ГАЗОВЫЕ СЕТИ
Современные распределительные системы снабжения природным газом представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из газораспределительных станций, газовых сетей различного назначения, газорегуляторных пунктов и установок, систем резервирования и установок для сжигания газа. Каждый из элементов системы газоснабжения имеет свои задачи и особенности.
3.1. Расчётные расходы газа
Для проектирования системы газоснабжения населённого пункта необходимы данные о годовом потреблении природного газа. Это определяется по нормам с учётом перспективы развития потребителей.
Поскольку система газоснабжения имеет высокую стоимость и большую металлоёмкость серьёзное внимание должно быть уделено обоснованию расчётных расходов газа. Эти расходы используются для выбора диаметров газопроводов.
Газовые сети необходимо рассчитывать на максимальные часовые расходы. Расчётный часовой расход газа Qр.ч , м3/ч на хозяйственно-бытовые нужды определяется как доля годового расхода по формуле:
(3.1)
где Ктах - коэффициент часового максимума (переход от Qгод к максимальному часовому расходу газа).
Расчётный часовой расход газа на технологические нужды промышленных и сельхозпредприятий следует определять по данным топливопотребления этих предприятий (с учётом изменения КПД при переходе на газовое топливо). Коэффициент Кmax , представляет собой величину, обратную числу часов в год использования минимума (Ктax = 1/m ). Величина Ктax для промышленных предприятий зависит от вида производства, технологического процесса и числа рабочих смен в сутки.
Для отдельных жилых домов и общественных зданий Qр.ч определяется по сумме номинальных расходов газа газовыми приборами с учётом коэффициента одновременности их действия.
(3.2)
где К0 - коэффициент одновременности; qном - номинальный расход газа прибором, м3/ч; п - число однотипных приборов; х - число типов приборов.
3.2. Расчёт диаметра газопровода и допустимых потерь давления
Пропускная способность газопроводов может приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа.
Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются исходя из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.
Расчет диаметра газопровода следует выполнять, как правило, на компьютере с оптимальным распределением расчетной потери давления между участками сети.
При невозможности или нецелесообразности выполнения расчета на компьютере (отсутствие соответствующей программы, отдельные участки газопроводов и т.п.) гидравлический расчет допускается производить по приведенным ниже формулам или по номограммам (СП-42-101-2003) составленным по этим формулам.
Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давления принимаются в пределах категории давления, принятой для газопровода.
Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) принимаются не более 180 МПа, в том числе в распределительных газопроводах 120 МПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 60 МПа.
Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых предприятий и организаций коммунально-бытового обслуживания принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических характеристик принимаемого к установке газового оборудования, устройств автоматики безопасности и автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.
Падение давления на участке газовой сети можно определять:
· для сетей среднего и высокого давлений по формуле
(3.3)
где PH — абсолютное давление в начале газопровода, МПа; РK — абсолютное давление в конце газопровода, МПа; Р0 = 0,101325 МПа; λ — коэффициент гидравлического трения; l — расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м; d — внутренний диаметр газопровода, см; ρ0 — плотность газа при нормальных условиях, кг/м3; Q0 — расход газа, м3/ч, при нормальных условиях;
· для сетей низкого давления по формуле
(3.4)
где РH — давление в начале газопровода, Па; РK — давление в конце газопровода, λ, l, d, ρ0, Q0 — обозначения те же, что и в предыдущей формуле.
Коэффициент гидравлического трения λ определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса,
(3.5)
где ν — коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с, при нормальных условиях; Q0,, d — обозначения те же, что и в предыдущей формуле, и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию
(3.6)
где Rе — число Рейнольдса; п — 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; d — обозначение то же, что и в предыдущей формуле.
В зависимости от значения Rе коэффициент гидравлического трения λ определяется:
· для ламинарного режима движения газа Rе < 2000
(3.7)
· для критического режима движения газа Rе = 2000—4000
(3.8)
· при Rе > 4000 — в зависимости от выполнения условия (3.6);
· для гидравлически гладкой стенки (неравенство (3.6) справедливо):
· при 4000 < Rе < 100000 по формуле
(3.9)
· при Rе > 100000
(3.10)
· для шероховатых стенок (неравенство (6) несправедливо) при Rе > 4000
(3.11)
где п — обозначение то же, что и в формуле (3.6);d — обозначение то же, что и в формуле (3.4).
