Расчет кольцевой сети низкого давления

Пример 9.2.7. Рассчитать кольцевой газопровод низкого давления, показанный на рис. 9.6. Плотность населения 550 чел/га. Удельный расход газа q₀ = 0,09 м³/ч∙чел. Сосредоточенных нагрузок нет. Длина сторон колец и площади застройки жилых кварталов приведены на рис. 9.6. Для газоснабжения используется природный газ. Расчетный перепад давления в сети принят равным ∆р_с = 100 мм вод. ст.

Рис. 9.6. Схема кольцевого газопровода низкого давления

Решение

1. Расчет начинаем с определения удельных путевых расходов для всех участков сети, для чего:

а) разбиваем всю газоснабжаемую территорию на зоны, которые питаются от определенных контуров;

б) рассчитываем максимальные часовые расходы газа для каждой такой зоны, перемножая площадь зоны, плотность населения и удельный расход газа на одного человека;

в) подсчитываем суммарную длину питающего контура;

г) определяем удельные расходы для всех контуров, деля максимальные часовые расходы газа зонами на суммарную длину питающих контуров. Все расчеты сводим в табл. 9.2.3.

Таблица 9.2.2

Удельные путевые расходы для всех питающих контуров сети

2. Составляем расчетную схему (рис. 9.7.) и определяем расчетные расходы газа для всех участков сети. Все расчеты сводим в табл. 9.2.3. Порядок принимаем следующий:

а) разбиваем сеть на участки. При большой длине газопровода между точками пересечений с другими газопроводами разбиваем его на два участка. Это позволит более полно использовать расчетный перепад давления и тем самым сократить расход металла на сеть;

б) назначаем концевые точки в местах, наиболее удаленных от точки питания сети. Направление движения газа выбираем таким, чтобы он подавался потребителям кратчайшим путем и всегда двигался от точки питания, не возвращаясь обратно.

в) вычисляем путевые расходы для всех участков сети;

г) рассчитываем транзитные расходы. Расчет ведем от концевых точек против движения газа к точке питания сети. Если газ доставляется в узел по двум газопроводам, то делим транзитный расход газа между ними примерно пополам. Транзитный расход, передаваемый на параллельный участок, записываем в примечании табл. 9.2.4.

д) определяем расчетные расходы. Участки в таблице записываем в той последовательности, в которой определяем расчетные расходы.

Рис. 9.7. Расчетная схема

Проверяем правильность определения транзитных расходов. Количество газа, поступающего из регуляторной станции, равно

участок 17-18 51+347=398

участок 17-14 34+1555=1589

итого 1987

Полученная величина практически совпадает с расходом газа на всю газоснабжаемую территорию 1988 м³/ч.

3.Производим предварительный расчет, т.е. подбираем диаметры для всех участков, исходя из средних гидравлических уклонов. Потери на местные сопротивления принимаем в 10% линейных, а Р_к=1000 Па, тогда допустимые потери давления на трение составят:

Па.

Диаметры подбираем по таблицам для природного газа.

Вычисляем среднюю удельную потерю давления (гидравлический уклон) для главных направлений движения газа от точки питания до концевых точек. По полученным значениям подбираем диаметры. В рассматриваемом примере за главное направление для колец I и II можно принять путь движения газа от точки 17 до концевой точки 19 по 17-14-13-16-20-19. Общая длина главного направления 100+300+190+200+205=995 м. Средний гидравлический уклон

Па/м.

Для колец III и IV главное направление будет 17-14-13-12-9-6-2-1. Общая длина его 1200 м, а средний гидравлический уклон 0,76 Па/м.

Все расчеты сводим в таблицу 9.2.5. Ошибку δ в кольцах определяем по формуле

В большинстве случаев ошибку в кольцах допускают до 10 %. Поэтому увязывать будем те кольца, у которых ошибка превосходит 10%.

После предварительного распределения расходов и подбора диаметров ошибка более 10% оказалась в кольцах III и IV, которые следует увязывать.

4. Производим увязку III и IV колец. Сначала определяем поправочные расходы .

.

величины берем из графы 9 табл. 9.2.5.

.

Вычисляем поправочные расходы, учитывающие невязки в соседних кольцах, по формуле

Для I и II колец принимаем

и

Поправочные расходы определяем по формуле

=-2,7+3,8=1,1.

Таблица 9.2.3

Определение расчетных расходов газа для участков сети

Ввиду малого значения ΔQ_IV поправочного расхода в кольцо IV не вводим. Производим расчет окончательного распределения расходов, данные расчета записываем в правой части расходов, табл. 9.2.5.

В результате введения поправочного расхода в кольцо III ошибка в кольцах III и IV стала меньше на 10%. Ошибка в кольцах I и II возросла, но тоже не превосходит 10%. При опасении, что после введения поправочного расхода в кольцо III в кольцах I и II ошибка станет больше 10%, следовало бы рассчитать поправочные расходы и для колец I и II.

Если после введения поправочных расходов увязку колец произвести не удалось, нужно вычислить новые поправочные расходы и произвести увязку еще раз.

