На головну

II.3.1 Вибір, обгрунтування і конструювання системи газопостачання 2 сторінка

Розрахункові внутрішні діаметри газопроводів необхідно визначати гідравлічним розрахунком за умови забезпечення надійного газопостачання всіх споживачів у години максимального споживання газу.

Гідравлічний розрахунок газопроводів слід виконувати, як правило, на комп'ютері, з оптимальним розподілом розрахункових втрат тиску між ділянками мережі.

При неможливості або недоцільності виконання розрахунку на комп'ютері (відсутність відповідної програми, окремі ділянки газопроводів і т. П.) Гідравлічний розрахунок допускається виконувати за наведеними нижче формулами або номограммам, складеним за цими формулами (Додатки 9, 10).

Розрахункові втрати тиску в газопроводах високого та середнього тиску слід приймати в межах категорії тиску, прийнятої для газопроводу.

Розрахункові сумарні втрати тиску газу в газопроводах низького тиску (від джерела газопостачання до найбільш віддаленого приладу) слід приймати не більше 180 даПа, в тому числі в розподільних газопроводах - 120 даПа, в газопроводах-вводах і внутрішніх газопроводах - 60 даПа.

Значення розрахункової втрати тиску газу при проектуванні газопроводів усіх тисків для промислових, сільськогосподарських і побутових підприємств і підприємств комунально-побутового обслуговування приймаються в залежності від тиску газу в місці підключення з урахуванням технічних характеристик прийнятого до установки газового обладнання, пристроїв автоматики регулювання технологічного режиму теплових агрегатів.

Падіння тиску на ділянках газової мережі середнього (високого) тиску,  , МПа, визначається за формулою:

 , (34)

де Pн и Pк - Абсолютні тиску газу на початку і в кінці газопроводу, МПа;

Р0 - атмосферний тиск, Р0 = 101,325 кПа;

Q0 - Витрата газу при нормальних умовах, м3/ Ч;

L - Розрахункова довжина газопроводу постійного діаметра, м;

l - коефіцієнт гідравлічного тертя;

r0 - Щільність газу при нормальних умовах, кг / м3;

n - Еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні стінки труби для стали, приймається 0,01;

d - Внутрішній діаметр газопроводу, см.

Для мереж низького тиску - за формулою:

 . (35)

Коефіцієнт гідравлічного тертя, l, слід визначати в залежності від режиму руху газу по газопроводу, що характеризується числом Рейнольдса:

 , (36)

де ? - коефіцієнт кінематичної в'язкості газу, м2/ С, при нормальних умовах.

А також коефіцієнт гідравлічного тертя, l, залежить від гідравлічної гладкості внутрішньої стінки газопроводу, яка визначається за умовою:

 , (37)

де n - Еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні стінки труби, приймається рівною, см, для нових сталевих труб n = 0,01; для колишніх в експлуатації сталевих труб - n = 0,1см; для поліетиленових незалежно від часу експлуатації - n = 0,0007.

Залежно від значення Re коефіцієнт гідравлічного тертя, l, слід визначати:

- Для ламінарного режиму руху газу Re  2000:

 , (38)

- Для критичного режиму руху газу Re = 2000 ? 4000:

 . (39)

При Re> 4000 в залежності від виконання умови (37) для гідравлічно гладкою стінки нерівність (37) справедливо:

- При 4000

 , (40)

- При Rе> 100000:

 , (41)

- Для шорсткуватих стінок нерівність (33) несправедливо при Rе> 4000:

 . (42)

Падіння тиску в місцевих опорах (коліна, трійники, запірна арматура і ін.) Для газорозподільних газопроводів допускається враховувати шляхом збільшення фактичної довжини газопроводу на 5-10%.

Для зовнішніх надземних та внутрішніх газопроводів розрахункову довжину газопроводів, l, М, слід визначати за формулою:

 , (43)

де l1 - Дійсна довжина газопроводу, м;

? - Сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки газопроводу.

При розрахунку внутрішньобудинкових газопроводів низького тиску слід враховувати гідростатичний напір, Нg, ДаПа, який визначається за формулою:

 , (44)

де g - Прискорення вільного падіння, м / с2;

h - Різниця абсолютних відміток початкових і кінцевих ділянок газопроводу, м;

?в - Щільність повітря при нормальних умовах, кг / м3.