Расчетный расход газа на участках распределительных наружных газопроводов низкого давления, имеющих путевые расходы газа, следует определять как сумму транзитного и 0,5 путевого расходов газа на данном участке.
Падение давления в местных сопротивлениях (колена, тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5—10 %.
Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов определяют по формуле
(3.12)
где l — действительная длина газопровода, м; — сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода; d — обозначение то же, что и в формуле (3.4);λ — коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода по формулам (3.7) - (3.11).
Расчет кольцевых сетей газопроводов следует выполнять с увязкой давлений газа в узловых точках расчетных колец. Неувязка потерь давления в кольце допускается до 10 %.
При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не более 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления.
При выполнении гидравлического расчета газопроводов, проведенного по формулам (3.5)—(3.12), а также по различным методикам и программам для электронно-вычислительных машин, составленным на основе этих формул, расчетный внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле
(3.13)
где d — расчетный диаметр, см; А, В, т, т1 — коэффициенты, определяемые потаблицам 3.1 и 3.2 в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода; Q0 — расчетный расход газа, м3/ч, при
нормальных условиях; ΔРУД — удельные потери давления (Па/м — для сетей низкого давления, МПа/м — для сетей среднего и высокого давления), определяемые по формуле
(3.14)
— допустимые потери давления (Па — для сетей низкого давления, МПа/м — для сетей среднего и высокого давления); L — расстояние до самой удаленной точки, м.
Таблица 3.1
Категория сети | А |
Сети низкого давления | 106/(162π2)=626 |
Сети среднего и высокого давления | Р0/(Рт 162π2), P0=0,101325 МПа, Рт — усредненное давление газа (абсолютное) в сети, МПа. |
Таблица 3.2
Материал | В | т | т1 |
Сталь | 0,022 | 2 | |
Полиэтилен | 0,3164 (9πν)0,25 = 0,0446, | 1,75 | 4,75 |
ν — кинематическая вязкость газа при нормальных условиях, м2/с. |
Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда внутренних диаметров трубопроводов: ближайший больший — для стальных газопроводов и ближайший меньший — для полиэтиленовых.
3.3. Расчёт газовых сетей высокого и среднего давления.
3.3.1. Расчёт разветвлённых распределительных газопроводов высокого и среднего давления
Гидравлические режимы работы распределительных газопроводов должны приниматься из условий создания системы, обеспечивающей устойчивость работы всех ГРС, ГРП, горелок в допустимых пределах давления газа.
Расчёт газопроводов сводится к определению необходимых диаметров и к проверке заданных перепадов давления.
Порядок расчёта может быть следующим.
1 . Начальное давление определяется режимом работы ГРС или ГРП, а конечное давление паспортными характеристиками газовых приборов потребителей.
2. Выбирают наиболее удалённые точки разветвлённых газопроводов и определяют общую длину l1 по выбранным
основным направлениям. Каждое направление рассчитывается отдельно.
3. Определяют расчётные расходы газа для каждого участка газопровода Qp.
4. По значениям Qp расчётом или по номограммам СП 42-101-2003 выбирают предварительно диаметры участков, округляя их в большую сторону.
5. Для выбранных стандартных диаметров находят действительные значения перепада давления и затем уточняют PK.
6. Определяют давления, начиная с начала газопровода, т.к. начальное давление ГРС или ГРП известно. Если давление РK действительное значительно больше заданного (более 10 %), то уменьшают диаметры конечных участков основного направления.
7. После определения давлений по данному основному направлению проводят гидравлический расчёт газопроводов-отводов по той же методике, начиная со второго пункта. При этом за начальное давление принимают давление в точке отбора.
3.3.2. Расчёт кольцевых газовых сетей высокого и среднего давления
Все городские сети рассчитывают на заданный перепад давления. Расчётный перепад для сети высокого (среднего) давления определяют из следующих соображений. Начальное давление (Рн) принимают максимальным по СНиП, а конечное давление (Рк) таким, чтобы при максимальной нагрузке сети было обеспечено минимальное допустимое давление газ перед регуляторами на ГРП. Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давлений в абонентском ответвление при максимальной нагрузке и перепада в ГРП. В большинстве случаев перед регуляторами давления достаточно иметь избыточное давление 0,15÷0,20 МПа.
При расчёте кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Стопроцентное обеспечение потребителей газом при отказах элементов системы связано с дополнительными капитальными вложениями.
