Проектирование газораспределительной тупиковой сети среднего давления. летучин курсовая работа. Курсовая работа по дисциплине Газораспределительные системы
 Скачать 1.32 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» Институт леса и природопользования Кафедра ЛиХТ КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Газораспределительные системы» на тему Проектирование газораспределительной тупиковой сети среднего давления Вариант № 2 . Выполнил: обучающийся гр. НД-41 оз. /Летучин А.С./ Проверил: доцент каф. ЛиХТ, к.т.н. Анисимов П.Н. Оценка ________________ Подпись преподавателя _____________ Дата ________________ Йошкар-Ола 2022 г. Оглавление 1. Расчет основных физических и термодинамических свойств природного газа 3 2. Расчет тупиковой сети 6 3. Описание технологической схемы, работы оборудования и компоновка ГРП. 10 4. Выбор основного оборудования газорегуляторного пункта (ГРП) 13 4.1. Выбор регулятора давления 13 4.3. Выбор фильтра газового 18 Заключение 19 Произведен расчет основных физических и термодинамических свойств природного газа. Физические свойства природного газа при нормальных условиях равны: 19 Литература 20 Приложения 21 Приложение А 21 Приложение Б 22 Приложение В 23 Приложение Г 24 Приложение Д 25 1. Расчет основных физических и термодинамических свойств природного газа Рассчитать физические свойства природного газа при нормальных условиях (ρ, μсм, Ткрсм, Ркрсм, Rсм , zсм)
1) Среднемолекулярная масса газовой смеси, являющаяся суммой молярных составляющих  μсм =16,61 кг/кмоль. 2) Газовая постоянная R=8314/ μсм=8314/16,61=500,5 Дж/(кг·К) 3) Плотность природного газа при нормальных условиях (Р0 = 760 мм рт.ст. = 1,033 кгс/см2 = 101325 Па = 0,1013 МПа; Т0 = =273,15 К)  ρ0=0,74 кг/м3. 4) Псевдокритические параметры многокомпонентной газовой смеси Псевдокритическая температура Тпк (к) определяется как сумма молярных составляющих критических температур  Ткрсм=193,62 К, Величина псевдокритического давления Рпкр (МПа) вычисляется по формуле:  Ркрсм=4,590 МПа. 5) Псевдокритические параметры многокомпонентной газовой смеси необходимы для определения коэффициента сжимаемости газа Z, который зависит от величин приведенного давления Рпр=Р/Рпкр и приведенной температуры Тпр=Т/Тпкр и определяется:   ;   Используя номограмму для оценки коэффициента сжимаемости природного газа z при объемном содержании метана в природном газе не менее 90% - Приложение Б, определим z По номограмме z ≈ 0,99 Таким образом получим: μсм =16,61 кг/кмоль; Rсм=500,5 Дж/(кг·К); ρ0=0,74 кг/м3; Ткрсм=193,62 К; Ркрсм=4,590 МПа; Zсм=0,996. 2. Расчет тупиковой сети Рассчитать тупиковую разветвленную сеть среднего давления. Рабочее давление газа на входе в ГРС составляет 5,5 МПа. Избыточное давление в начале сети (после ГРС) Pн= 0,3 MПа, перед потребителем (ГРП или ШРП предприятия – потребителя газа) не менее Pк=0,05 МПа (исходя из требований устойчивой работы регуляторов давления на ГРП). Расходы газа потребителями:
Расчетная схема сети  Длина участков по плану: участок: 0-1 -950 м 1-2 - 250 м 2-3 - 300 м 3-4 - 140 м 4-5 - 200 м 5-6 - 850 м Отводы: 1-7 - 320 м 3-9 - 420 м 5-13 - 370 м Ответвление: 2-8 - 250 м 4-10 - 200 м 10-11 - 280 м Отвод от ответвления: 10-12 - 250 м Порядок расчета: Определим расчетные длины участков сети с учетом 10%-ой надбавки на местные сопротивления, т.е. Lp=1,1L. Определим расчетные расходы газа Qp по участкам сети, начиная с конечного участка. Выделим главное направление. Перейдем от избыточного давления к абсолютному. Для главного направления рассчитаем  .