Гідравлічний розрахунок кільцевих мереж газопроводів слід виконувати ув'язкою тисків газу в вузлових точках розрахункових кілець. Проблема втрат тиску в кільці допускається до 10%.

При виконанні гідравлічного розрахунку надземних та внутрішніх газопроводів з урахуванням ступеня шуму, створюваного рухом газу, слід приймати швидкості руху газу не більше 7 м / с для газопроводів низького тиску, 15 м / с - для газопроводів середнього тиску, 25 м / с - для газопроводів високого тиску.

При виконанні гідравлічного розрахунку газопроводів за наведеними формулами, а також за різними методиками і програмами для електронно-обчислювальних машин, складеним на основі цих формул, розрахунковий внутрішній діаметр газопроводу слід попередньо визначати за формулою:

 , (45)

де dр - Розрахунковий діаметр, см;

А, В, m, m1 - Коефіцієнти, які визначаються за таблицями 12 та 13 в залежності від категорії мережі (по тиску) і матеріалу газопроводу;

 - Розрахункова витрата газу, приведений до нормальних фізичних умов, м3/ Ч;

Питомі втрати тиску, ?Pуд, Па / м, визначаються за формулою:

 , (46)

де ?Pдоп - Допустимі втрати тиску, Па;

l - Відстань до самої віддаленої точки, м.

Тиск в кінці кожної ділянки, РК. УЧ, Па, розраховуємо за формулою:

 . (47)

Таблиця 12 - Коефіцієнт А для розрахунку діаметра газопроводу

 Категорія мережі А
 Мережі низького тиску  106/ 162 ? 2 = 626
 Мережі середнього і високого тиску Р0/ (Рm162?2) Р0 = 0,101325 МПа

Примітка: Рm - Усереднене тиск газу (абсолютне) в мережі, МПа.

Таблиця 13 - Коефіцієнти В, m, m1 для розрахунку діаметра газопроводу

 матеріал В m m1
 сталь  0,022
 поліетилен  0,3164 (9??)0,25 = 0,0446  1,75  4,75

II.4.2 Гідравлічний розрахунок мереж низького тиску

Міські мережі низького тиску, що розподіляють газ по всій території забудови до побутових і дрібним комунальним підприємствам, являють собою складну по конфігурації систему сполучених кілець, які отримують газ від декількох ГРП і постачають газом численні відгалуження на квартали і відводи до окремих будівель.

При розрахунку таку мережу розбивають на окремі райони за кількістю точок харчування (ГРП), і мережа кожного району розраховують окремо. Розрахунок мережі проводиться в дві стадії. Спочатку розраховують розподільну (вуличну) мережу, потім внутрішньоквартальну розводку.

Завдання проектувальника полягає в тому, щоб вибрати найкращий варіант руху потоків газу і так підібрати діаметри мережі, щоб домогтися наміченого розподілу потоків.

Напрямок руху потоків газу вибирають так, щоб газ від точки харчування подавався до всіх споживачів за найкоротшим шляхом. При цьому діаметри мережі будуть найменшими. Напрямки руху газу вибираються починаючи від точки харчування до периферії. При такому порядку вибору легше уникнути можливості помилок. В результаті виявляються нульові точки - кінцеві точки зустрічі потоків газу, що йдуть у різних напрямках.

Шляхи руху транзитних потоків газу вибирають так, щоб, дотримуючись перша умова, одночасно домагатися якомога більш рівномірного розподілу потоків газу в усіх напрямках. На розрахунковій схемі показують «отcечкі» - точки, через які транзитні витрати газу не проходять. Необхідно також враховувати можливість ув'язування мережі. При розрахунку кожної такої мережі спочатку розраховуються найдовші напрямки від ГРП до нульових точок.

Основні вихідні дані для розрахунку кільцевої газової мережі низького тиску:

1) загальна протяжність мережі,  , М;

2) максимальне годинне споживання газу,  , м3/ Ч;

3) розрахунковий перепад тиску,  , Па (приймається відповідно до варіанта завдання);

4) схема газифікованих кварталів (приймається відповідно до варіанта завдання).

