Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный федеральный университет»

ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА

Кафедра нефтегазового дела и нефтехимии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Оптимизация и совершенствование систем газоснабжения

Лепеха Мария Андреевна

г. Владивосток 2019

Введение

В рамках данной курсовой работы предстоит провести реконструкцию и усовершенствование предложенных систем газоснабжения путем повышения категорийности каждой из сетей, а также замены материала труб в сети среднего давления (реконструкция изношенного стального газопровода путем протаскивания через него полиэтиленового).

Для выполнения данных задач необходимо использование руководящих документов, основными из которых являются: СП-42-101-2003 (акт. 2019) [6], ГОСТ Р 50838-2009 (сортамент полиэтиленовых труб) [2], ГОСТ 10704-91* (сортамент труб стальных электросварных прямошовных) [3], ГОСТ 10705-80* (технические условия для труб стальных электросварных), а также СП 62.13330.2011 (акт. 2019) [5].

По рабочему давлению транспортируемого природного газа газопроводы подразделяют на газопроводы высокого давления категорий 1 и 2, среднего давления и низкого давления в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 - Классификация газопроводов по давлению

Газопроводы из полиэтиленовых труб могут применяться для подземной прокладки при давлении природного газа до 0,6 МПа включительно внутри населенных пунктов, до 1,2 МПа включительно - по территории промышленной зоны и межпоселковые и до 0,005 МПа включительно - для паровой фазы СУГ.

Соответственно, в рамках данной работы будет производиться замена сети низкого давления на среднее давление, а также замена сети высокого давления II категории на высокое давление I категории.

1. Исходные данные для расчета

Исходными данными для расчета сети среднего и высокого давления являются расчетные расходы газа, полученные в предыдущей работе. Для расчета сети среднего и высокого давления предварительно находим площадь каждого квартала и численность населения для указанного района:

Таблица 2 - Площадь кварталов и численность населения

Далее в предыдущей работе считались годовые и часовые расходы на бытовые и коммунально-бытовые нужды населения, определялся расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, крупные и мелкие котельные. Все расчеты выполнялись в соответствии с СП-42-101-2003 (акт. 2019) и сведены в таблицу 3 и 4:

Таблица 3 - Годовые расходы газа

Таблица 4 - Часовые расходы газа

Годовые расходы газа для населения (без учета отопления), предприятий бытового обслуживания населения, общественного питания, предприятий по производству хлеба и кондитерских изделий, а также для учреждений здравоохранения определялись по нормам расхода теплоты, приведенным в приложение «А» СП 42-101-2003.

Для определения часового расхода газа, необходимо знать, что потребление газа в городе различными потребителями зависит от многих факторов. Каждый потребитель имеет свои особенности и потребляет газ по-своему. Между ними существует определенная неравномерность в потреблении газа. Учет неравномерности потребления газа осуществляется путем введения коэффициента часового максимума, который обратно пропорционален периоду, в течение которого расходуется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении.

Для определения расхода газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение использовался также СП 131.13330.2012 [8] (для определения климатических особенностей местности Сосуново).

Таким образом, получаем таблицу с расчетными расходами газа на сеть среднего и высокого давления (таблица 5 и 6):

Таблица 5 - Расчетные расходы газа на сеть среднего давления

Итого, на сеть среднего давления расход газа равен 17783 м³/час.

Таблица 6 - Расчетные расходы газа на сеть высокого давления

Итого, на сеть высокого давления I категории расход газа равен 88658 м3/час.

2. Гидравлический расчет сетей среднего и высокого давления

2.1 Гидравлический расчет сети среднего давления

Расчет газопроводов среднего давления выполняется в соответствии с СП 42-101-2003. Расчетные потери давления принимаются в пределах категории давления, принятой для газопровода. Для определения падения давления на участке газовой сети воспользуемся формулой 2.1:

где - абсолютное давление в начале газопровода, МПа;

- абсолютное давление в конце газопровода, МПа;

- коэффициент гидравлического трения;

- расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

- внутренний диаметр газопровода, см;

- плотность газа при нормальных условиях, кг/м³ (.