Для каждого участка главного направления по значению Аср и Qp выберем диаметр участка по номограмме для расчета газопроводов высокого и среднего давления (Приложения В и Г). Уточним внутренний диаметр трубы (с использованием сортамента трубопроводов, выпускаемых промышленностью, к примеру, сортамент стальных электросварных прямошовных труб ГОСТ 10704-91.) Параметр Аср не всегда соответствует точному диаметру при заданном расходе, следовательно, этот параметр необходимо уточнить, т.е. зная Qp для выбранного стандартного диаметра трубопровода определим уточненное значение Аут. Зная Рн и Аут рассчитаем Рк по формуле  Таблица 1. Результаты расчета тупиковой сети
3. Описание технологической схемы, работы оборудования и компоновка ГРП.  ГРП выполняют с двумя линиями редуцирования. При наличии 2х линий редуцирования используется как правило одна линия. 2я линия вводится в действие на случай ремонта основной линии, либо в летний период. 1-кран шаровой КШ-50, 2-фильтр типа ФГ, 3-кран шаровой КШ-20, 4-входной манометр, 5-водяной манометр, 6- регулятор давления газа со встроенным ПЗК, 7- кран шаровой КШ015, 8- счетчик газовый, 9- регулятор давления газа РГКГ-1-1,2 со встроенным ПЗК; 10-газогорелочной устройство, 11- клапан (предохранительный сбросной) ПСК, 12-сбросная свеча. На схеме показана последовательность действия: 1. Газ проходит через фильтр (2), который служит для очистки газа от механических примесей, дифманометр, устанавливаемый у фильтра (показывает степень загрязнения фильтра) 2. Газовый счетчик показывает часовой расход газа. 3. Газ по трубопроводу попадает на регулятор давления, в который встроен предохранительный запорный клапан(ПЗК), регулятор служит для понижения давления газа до требуемого замеряя манометром 5 давление после себя. 4. В случае превышения давления до +15% (замер получен манометром 5) от Рраб в ГРП предусматривается установка ПСК, который сбрасывает газ в атмосферу газ. ПСК устанавливается на газопроводе с выходным давлением. ПСК получает сигнал от манометра 5 по средствам импульсного давления Римп. 5. Горелочной устройство, которое используется как воздухонагреватель для поддержания температуры не ниже 5 градусов в зимний период, устанавливается на высоком или среднем давлении в ГРП. Т.к. горелки работают на низком давлении, перед газогорелочным устройством устанавливают регулятор давления. ПЗК контролируют верхние и нижние пределы давления газа, а ПСК только верхний. Причем сначала срабатывает ПСК, поэтому его настраивают на меньшее давление, чем ПЗК. В данной схеме работает одна основная линия редуцирования. Вторую линию запускают на случай аварии, ремонтных работ и в летний период. Предохранительно-запорные клапаны. ГРП помимо регуляторов давления комплектуются также вспомогательными устройствами и оборудованием: 1) ПЗК (предохранительно запорный клапан). 2) ПСК (предохранительно сбросной клапан). 3) фильтр для очистки газа с двумя манометрами или с одним дифманометром. 4)сбросные свечи. 5)приборы КИП и автоматики. ПЗК устанавливается перед регулятором давления либо встроен в сам регулятор давления. ПЗК –запорный клапан, обустроенный мембранной головкой. ПЗК контролируют верхние и нижние пределы давления газа. ПСК сбрасывает в случае скачков давления на +-15%. ПЗК в случае превышения давления на заданную величину полностью перекрывает подачу газа потребителям. Сбросные предохранительные устройства. ПСК обеспечивает сброс избыточного количества газа в атмосферу. ПСК монтируют на отводящем патрубке газопровода конечного давления, а выходной штуцер подключают к отдельной свече. Для защиты газопроводов от повышения давления газа часть газа сбрасывают в небольших количествах в атмосферу и в отличие от запорных клапанов предохранительные устройства не прекращают подачу газа потребителю. Газовые фильтры. Для очистки газа от механических примесей и предотвращения засорения импульсных трубок, дроссельных отверстий, а также износа запорной арматуры в ГРП, ГРУ устанавливается газовые фильтры. Газовые фильтры устанавливаются по ходу движения газа на высокой или средней стороне до ПЗК и регулятора давления.  