Для наочності розглянемо методику розрахунку кільцевих газових мереж на конкретному прикладі для мікрорайону, зображеного на малюнку 1. Потрібно визначити діаметри газопроводів на всіх ділянках.

Малюнок 1 - Схема розташування газифікованих кварталів


Перш за все викреслюється схема газифікованих кварталів в масштабі, визначаються їх площі і зображується схема газоотдачи кільцевої мережі (див. Малюнок 2). На цій схемі вказуються довжини ділянок мережі, номери кварталів (літерами), площі кварталів і контури (кільця) цифрами.

Малюнок 2 - Схема подачі газу в кільцевої мережі

За схемою подачі газу в кільцевої мережі будується в тому ж масштабі розрахункова схема мережі низького тиску (див. Рис. 3). На цій схемі показуються: приєднання газової мережі низького тиску до ГРП, квартали - римськими літерами (в кружечках), кільця - римськими цифрами (в кружечках), вузли - арабськими цифрами і довжини ділянок газової мережі.

Малюнок 3 - Розрахункова схема кільцевої мережі низького тиску

Розрахунок проводиться в такій послідовності.

1. Визначаються максимальні годинні витрати для кожної зони (кварталу),  , м3/ Ч, по формулі:

 , (48)

де NЖ - чисельність населення кварталу, чол.

Питома витрата газу на одну особу по району забудови, е, м3/ (Ч · чол.), Визначають за формулою:

 , (49)

де  - Годинна витрата мережі низького тиску району забудови, м3/ Ч;

Nрайону - Чисельність населення району забудови, чол.

2. Розраховується сумарна довжина живильного контуру, lК, М, для кожної із зон (кварталів) за формулою:

 , (50)

Наприклад, для кварталу А l = 100 + 200 + 100 = 400 м.

3. Визначаються питомі витрати, qК, м3/ (Ч · м), для кожного контуру за формулою:

 . (51)

Результати розрахунків питомих дорожніх витрат для всіх живлять контурів мережі заносяться в таблицю 14.

Таблиця 14 - Питомі шляхові витрати для всіх живлять контурів кільцевої газової мережі

 №кольца (контуру)  газопостачальних зони  Довжина живлячої контуру,lK , м  Питома шляховий витрата,qK, м3/ Ч м
 Питома витрата газу, е, м3/ (Ч · чол.)  Чисельність населення, Nж, чол.  Витрата газу, QK, м3/ ч
I  1квартал2 квартали т. Д.        
 II          
A          
B          
C          

Сума часових витрат, що припадають на площі всіх кілець,  , Повинна сходитися з годинною витратою газу мережі низького тиску,  . Перевірка: =  , Невязка до 3%.

4. Задається початкове розподіл потоків газу в мережі. Стрілками вказуються напрямки потоків (див. Рис. 3). Спочатку призначаються напрямки руху газу від точки харчування 11 по газопроводах до периферії найкоротшим шляхом. В результаті виходять дві кінцеві точки сходу потоків 3 і 7 і п'ять кінцевих точок тупикових відгалужень: 1, 5, 9, 13, 14. Для підвищення надійності мережі, зокрема для взаємного резервування ділянок, виконуються 2 контури (2-3-4 8-7-6) і контур I (6-7-8-13-12-11-10).

5. Визначаються шляхові витрати для всіх ділянок мережі на основі даних, отриманих в таблиці 13. При цьому питомі витрати для ділянок, що належать двом різним контурам,  , м3/ Ч, підсумовуються, тобто:

 . (52)

Наприклад, для ділянки 6-2: .

6. Дорожні витрати для кожного з ділянок, QП, м3/ Ч, визначаються за формулою:

 . (53)

7. Витрати на початку ділянки, Qj, м3/ Ч, приймаються рівними:

 . (54)

8. Розрахунковий витрата газу на ділянці, Qр, м3/ Ч, який дорівнює:

 . (55)

Результати визначення розрахункових витрат газу заносяться в таблицю 15.

Таблиця 15 - Результати визначення розрахункових витрат газу в контурах кільцевої газової мережі

 № ділянки  Довжина ділянки, li, м  Питома путевойрасход, qi, м3/ Ч м  Витрата газу, м3/ ч
QП  0,5QП QТ QР
             
             
             

Попередні розрахункові витрати по ділянках мережі визначені вірно, якщо відхилення розрахункових витрат на головних ділянках ГРП від максимальної годинної витрати на район не перевищує 10%.