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса, которое определяется по формуле 2.2:

где - коэффициент кинематической вязкости газа, м²/с, при нормальных условиях, определяется по формуле 2.3:

где - коэффициент динамической вязкости газа, Па, при нормальных условиях, определяется по формуле 2.4:

где - приведенная температура, определяется по формуле 2.5;

- приведенное давление, определяется по формуле 2.6;

Перед тем, как подобрать коэффициент гидравлического трения, проверяется условие (где n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных - 0,01 см, для бывших в эксплуатации стальных - 0,1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации - 0,0007 см).

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения определяется по формулам 2.7-2.10:

- для ламинарного режима движения газа (Re:

- для критического режима движения газа (:

- для области гидравлически гладких труб при :

- для области гидравлически гладких труб при :

Расчетная длина газопровода принимается на 10% больше действительной длины для учета потерь давления в местных сопротивлениях (L_p=1,1L_д). Для проектирования сетей среднего давления выбирается материал - полиэтилен. Диаметры полиэтиленовых газопроводов определяются методом подбора при наименьших капитальных вложениях таким образом, чтобы потери давления на участке соответствовали данной категории газопроводов, при этом на конечном пункте (ГРП, ГРПШ и т.п.) давление было не ниже 0,005 МПа. Подбор диаметр осуществляется по сортаменту полиэтиленовых труб (ПЭ) по ГОСТ Р 50838-2009. Согласно СП 62.13330.2011 выбираем трубы ПЭ 100 SDR 11 с коэффициентом запаса прочности не менее 2,0. Сортамент труб указан в таблице 7:

Таблица 7 - Сортамент ПЭ труб по ГОСТ Р 50838-2009

Результаты вычислений, а также подбор диаметров для газопроводов сети среднего давления приведены в таблицах 8-9.

Таблица 8 - Подбор диаметров газопроводов и расчет числа Рейнольдса

Таблица 9 - Нахождение коэффициента гидравлического сопротивления, определение начального и конечного давления на участках

Таким образом, для реконструкции сети низкого давления требуется следующие трубы (по сортаменту) (таблица 10):

Таблица 10 - Необходимая длина труб для сети среднего давления

Для построения монтажной схемы газопроводов сети среднего давления использовался СТО Газпром Газораспределение 2.7-2013 «Графическое отображение объектов сетей газораспределения и смежных коммуникаций» [4].

Рисунок 1 - Монтажная схема сети среднего давления (материал труб ПЭ100 SDR11)

2.2 Гидравлический расчет сети высокого давления

Газовые сети высокого давления являются верхним иерархическим уровнем городской системы газоснабжения. Для средних и больших городов их проектируют кольцевыми. Для гидравлического расчета необходимо выбрать диктующего потребителя, т.е. потребителя при обеспечении у которого требуемого расхода и давления, другие потребители будут заведомо обеспечены требуемым расходом и давлением. Расположить этого потребителя желательно максимально удаленно от ГРС.

Гидравлический расчет сети высокого давления выполняется в соответствии с СП 42-101-2003. Расчетные потери давления принимаются в пределах категории давления, принятой для газопровода. Для проектирования выбираются стальные трубы. Диаметры стальных газопроводов высокого давления I категории определяются методом подбора при наименьших капитальных вложениях таким образом, чтобы потери давления на участке соответствовали данной категории газопроводов, при этом на конечном пункте давление было не ниже 0,6 МПа. Подбор диаметр осуществляется по сортаменту стальных труб по ГОСТ 10704-91. В таблице 11 проведен подбор диаметров газопроводов для сети высокого давления с оптимальным падением давления на концах участков. Необходимым условием было соблюдение невязки не более 10% на концах правого и левого участков кольца.

Таблица 11 -Подбор диаметров газопроводов для СВД I категории

Таблица 12 - Нахождение коэффициента гидравлического сопротивления, определение начального и конечного давления на участках, расчет невязки

Таким образом, для сети высокого давления требуется следующие трубы (по сортаменту) (таблица 13):

Таблица 13 - Необходимая длина труб по сортаменту

Ниже на рисунке 2 приведена монтажная схема для сети высокого давления I категории.

