 439 с.

2.Стаскевич, Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец. ? Л. : Недра, 1990. ? 768 с.

3.Амерханов Р., Бессараб А., Драганов Б., Рудобашта С., Шишко Г. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства. - М. : Колос, 2002.

4.Амерханов, Драганов Б.Х. Проектирование систем теплоснабжения с.х. ? Краснодар, 2001.

5.Свод правил: СП 62.13330.2011. Газораспределительные системы: нормативный документ. - М.:Госстрой.

6.Свод правил: СП 131.13330.2012. Строительная климатология: нормативно-технический материал.

7. Свод правил: СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб: нормативный документ. - М. : ЗАО «Полимергаз», 2003.

8. Газоснабжение населенного пункта / Ниязов А.М - 68 с.: ил. - (Методические указания).

Размещено на Allbest.ru

...