Відхилення розрахункових витрат на головних ділянках ГРП від максимальної годинної витрати на район, ?:

 . (56)

9. Допустимі втрати тиску на тертя з десятивідсотковим запасом на місцеві опори складають:

 . (57)

10. Визначаються питомі втрати тиску на тертя, ?РУД, Па / м, на кожному з напрямків по формулі

 . (58)

11. За номограмі  (Додаток 9) визначаються діаметри для кожного з ділянок мережі  , мм.

Результати розрахунку діаметрів, d, Питомих перепадів тисків, перепадів тисків на ділянках, а також відносин заносяться в таблицю 16 (стовпці 1-9) гідравлічного розрахунку кільцевої мережі.

значення ?Р/L, Qр, ?Р слід записувати зі знаком «+», якщо газ рухається за годинниковою стрілкою, і зі знаком «-», якщо газ рухається проти годинникової стрілки.

Доцільно по ходу розрахунку оцінювати можливість невязки в кільцях і враховувати їх при призначенні діаметрів. Чим точніше буде здійснений попередній підбір діаметрів кільцевої мережі, тим менше праці буде витрачено на ув'язку мережі і подальші розрахунки.

12. Далі визначаємо невязку в кожному кільці, ?к, %, за формулою:

 , (59)

де к - Номер відповідного кільця;

i - Умовний номер ділянки кільця;

n - Кількість всіх ділянок кільця.

якщо  > 10%, то виконуємо гідравлічну ув'язку кілець.


13. Методика гідравлічної ув'язки кілець. Для цього, перш за все, розраховуються перші поправочні кругові витрати для всіх кілець, ?Q', М3/ Ч, по формулі:

 . (60)

14. Розраховуються другі поправочні витрати кілець, ?Q'', М3/ Ч, по формулі:

 . (61)

15. Розраховуються повні кругові поправочні витрати кілець, ?QК, м3/ Ч, по формулі:

 . (62)

16. Визначаються повні поправочні витрати ділянок, що належать до двох суміжних кілець, ?QУЧ, м3/ Ч, по формулі:

 . (63)

17. Визначаються повні поправочні витрати ділянок, що належать одному кільцю, по формулі:

 . (64)

18. Визначаються нові розрахункові витрати на ділянках в першому наближенні (ітерація),  , м3/ Ч, по формулі:

 . (65)

19. За номограмі (Додаток 9)  визначаються в першому наближенні питомі перепади тиску  , Па / м.

20. Визначаються перепади тиску  в першій ітерації для кожного з ділянок за формулою:

 . (66)

21. Визначається нев'язка (помилка) у визначенні тиску. Якщо нев'язка не перевищує 10%, то розрахунок можна обмежити першою итерацией. Якщо нев'язка перевищить 10%, то розрахунки слід продовжити, тобто виконати другу ітерацію.

Результати розрахунку заносяться в таблицю 16 (стовпці 10-19).

Таблиця 16 - Результати гідравлічного розрахунку кільцевої газової мережі

 номер кільця  ділянки  Попередній розподіл витрат
 номер  номер сусіднього кільця l, м d x s, мм Qр, м3/ ч DP / l, Па / м DP, Па DP / Qр, Па · год / м3
                 
                 
                 

Продовження табл. 16

DQI, м3/ ч  перша ітерація DQII, м3/ ч  друга ітерація
Qр, м3/ ч DP / l, Па / м DP, Па DP / Qр, Па ч / м3 Qр, м3/ ч DP / l, Па / м DP, Па DP / Qр, Па · год / м3
                   
                   
                   

II.4.3 Гідравлічний розрахунок мережі високого (середнього) тиску

Газові мережі високого тиску є верхнім ієрархічним рівнем міської системи газопостачання. Для середніх і великих міст їх проектують кільцевими, і тільки для малих міст вони можуть виконуватися у вигляді розгалужених тупикових мереж [21].