Рисунок 2 - Монтажная схема сети высокого давления (материал труб - сталь ГОСТ 10704-91*)

3. Программное обеспечение, используемое для расчетов

В рамках выполнения данной работы использовался программное обеспечение Microsoft Office, а именно Microsoft Excel 2010, а также программный комплекс AutoCAD. Программа Microsoft Excel 2010 позволяет сократить время расчетов промежуточных и конечных параметров на основе исходных данных за счет использования «протягивания» формул для аналогичных ячеек. Помимо стандартных формул, при подборе диаметра трубопровода из предложенного сортамента использовалась функция ВПР, позволяющая при введении теоретического диаметра трубопровода найти его внутренний диаметр в см, что уменьшает количество ручного введения значений в ячейки. Пример задания функции:

=ВПР (необходимые условия для поиска, номер столбца в диапазоне, содержащий возвращаемое значение, возвращаемое приближенное или точное соответствие - обозначено как 1/истина или 0/ложь)

Дополнительно, при расчете коэффициента гидравлического сопротивления была использована функция «ЕСЛИ» для проверки выполнения условия и возвращения одного значения, если оно выполняется, и другое значения, если нет, что также позволяет сократить время ручного выбора нужного значения.

Таблица 14 - Пример использования функции «ЕСЛИ»

Для построения монтажных схем использовалось программное обеспечение Autodesk AutoCAD.

Вывод

В рамках данной курсовой работы был произведен гидравлический расчет сети среднего давления и высокого давления I категории. Подбор диаметров трубопроводов для сети среднего давления производился с учетом того, чтобы имелась возможность протягивать новые полиэтиленовые трубы через изношенные старые (сеть низкого давления). Результаты расчета показали, что подобранные диаметры труб соответствуют тому, чтобы провести реконструкцию путем протаскивания газопроводов.

Помимо этого, было произведено повышение категории сети высокого давления со второй на первую, в результате чего были подобраны новые диаметры соответствующих участков сети.

В процессе выполнения работы были закреплены и систематизированы знания по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, развиты навыки работы с нормативно-технической литературой, поиском необходимой информации в государственных стандартах, строительных нормах и правилах.

газ трубопровод давление гидравлический

Список используемой литературы

1. ГОСТ Р 54983-2012. Системы газораспределительные. Сети газораспределения природного газа. Общие требования к эксплуатации. Эксплуатационная документация. - Введ. 2013-01-01. - М.: Стандартинформ, - 2013. - 78 с.

2. ГОСТ Р 50838-2009 (акт. 2018). Трубы из полиэтилена для газопроводов. Технические условия. - Введ. 2011-01-01. - М.: Изд. ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ».- 2002. - 55 с

3. ГОСТ 10704-91 (акт. 2018). Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент. - Введ. 1993-01-01. - М.: Изд. ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ». - 2007. - 181 с.

4. СТО Газпром газораспределение 2.7-2013 «Графическое отображение объектов сетей газораспределения и смежных коммуникаций»

5. СП 62.13330.2011* (акт. 2018). Газораспределительные системы. - Введ. 2011-05-20. - М.: Госстрой, - 2014. - 65 с.

6. СП 42-101-2003 (акт. 2018). Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. - Введ. 2003-07-08. - М.: ГУП ЦПП, - 2003. - 114 с.

7. СП 42-102-2004. Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб. - Введ. 2017-08-28. - М: ГУП ЦПП. - 2004. - 99 с.

8. СП 131.13330.2012 (акт. 2018). Строительная климатология. - Введ. 2013-01-01/ Минстрой России. - М., 2015. - 119 с.

9. Гольянов А.И. Газовые сети и газохранилища: Учебник для ВУЗов. - Уфа.: ООО «Издательство научно-технической литературы «Монография», 2004. - 303 с.

10. Ионин А.А. Газоснабжение. Учебник для ВУЗов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981. - 415 с.

Размещено на Allbest.ru