МГСт-16-(9)-1_Загидуллин А.Р._Пояснительная записка_2020. тюменский индустриальный университет многопрофильный колледж

• Название: тюменский индустриальный университет многопрофильный колледж
• Дата: 21.05.2023
• Размер: 1.44 Mb.
• Имя файла: МГСт-16-(9)-1_Загидуллин А.Р._Пояснительная записка_2020.docx
• Тип: Документы; #1148389
• страница: 2 из 7

Гидравлический расчет газопровода низкого давления

Гидравлический расчет газовых сетей состоит в определении диаметров газопроводов, которые зависят от расчетных расходов газа и допустимых потерь давления. Распределительные сети низкого давления обслуживают

к оммунально-бытовое потребление с расходами газа не более 50 нм³/ч.

Согласно - располагаемый перепад давления в распределительных газопроводах низкого давления принимается равным 1200 Па.

При расчете кольцевых и тупиковых систем необходимо выполнить 2 условия:

1. 
   Потери по полукольцам должны быть равны.
   
2. 
   Сумма потерь давления от ГРП (или другого источника питания) до концевой точки или точки схода не должна превышать располагаемый перепад давления.
   

Для определения расчетных часовых расходов на участках сети с равномерно распределенным расходом необходимо определить удельный, путевой и транзитный расходы газа.

Для определения путевых расходов

а) всю газифицируемую территорию разбивают на площади с одинаковым удельным потреблением газа, которые получают газ от определенных контуров или участков сети.

б) вычисляют количества газа, которое потребляют на этих площадях.

в) рассчитывают удельный путевой расход путем деления потребляемого газа на этих площадях на периметр сети, от которой подается газ.

Удельный путевой расход:


, м³/ч (1)

где:

ΣL_р – общая протяжённость сети (суммарная приведенная длина участков), использующей газ:

при двухсторонней раздаче

при односторонней раздаче

п ри отсутствии раздачи

ΣV - общий расчетный часовой расход газа на сеть низкого давления;

1,1 – коэффициент, учитывающий потери давления на местные сопротивления.

q_уд=1,3 м3/ч (2)

г) определяют путевой расход участка, умножая удельный расход на его длину.

Путевой расход газа:

, м³/ч

Расчетным расходом на участке, имеющем переменную нагрузку называется такой постоянный расход, который эквивалентен по создаваемой потере давления совместному действию путевого и транзитного расходов.

Эквивалентный расход:



Расчетный расход:



Для определения диаметров труб найдем удельные потери по длине всей ветки:



Затем с помощью номограммы (/2/,рис. 6.4) подбираем диаметр и

Г идравлический расчет газопроводов среднего давления

Газовые сети высокого (среднего) давления являются верхним иерархическим уровнем городской системы газоснабжения. Для средних и больших городов их проектируют кольцевыми.

К газопроводам среднего давления подключаются потребители с расходом газа, превышающим 50 м³/ч. К ним относятся ГРП, мелкие и крупные (квартальные и районные) котельные, промышленныепредприятия.

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.

При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций. Такие режимы обычно возникают при выключении головных участков сети.

Рекомендуется следующий порядок расчета однокольцевой газовой сети высокого (среднего) давления:

1. Производим предварительный расчет диаметра кольца по приближенным зависимостям:

Q_p=0,59K_обiQ_i,

P_н²-p_к²/1,1L_к,

где Q_p — расчетный расход газа; Q_i— расчет­ные расходы газа потребителями; К_об—коэф­фициенты обеспеченности; р_н ,р_к — абсолютные давления газа в начале и в конце сети; Lк — протяженность кольца (коэффициент 1,1 учиты­вает местные сопротивления); 0,59—прибли­женное значение коэффициента α зависящего от отношения транзитного расхода к путевому. Для определения диаметров газопроводов среднего давления воспользуемся номограммой.

Целесообразно принимать постоян­ный диаметр кольца. Если такой диа­метр подобрать не удастся, то участки газопроводов, расположенные диа­метрально противоположно точке пи­тания, следует прокладывать мень­шего диаметра, но не менее чем 0,75 диаметра головного участка. Расчеты показывают, что если запроектировать однокольцевой газопровод с таким же резервом пропускной способности, но при постоянном падении квадрата давления в расчетном режиме [(p_н²—p_к²)/L=const], тогда будет иметь место перерасход металла на 5...10% по сравнению с кольцом посто­янного диаметра.