Розрахунковий перепад для мереж високого тиску визначають виходячи з таких міркувань. Початковий тиск приймають максимальним згідно [1]. Кінцевий тиск приймають таким, щоб при максимальному навантаженні мережі було забезпечено мінімально допустимий тиск газу перед регуляторами. Величина цього тиску складається з максимального тиску газу перед пальниками, перепаду тисків в абонентському відгалуженні при максимальному навантаженні і перепаду в ГРП. У більшості випадків перед ГРП досить мати надлишковий тиск - приблизно 0,15-0,2 МПа.

При розрахунку кільцевих мереж необхідно залишати резерв тиску для збільшення пропускної здатності системи при аварійних гідравлічних режимах. Прийнятий резерв слід перевіряти розрахунком при виникненні найбільш несприятливих аварійних ситуацій. Такі режими зазвичай виникають при виключенні головних ділянок мережі. Для багатокільцеву мережі несприятливих режимів, які необхідно перевірити розрахунком, може бути кілька.

З огляду на короткочасність аварійних ситуацій слід допускати зниження якості системи при відмовах її елементів. Зниження якості оцінюють коефіцієнтом забезпеченості, Кпро, Який залежить від категорії споживачів.

Мережі високого (середнього) тиску є керованими, до них приєднують обмежене число великих споживачів, режимом подачі газу яких управляє диспетчерська служба.

Наслідком керованості мережі є і особлива постановка задачі розрахунку аварійного гідравлічного режиму, яка полягає в тому, що не тільки в розрахунковому режимі, але і в аварійних ситуаціях вузлові витрати газу є заданими.

Це положення дозволяє вести розрахунок аварійних режимів тими ж методами, якими визначають діаметр газопроводів при розрахунковому режимі. Відмінність полягає лише в тому, що змінюється геометрія мережі: вимикають один або кілька елементів і зменшують вузлові навантаження відповідно до прийнятих Кпро. Можливе зменшення подачі газу обмежена нижньою межею, який встановлюють з міркувань мінімально допустимого тиску газу перед приладами. Це мінімальний тиск визначається мінімальним навантаженням, яку приймають рівною 50% розрахункового значення. Половину норми газоподібного палива будуть отримувати приблизно 20-30% споживачів, причому таке зниження подачі палива істотно не відіб'ється на приготуванні їжі [21].

В основному це буде відбиватися на якості гарячого водопостачання. Як показують дослідження, при зниженні тиску після ГРП можна зменшити максимальний витрата приблизно на 15-20%.

Отже, для комунально-побутових споживачів, приєднаних до мережі низького тиску, коефіцієнт забезпеченості, Кпро, Можна прийняти рівним 0,8-0,85. З огляду на короткочасність аварійних ситуацій і теплоакумулюючу здатність будівель, можна скоротити подачу газу на опалювальні цілі. Кпро для опалювальних котелень можна приймати рівним 0,7-0,75.

значення Кпро для промислових підприємств визначають з таких міркувань. Якщо підприємство має резервну систему постачання паливом, то Кпро = 0. При її відсутності допустиме скорочення подачі газу залежить від скорочення подачі теплоти на опалювальні цілі. Для технологічних потреб скорочувати подачу газу не слід. Таким чином, коефіцієнт Кпро можна визначити для всіх зосереджених споживачів і на їх основі розрахувати аварійні гідравлічні режими. Після обгрунтування коефіцієнтів забезпеченості для всіх споживачів вирішують друге завдання, тобто визначають необхідний резерв пропускної здатності мережі.

Для однокольцевого газопроводу аварійних режимів, що підлягають розрахунку, два: при виключенні головних ділянок зліва і праворуч від точки харчування. Так як при виключенні головних ділянок однокольцевой газопровід перетворюється в тупиковий, то діаметр кільця можна визначити з розрахунку аварійного гідравлічного режиму при лімітований газопостачанні для тупикової лінії. Рекомендується наступний порядок розрахунку однокольцевой газової мережі високого (середнього) тиску:



II.3.1 Вибір, обгрунтування і конструювання системи газопостачання 1 сторінка | II.3.1 Вибір, обгрунтування і конструювання системи газопостачання 3 сторінка

Попова, Н. В. | ББК 38.763.03 я7 | II.3.1 Вибір, обгрунтування і конструювання системи газопостачання 4 сторінка | Вихідні дані для проектування (наукового дослідження) | Вибір вихідних даних |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати