Расчет тупиковых сетей газоснабжения

Гидравлический расчет тупиковой сети газоснабжения включает в себя:

а) Трассировку сети – определение способа прокладки газопровода, нанесение сети на генплан территории, определение геометрических параметров сети (длины участков, углы поворота, ответвления, отметки высот)

б) Определение узловых и путевых расходов газа для каждого участка газораспределительной сети

в) Подбор диаметров трубопроводов

г) Определение давления в узловых точках

д) Увязку ответвлений сети газораспределения

Основные зависимости, используемые для гидравлического расчета приняты из СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных сетей из металлических и полимерных труб». Методика расчета и пример взяты из учебника Ионина А.А. «Газоснабжение» с переработкой, заключающейся в изменении для соответствия СП способа определения узловых расходов газа и последующем пересчете результатов расчета.

I. Составление схемы газоснабжения с нанесением длин участков

Рис. 1. Пример схемы тупиковой разветвленной сети

II. Составление задания на расчет тупиковой разветвленной газовой сети

Задание включает в себя сведения:

· общая протяженность газораспределительной сети Σl, [м]

· максимальное часовое потребление газа Q, [м³/ч]

· расчетный перепад давления ΔP, [Па]

· топология сети (значения координат начала и конца участков сети)

· длина участков сети l, [м]

III. Алгоритм расчета (с использованием ЭВМ):

1. Определение удельного часового расхода q [м³/(ч•м)], отнесенный к 1 м распределительной сети

общая протяженность сети Σl=2600м, максимальное часовое потребление газа Q_Σ=960м³/ч

м³/(ч•м)

2. Определение путевого расхода для каждого участка сети

q_пут=q_уд•l_уч

Опредедяем путевой расход на участке путем умножения удельного часового расхода на 1 м сети на длину участка сети. Например, для участка 1-2:

q_пут=0,37•190=69,9 м³/ч

3. Путевой расход каждого участка разделяем на два сосредоточенных узловых расхода. В начальный и в конечный узел помещаем по 50% путевого расхода

Q_нач=0,5•q_пут

Q_кон=0,5•q_пут

Ниже приведена таблица, содержащая номера участков и их начальные и конечные точки, длины получившихся участков, вычисленные путевые расходы на участках, в их начальных и конечных точках:

4. Определение узловых расходов газа путем сложения конечных и начальных расходов для участков, входящих и исходящих из узла соотвественно. В результате мы получим не распределенный по длине расход газа, а сосредоточенный в узлах. При этом на самом участке газопровода будет постоянный расход, что позволит в дальнейшем определить диаметр трубопровода.

Например, узел 1: 35,2+14,8+37=87 м³/ч

Узел 5: 25,8+19,3=45,1 м³/ч

Составляем таблицу узловых расходов:

Проверяем: сумма узловых расходов должна быть равна максимальному часовому потреблению.

5. Определение расчетных расходов газа q для всех участков сети. Составим таблицу:

Проверяем для узла 1: 660,6+177,8+37+87 ≈ 960

6. Определяем самый протяженный путь L [м] от начала до конечной точки газопровода, подбор диаметров трубопровода начинаем именно для этих участков сети газораспределения

В нашем случае это 1-2-3-4-5-6-7-8-9, Σl=1025м

7. Потери на местные сопротивления принимаем равными 10% линейных. Определяем расчетные удельные потери давления для участков ΔP_уд, [Па/м]

Па/м

8. Предварительный подбор диаметров участков сети

, где

· d_p — расчетный диаметр [см]

· А, В, m, m1 — коэффициенты, определяемые по таблицам 6 и 7 СП 42-101-2003 в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода

· — расчетный расход газа, м³/ч, при нормальных условиях;

· ΔP_уд — удельные потери давления (Па/м — для сетей низкого давления, МПа/м — для сетей среднего и высокого давления)

Таблица 6

Категория сети	А
сеть низкого давления	106/(162•p2) = 626
сеть среднего и высокого давления	P0 = 0,101325 МПа, Pm — усредненное давление газа (абсолютное) в сети, МПа

Таблица 7

Материал	В	m	m1
сталь	0,022
полиэтилен	v – кинематическая вязкость газа при нормальных условиях, м2/с	1,75	4,75

9. Подбираем диаметры непосредственно от участка к участку. Так как расчет ведется на ЭВМ, то преобразуем формулы из СП 42-101-2003:

г) Для среднего и высокого давления:

где

Р_н — абсолютное давление в начале газопровода, МПа;

Р_к — абсолютное давление в конце газопровода, МПа;

Р₀ = 0,101325 МПа;

— коэффициент гидравлического трения;

l — расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d — внутренний диаметр газопровода, см;

— плотность газа при нормальных условиях, кг/м3;

Q₀ — расход газа, м3/ч, при нормальных условиях;

Отсюда [см].

д) Для низкого давления:

где

Р_н — избыточное давление в начале газопровода, Па;

Р_к — избыточное давление в конце газопровода, Па;

Отсюда [см].

Разница начального и конечного давления есть потеря давления на участке, определяемая как произведение удельных потерь давления, высчитанных в пункте 7, и длины участка сети газораспределения:

Р_н – Р_к = ΔР_уч = ΔР_уд•l_уч

Упростим формулу для низкого давления:

[см].

10. Принимается ближайший по ГОСТ диаметр, после чего рассчитываются потери на участке ΔP, рассчитывается степень использования расчетного перепада:

Если ошибка больше 0,1, тогда выбирают диаметр с большими потерями давления (уменьшают диаметр)

11. Определяем узловые давления, последовательно вычитая из давления в начальной точке потери на участках сети, например для точки 2 давление P₂=P₁-ΔP_1-2

12. Рассматриваем по очереди все ответвления от магистральной ветки. Расчетный перепад давления на ответвлении ΔP_доп высчитывается как разность начального расчетного перепада давления и потерь давления на участках магистрали до точки ответвления

IV. Для сокращения времени расчета и возможности контроля получаемых значений на каждом этапе рекомендуется пользовать программой Microsoft Excel и предоставлять результаты расчета в табличном виде (в примере взяты стальные водогазопроводные трубы по ГОСТ 10705-80 из стали марки 8, 10, 15, 20 по ГОСТ 1050-88):

Вопросы для самопроверки

18. Состав задания на расчет тупикового газопровода

19. Расчет узловых расходов через путевые расходы на участках

20. Определение расчетных потерь давления

21. Предварительный подбор диаметров газопровода

22. Определение степени использования расчетного перепада

23. Увязка потерь давления в ответвлениях с магистральным газопроводом

Б2Л11 СГРГП

Лекция 11