2 . Рассчитываем распределение потоков при нормальном режиме и определяем давление газа во всех узловых точках.

3. Проверяем диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при расчетном гидравлическом режиме. При недостаточности диаметров увеличиваем их до необходимых размеров.

При расчёте движения газа в трубопроводах следует учитывать изменение его плотности. Это связано с тем, что давление по длине трубопровода падает и соответственно уменьшается плотность газа. Только газопроводы низкого давления можно рассчитывать, считая, что по ним движется несжимаемая жидкость. При расчёте газопроводов высокого и среднего давления вводят коэффициент сжимаемости, который учитывает отклонения в поведении природных газов от законов идеальных газов. приведены основные рабочие формулы, которые также учитывают изменение коэффициента гидравлического трения λ в зависимости от режима движения газа, материала газопровода, способов изготовления труб и их соединения, качества монтажа и эксплуатации газопроводов.

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

- расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления;

- расчет тупиковых сетей высокого и среднего давления;

- расчет многокольцевых сетей низкого давления;

- расчет тупиковых сетей низкого давления.
Д ля 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 составляется в упрощенном виде по плану газифицируемого района. Указывают все участки газопроводов со всеми изгибами и поворотами. Точки расположения потребителей газа на плане определяются местами расположения соответствующих ГРП или ГРУ.

Гидравлический расчет сети низкого давления от ГРП №5 выполняем по методике расчета сложных кольцевых сетей. Составляем расчетную схему сети газопроводов, на которой показываем ГРП, саму сеть, нулевые точки, номера и этажность кварталов, нумеруем все узлы разветвлений.

Определение расхода газа на участках сети газопроводов

Расчетные длины участков определяем в зависимости от вида разбора газа. Если разбор участка - односторонний, то:



Если разбор участка - двусторонний, то:



Удельные расходы газа для участков сети определяем по формуле:

(13)

де - сумма расходов газа в кварталах определенной зоны застройки;

- сумма расчетных длин участков газопроводов, расположенных вокруг кварталов определенной зоны.

Путевые расходы газа на участках определяем по формуле:



Эквивалентные расходы газа определяем по формуле:



Таблица 1 - Расчет дорожных и эквивалентных затрат газа на участках

№ участка	, м	Вид газа		,	Расход газа,
1	2	3	4	5	6	7
6-этажная зона застройки
1-2	803	Односторонний	401,5	0,1	59,4	32,7
2-3	552	Односторонний	276		40,8	22,5
3-4	600	Односторонний	300		44,4	24,4
1-5	360	Односторонний	180		26,6	14,6
2-6	360	Двусторонний	360		53,3	29,3
3-7	360	Двусторонний	360		53,3	29,3
4-8	360	Двусторонний	360		53,3	29,3
5-6	803	Двусторонний	803		118,8	65,4
6-7	552	Двусторонний	552		81,7	44,9
7-8	600	Двусторонний	600		88,8	48,8
5-9	389	Односторонний	194,5		28,8	15,8
6-10	389	Двусторонний	389		57,6	31,7

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5	6	7
7-12	289	Двусторонний	289		42,8	23,5
12-11	100	Двусторонний	100		14,8	8,1
813	389	Односторонний	194,5		28,8	15,8
9-10	803	Двусторонний	803		118,8	65,4
10-11	552	Двусторонний	552		81,7	44,9
11-13	600	Двусторонний	600		88,8	48,8
9-14	525	Односторонний	262,5		38,8	21,4
10-15	525	Двусторонний	525		77,7	42,7
11-16	525	Двусторонний	525		77,7	42,7
13-17	525	Односторонний	262,5		38,8	21,4
14-15	803	Односторонний	401,5		59,4	32,7
15-16	552	Односторонний	276		40,8	22,5
16-17	600	Односторонний	300		44,4	24,4
			9867		1460,1	803,0

1.7 Оборудованиесетевого газорегуляторного пункта низкого давления

Газорегуляторные пункты предназначены для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне, необходимом в эксплуатации независимо от изменения расхода газа потребителем. Одновременно в ГРП производится очистка газа от механических примесей и при необходимости осуществляется учёт расхода газа.