Максимального эффекта можно добиться при следующей постановке задачи. Ввиду кратковременности аварийных ситуаций следует допускать снижение качества системы при отказах её элементов. Снижение качества оценивают коэффициентом обеспеченности Коб, который зависит от категории потребителей. Объемный расход газа, подаваемого потребителю при аварийном режиме определится из соотношения
(3.15)
где. - расчетный расход газа потребителя, м3/ч.
Коэффициент обеспеченности для коммунально-бытовых потребителей можно принять 0,80÷0,85, для отопительных котельных 0,70÷0,75. После обоснования Коб для всех потребителей определяют необходимый резерв пропускной способности сети.
Сети высокого (среднего) давления обычно состоят из одного кольца и ряда отводов к газорегуляторным пунктам. Расчёт ведут на три режима: нормальный и два аварийных, когда выключается головные участки по обе стороны от точки питания, а движение газа идёт в одном направлении при уменьшенных нагрузках. Диаметры сети принимаются максимальными из двух аварийных режимов.
Порядок расчёта одно кольцевой сети следующий.
1. Производится предварительный расчёт диаметра кольца по формулам раздела 3.2.
2. Выполняется два варианта гидравлического расчёта аварийных режимов. Диаметры участков корректируются так, чтобы давление газа у последнего потребителя на понижалось ниже минимально допустимого значения. Для всех ответвлений рассчитывают диаметры газопроводов на полное использование перепада давления с подачей им газа.
3. Рассчитывают распределение потоков при нормальном режиме и определяют давление во всех узловых точках.
4. Проверяются диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при аварийном гидравлическом режиме. При недостаточности диаметров увеличивают их до необходимых размеров.
3.4. Расчёт газовых сетей низкого давления
3.4.1. Расчёт разветвлённых распределительных газопроводов низкого давления
К городским сетям низкого давления потребителей присоединяют, как правило, непосредственно. Колебания давления газа у потребителей зависят от величины расчётного перепада (∆ ) давления и степени его использования на пути движения газа от точки питания до газового прибора. В зависимости от принятых давлений газа перед бытовыми газовыми приборами устанавливаются максимальные давления газа в распределительных газопроводах после ГРП: 0,003 МПа при номинальном давлении (∆ ) приборов 0,002 МПа и 0,002 МПа при номинальном давлении у приборов 0,0013 МПа.
При расчётах газопроводов целесообразно использовать номограммы, построенные по расчётным формулам (см. приложение Б СП 42-101-2003).
Типовой порядок расчёта газовой сети.
1. Начальное и конечное давление принимают по режиму работы ГРП и по характеристикам газовых приборов.
2. Падение давления в газопроводах низкого давления следует определять в зависимости от Re.
3. Определяют расчётные расходы газа по участкам Qp.,i,.
4. Выбирают наиболее удалённые точки системы и рассчитывают , для каждого направления.
5. Проводится гидравлический расчёт газопроводов с определением диаметра и перепада давлений согласно формул раздела 3.1.2.
С учётом степени шума, создаваемого движением газа в газопроводах низкого давления, скорости движения газа следует принимать не более 7 м/с.
6. ; (3.16)
где - действительная длина газопровода, м; МС - расчётная длина участка местных сопротивлений; - сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода длиной l, м.
7. По номограммам приложения Б СП 42-101-2003 определяют фактические величины перепадов давлений для каждого участка.
8. Определяют суммарные потери давления по всему направлению
и сравнивают их с заданными.
При отклонении от принятой величины более 10 % изменяют диаметр газопроводов, начиная с конечных участков основных направлений.
3.4.2. Расчёт кольцевых газовых сетей низкого давления
Порядок проведения расчётов сети.
1. Выбирают основные направления потоков газа, определяют наиболее удаленные концевые точки.
2. Определяют сосредоточенные и удельные путевые расходы газа для всех контуров газовой сети.
3. Определяют путевые, транзитные и расчётные расходы газа по участкам.
4. Исходя из заданного перепада давления в сети для основных направлений оценивают величины ∆P/ и Qp. Используя формулы раздела 3.2. или номограммы приложения Б СП 42-101-2003, намечают диаметры участков ( ).
5. Определяют перепады давления по участкам газопроводов.
6. Проверяют правильность условия по величине ошибки
.
Если хотя бы в одном контуре имеется ошибка больше 10 %, то необходимо производить перераспределение расходов по этим контурам путём введения поправок
.
Проверяют полноту использования расчётного перепада давления от точки питания до концевых точек.
Дата добавления: 2015-04-21; просмотров: 1658;