5. Производим расчет тупиковых участков. При их расчете стремимся использовать весь располагаемый перепад. Все расчеты сводим в табл. 9.2.4. Расчетные расходы берем из табл. 9.2.5. Располагаемые перепады, на которые подбираем диаметры, берем из графы 15 табл. 9.2.5. Располагаемый перепад для участка 2-1 определяем исходя из потерь давления на главном направлении 17-14-13-12-9-6-2-1, которые равны 13+33,4+18+6,4+11,2+12,5=94,5. Располагаемый перепад для участка 2-1 равен 1000-945=56 Па

Диаметр газопроводов принимаем не менее 50 мм.

6. Проверяем степень использования расчетного перепада в сети по главным направлениям. Перепад давления по направлению 17-14-13-12-9-6-2-1 равен 945+57=1002 Па. Перепад давления на направлении 17-14-13-16-20-19 составляет 130+334+200+101+251=1016 Па. Результаты удовлетворительные, пересчета не производим.

Таблица 9.2.4.

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов

№ участков	L	QP	Располагаемые	Dн×S		ΔР	1,1ΔР
ΔР
2-1			5,6	0,056	57×3	0,052	5,2	5,7
6-5			18,1	0,181	60×3	0,177	17,7	19,5
12-11			35,7	0,357	57×3	0,084	8,4	9,2
20-22			25,1	0,167	70×3	0,084	12,6	13,9
21-23			60,3	0,4	57×3	0,253		41,8

Таблица 9.2.5

Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления

	Участки	Предварительное распределение расходов	Поправочные расходы ∆Q, м3/ч	Окончательное распределение расходов
№	номер соседнего кольца	l, м	QP, м3/ч	dн×S, мм	/м ∆P/l мм вод.ст.	∆P, мм вод.ст.	∆P/QP	∆Qуч, м3/ч	QP, м3/ч	/м ∆P/l, мм вод. ст.	∆Р, мм вод.ст.	1,1∆P, мм. вод.ст.
I	17-14 14-12 13-16 16-20 17-18 18-21 21-20	- III II II - - -		-375 -317 -151	299×8 245×7 152×4,5 121×4 180×6 168×6 127×3	0.118 0.106 0.096 0.083 -0.11 -0.116 -0.105	11,8 31,8 18,2 9,2 -16,5 -23,2 -32	0,0075 0,0369 0,081 0,083 0,044 0,0732 0,212		- - - - - -	- - - - - -	- 0,101 - - - - -	11,8 30,3 18,2 9,2 -16,5 -23,2 -32	33,4 10,1 18,2 25,6 35,2
	-	-	-	ошибка		-0,7	0,5376		ошибка 1,1%		0,8	-
II	13-12 12-15 15-19 13-16 16-20 20-19	III - - I I -		-225 -111 -28	194×6 102×2 70×3 152×4,5 121×4,5 70×3	0,092 0,078 0,104 -0,096 -0,083 -0,111	18,4 11,7 20,8 -18,2 -9,2 -22,8	0,044 0,166 0,77 0,081 0,083 0,814		-23 - - - - -	- - - - -	0,082 - - - - -	16,4 11,7 20,8 -18,2 -9,2 -22,8	12,9 22,9 10,1 25,1

				ошибка		0,7	1,958		ошибка 5,2%		2,7	-
III	14-10 10-8 8-7 7-6 14-13 13-12 12-9 9-6	- - IV IV I II - -		-861 -419 -218 -134	219×6 219×6 180×6 133×4 245×7 194×6 159×4,5 133×4	0,09 0,076 0,059 0,075 -0,106 -0,092 -0,072 -0,072	9,0 15,6 13,0 15,0 -31,8 -18,4 -7,2 -14,4	0,0154 0,0287 0,0489 0,1095 0,0369 0,044 0,033 0,174			-838 -396 -195 -111	0,096 0,082 0,069 0,099 -0,101 -0,082 -0,058 -0,051	9,6 16,8 15,2 19,8 -30,3 -16,4 -5,8 -10,2	18,3 18,5 16,7 21,8 33,4 6,4 11,2
		-	-	ошибка		-19,2	0,4904		ошибка -2,1%		-1,3	-
IV	8-4 4-3 3-2 8-7 7-6 6-2	- - - III III -		-266 -137 -58	133×4 114×4 89×3 180×6 133×4 102×3	0,081 0,079 0,056 -0,059 -0,075 -0,057	16,6 15,8 11,2 -13,0 -15,0 -11,4	0,116 0,1735 0,288 0,0489 0,1095 0,197		- - - -23 -23 -	- - - -289 -160 -	- - - -0,069 -0,099 -	16,6 15,8 11,2 -15,2 -19,8 -11,4	18,3 17,4 12,3 16,7 21,8 12,5
	-	-	-	ошибка		4,2	0,9329		ошибка 6,2%		-2,8	-

Задача 9.2.3. Произвести гидравлический расчет кольцевой газовой сети низкого давления при наличии сосредоточенных нагрузок Q₁ и Q₂.

1.Расчитать кольцевую сеть низкого давления постоянного диаметра при следующих исходных данных:

Q₁=100 м³/ч; Q₂=130 м³/ч; q_A=0,6 м³/ч∙м; q_В=0,93 м³/ч∙м; q_С=1,35 м³/ч∙м; l_1-2=30 м; l_2-3=40 м; l_5-3=100 м; l_3-4=60 м; l_5-6=70 м; l_7-1= l_6-7=10 м.

2.Определить коэффициент надёжности данного кольца.

Рис. 9.8. Номограмма газопроводов низкого давления.