ГРП могут быть сетевыми, питающими городскую газовую распределительную сеть низкого и среднего давлений, и объектовыми, подающими газ необходимого давления промышленным и коммунально-бытовым потребителям. ГРП располагают в светлых и несгораемых одноэтажных отдельно стоящих зданиях с покрытиями, легко сбрасываемыми при действии взрывной волны, или в шкафах на несгораемых опорах (ШРП). Кроме этого в зависимости от давления и назначения они могут размещаться в пристройках к несгораемым зданиям. Отдельно стоящие ГРП размещают с учетом исключения их повреждения от наезда транспорта, стихийных бедствий, урагана и др. Здание ГРП оборудуют естественной вентиляцией и при необходимости отоплением. На вводе газопровода в ГРП и на выводах из него должны быть установлены
отключающие устройства на расстоянии не менее 5 м и не более 100 м.

О борудование сетевых газорегуляторных пунктов состоит из следующих основных узлов и элементов: узла регулирования давления газа с предохранительно-запорным клапаном (ПЗК) и обводным газопроводом (байпасом); предохранительно сбросного клапана (ПСК); комплекта контрольно-измерительных приборов; продувочных линий.

Также в состав оборудования ГРП входят:

- запорная арматура;

- приборы замера расхода газа.

Регулирующие устройства предназначены для снижения давления газа и поддержания его постоянным после себя. В качестве регулирующих устройств могут применяться: регуляторы давления газа с односедельным клапаном; клапаны регулирующие двухседельные; поворотные заслонки с электронным регулятором и исполнительным механизмом. Односедельные клапаны неразгруженные, что затрудняет процесс регулирования и увеличивает влияние изменения давления до регулятора на регулируемое давление (после регулятора). Но для ГРП их применяют чаще, т.к. они обеспечивают надёжное отключение газа при отсутствии его отбора, а двухседельные клапаны не обеспечивают герметичного закрытия прохода.

При подборе регулятора руководствуются номенклатурой ряда регуляторов, выпускаемых промышленностью. Наибольшее распространение для сетевых ГРП получили регуляторы типа РДУК - 2 (универсальные конструкции Казанцева) и РДБК1 (блочные конструкции Казанцева). Данные регуляторы давления состоят из: регулирующего односедельного клапана с мембранным приводом, представляющим собой исполнительный механизм; регулятора управления; дросселей и соединительных трубок. Давление газа на выходе из регулятора зависит от применяемого регулятора управления.

Регуляторы давления выбирают по расчётному максимальному часовому расходу газа при требуемом перепаде давления. При определении пропускной способности регулятора необходимо определить располагаемое давление газа перед регулятором и после него с учетом потерь давления и дополнительных потерь давления в арматуре, фильтре, расходомере и ПЗК, установленных до регулятора давления. Пропускную способность регуляторов рекомендуется принимать на 15 – 20 % больше максимального расчётного расхода газа по [3, п. 5.28].

Д ля очистки газа от механических примесей и пыли применяют фильтры заводского изготовления, в паспортах которых должны указываться их пропускная способность при различных входных рабочих давлениях и потери давления в фильтрах. Фильтрующие материалы должны обеспечивать требуемую очистку газа, не образовывать с ним химических соединений и не разрушаться от постоянного воздействия газа. Наибольшее распространение получили сетчатые и волосяные фильтры.

В ГРП на проход до 50 мм обычно устанавливают сетчатые фильтры, в которых фильтрующим элементом является однослойная плетёная металлическая сетка. Для обеспечения достаточной степени очистки ограничивают скорость газового потока через фильтр, которая характеризуется максимально допустимым перепадом давления в кассете. Этот перепад не должен превышать в процессе эксплуатации по [3, табл. 10] 500 даПа, а после их прочистки и промывки 200 – 250.

Для измерения перепада давления на фильтре применяют дифманометры. Для присоединения дифманометра в корпусе фильтра имеются штуцеры, при отсутствии на фильтре их приваривают к газопроводу за фильтром и перед ним.