Для того, чтобы узнать степень загрязнённости фильтра, до и после фильтра на газопроводе устанавливают манометры либо дифманометры, которые оборудуют 3-ёх ходовыми кранами. По перепаду давлений судят о степени загрязнённости фильтра. Фильтры в ГРП устанавливают либо сетчатые, либо волосяные. Наибольшее распространение получили волосяные фильтры. Газ проходит через фильтрующий блок, очищаясь от механических примесей, которые либо оседают на дне фильтра, либо попадают в пространство между кассетой фильтра и его крышкой. Сетчатые фильтры отличаются повышенной тонкостью и интенсивностью очистки. В процессе эксплуатации по мере засорения фильтра тонкость сетки повышается, уменьшая пропускную способность.Фильтрующая способность волосяных фильтров наоборот уменьшается в процессе эксплуатации вследствие того, что частицы фильтрующего материала уносятся вместе с газом. При периодической очистке такие фильтры необходимо встряхивать. Контрольно измерительные приборы и автоматика. В ГРП для регулирования производственного процесса и измерения параметров газа применяют следующие КИП: 1) термометры замеряющие температуру газа. 2) показывающие, регулирующие, самопишущие манометры. 3) приборы для регистрации перепадов давлений на скоростных расходомерах. 4) приборы учёта расхода газа. КИП устанавливаются либо непосредственно на место замера, либо выводятся на специальный приборный щиток. 4. Выбор основного оборудования газорегуляторного пункта (ГРП) 4.1. Выбор регулятора давления Для расчета параметров и выбора регулятора давления необходимы следующие данные: Избыточное давление на входе в узел редуцирования Рнач=0,309 МПа Избыточное давление после узла редуцирования Ркон=0,1063 МПа; Суммарный объемный расход газа Q=1400 м3/ч Порядок расчета: 1.Определим абсолютные давления газа на входе и выходе ГРП Pl = Рнач + Р6ар = 0,309 + 0,1013 = 0,4103 МПа; Р2= Ркон + Р6ар = 0,1063 + 0,1013 = 0,2076 МПа. 2. Принимая потери давления газа на местных сопротивлениях (кранах, фильтре, предохранительном клапане, соединительных трубопроводах) равными ΔPм.c.= 5000 Па, рассчитаем перепад давления газа на клапане регулятора давления ΔP= P1-ΔPм.c.- P2 =0,309-0,005-0,1063=0,1977 МПа Определим режим течения газа через клапан регулятора давления Так как выражение  >0,5, то расчет коэффициента пропускной способности произведём по формуле: Если расход задается объемный в м3/ч, давление в МПа, а плотность в кг/м3, то:  4. По таблице Приложения Д подбираем регулятор давления РДУК-2-100-70 с kv =108 и проверяем запас пропускной способности  Запас пропускной способности выбранного регулятора давления составляет Δ = (2585-1750)/1750·100% = 53,4 % , что соответствует СП 62.13330.2011, который требует, чтобы пропускная способность регулятора давления газа была на 15-20% больше максимального расчетного расхода газа. Для устойчивой работы регулятора давления необходимо, чтобы расход газа через него был в интервале от 10 до 85 % от пропускной способности регулятора, т. е.:  1750/2585=67,6% Полученный результат попадает в данное процентное соотношение, это означает, что регулятор давления работает устойчиво. 