Выходное давление из ГРП контролируют предохранительным запорным клапаном (ПЗК) и предохранительно сбросным клапаном (ПСК). ПЗК контролирует верхний и нижний предел, ПСК – только верхний. ПСК настраивают на меньшее давление, чем ПЗК, поэтому он срабатывает первым. Сброс газа в атмосферу осуществляют в том случае, если регулятор давления работает нормально, но при закрытии клапана не обеспечивает герметичность отключения (засорение клапана, износ и т.д.). Если протечка через неплотно закрытый клапан будет превосходить потребление газа, то выходное давление будет расти. Для предотвращения роста давления избыток газа также сбрасывают в атмосферу. Такие ситуации бывают кратковременными, а количество сбрасываемого газа незначительным. Если же регулятор давления отказывает и ПСК сработал, а давление в сети продолжает расти, то такая ситуация является аварийной. В этом случае сработает ПЗК, его клапан перекроет газопровод перед регулятором и прекратит подачу газа потребителям. ПЗК сработает также и при недопустимом снижении давления газа, что может произойти при аварии на газопроводе.

Д ля прекращения подачи газа к потребителям при недопустимом повышении или понижении давления газа за регулирующим устройством применяются предохранительные запорные клапаны (ПЗК) различных конструкций (рычажные, пружинные, с соляноидным приводом и др.), отвечающие приведенным ниже требованиям:

- ПЗК рассчитывают на входное рабочее давление, МПа, по ряду: 0,05; 0,3; 0,6; 1,2; 1,6 с диапазоном срабатывания при повышении давления, МПа, от 0,002 до 0,75, а также с диапазоном срабатывания при понижении давления, МПа, от 0,0003 до 0,03;

- конструкция ПЗК должна исключать самопроизвольное открытие запорного органа без вмешательства обслуживающего персонала;

- точность срабатывания должна составлять, как правило, ±5 % заданных величин контролируемого давления для ПЗК, устанавливаемых в ГРП.

Все типы ПЗК монтируют на газопроводе перед регулятором давления, а импульс выходного давления подводят к мембранной камере ПЗК от контролируемой точки газопровода за регулятором. Устанавливают ПЗК на горизонтальном участке газопровода, чтобы мембрана клапана занимала горизонтальное положение.

Для сброса газа за регулятором в случае кратковременного повышения давления газа сверх установленного должны применяться предохранительные сбросные клапаны (ПСК), которые могут быть мембранными и пружинными. Пружинные ПСК должны быть снабжены устройством для их принудительного открытия. ПСК должны обеспечивать открытие при повышении установленного максимального рабочего давления не более чем на 15 %. ПСК должны быть рассчитаны на входное рабочее давление, МПа, по ряду: от 0,001 до 1,6 с диапазоном срабатывания, МПа, от 0,001 до 1,6.

Г аз среднего давления входит в ГРП и поступает в узел регулирования, в котором оборудование по ходу движения газа располагают в такой последовательности:

- общий запорный орган с ручным управлением для полного отключения ГРП;

- фильтр или группа фильтров с байпасами или без них;

- расходомер (камерная диафрагма с дифманометрами, газовый счетчик). Газовый счетчик может быть установлен после регулятора давления на низкой стороне в зависимости от принятой схемы газоснабжения;

- предохранительный запорный клапан;

- регулятор давления газа;

- предохранительный сбросной клапан (ПСК) после регулятора.

Для бесперебойного снабжения потребителей газом при выходе из строя регулятора давления, замене, ремонте или осмотре оборудования узла предусматривают обводной газопровод (байпас) с ручным регулированием давления. При устройстве байпаса газорегуляторного блока ГРП предусматривается установка последовательно двух отключающих устройств (крана и задвижки) с установкой манометра между ними. Диаметр байпаса должен быть не менее диаметра седла клапана регулятора давления газа.

В ГРП также предусматривают продувочные газопроводы:

- на входном газопроводе – после первого отключающего устройства;

- на байпасе – между двумя отключающими устройствами;

- на участках газопровода — с оборудованием, отключаемым для производства профилактического осмотра и ремонта.

Условный диаметр таких газопроводов должен быть не менее 20 мм.

Условный диаметр сбросного газопровода, отводящего газ от ПСК, должен быть равен условному диаметру выходного патрубка клапана, но не менее 20 мм.

П родувочные и сбросные газопроводы должны иметь минимальное число поворотов. На концах продувочных и сбросных газопроводов предусматривают устройства, исключающие попадание атмосферных осадков в эти газопроводы.

При выборе оборудования ГРП необходимо учитывать:

- рабочее давление газа в газопроводе, к которому подключается объект;

- состав газа, его плотность, температуру точки росы, низшую теплоту сгорания;

- потери давления на трение в газопроводе от места подключения до ввода его в ГРП;

- температурные условия эксплуатации оборудования и приборов КИП ГРП.