4.2. Выбор предохранительного запорного и сбросного устройства Газорегуляторные пункты и установки, а также газоиспользующие установки могут надежно и безопасно работать только в том случае, если они оборудованы вспомогательными устройствами, к которым относятся предохранительные запорные (ПЗУ) и предохранительные пружинные сбросные устройства (ПСУ), предназначенные для предотвращения чрезмерного повышения или понижения давления поступающего в газопроводы газа. В ГРП (ГРУ) ПЗУ устанавливают на газопроводе перед регулятором давления, а ПСУ — за регуляторами давления. Предохранительные запорные устройства типа ПКН (ПКВ). Они являются полуавтоматическими запорными устройствами, предназначенными для герметичного отключения подачи неагрессивных газов. Устройство автоматически закрывается при выходе контролируемого давления за установленные верхний или нижний пределы, а открывается только вручную. Самопроизвольное открытие исключено. Изготавливают предохранительные запорные устройства следующих модификаций: ПКН — низкого контролируемого давления и ПКВ — высокого. Обе модификации рассчитаны на давление в корпусе 0,6, максимально до 1,2 МПа. Диапазон настройки для ПКВ от 0,03 до 0,65 МПа при повышении давления и от 300 до 30 000 Па при понижении его; для ПКН от 1000 дс 60 000 Па при повышении давления и от 300 до 3000 Па при понижении.  По характеристикам подходит клапан ПКВ-100. Для нормальной работы прибор монтируют в вертикальном положении. Следовательно, при повышении давления в газопроводе сверх контролируемого клапан открывается незначительно, объем сбрасываемого в атмосферу газа при этом очень мал и давление в газопроводе продолжает расти. Лишь при достаточно значительном повышении давления сверх контролируемого клапан открывается полностью. Это приводит зачастую к росту давления газа до недопустимых значений.  По характеристикам подходит клапан ПСК-50С/125. 4.3. Выбор фильтра газового Если плотность газа ρ, расчетный перепад ΔР и абсолютное входное давление Р отличаются от табличных (ρт=0,73 кг/м3, ΔРт, Рт), то пропускную способность можно определить по формуле:  .
В нашем случае плотность газа при нормальных условиях ρо=0,727 кг/м3 отличается от табличного значения ρт=0,73 кг/м3. Также отличается входное абсолютное давление газа (0,2523 МПа) от табличного 0,2 МПа. Уточним пропускную способность фильтра ФВ-200  Таким образом, по характеристикам подходит фильтр ФВ-200. Заключение Произведен расчет основных физических и термодинамических свойств природного газа. Физические свойства природного газа при нормальных условиях равны: μсм =16,61 кг/кмоль; Rсм=500,5 Дж/(кг·К); ρ0=0,74 кг/м3; Ткрсм=193,62 К; Ркрсм=4,590 МПа; Zсм=0,996. Произведен расчет тупиковой разветвленной сети среднего давления. Основное оборудования газорегуляторного пункта (ГРП): Регулятор давления РДУК-2-100-70 Клапан ПКВ-100 Клапан ПСК-50С/125 Фильтр ФВ-200 Литература 1. О.С. Босюк, И.В. Орехова «Проектирование и эксплуатация газораспределительных систем»: учебное пособие. РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. Москва. 2008. 2. СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы». 3. ГОСТ 30319.2-2015 «Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о плотности при стандартных условиях и содержании азота и диоксида углерода». 4. СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы». 5. ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент». Приложения Приложение А
Приложение Б  Приложение В Номограмма для определения потерь давления в газопроводах низкого давления  Приложение Г Номограмма для определения потерь давления в газопроводах высокого и среднего давления  Приложение Д Коэффициент пропускной способности Кv регуляторов давления
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
