Курсовая: Расчет систем газоснабжения района города

VКЧАС = n ОПТ • V ОПТ (м3 / ч),

VКЧАС = 2 • 1883,52 = 3767,04 (м3 / ч).

9. Типовые схемы ГРП и ГРУ.

Газорегуляторные пункты (ГРП) размещают в отдельно стоящих зда­ниях из

кирпича или железобетонных блоков. Размещение ГРП в насе­ленных пунктах

регламентируется СНиП [2]. На промышленных предпри­ятиях ГРП размещаются на

местах вводов газопроводов на их терри­торию.

Здание ГРП имеет 4 отдельных помещения (рис. 8.1) [10] :

· основное помещение 2, где размещается все газо-регулирующее обо­рудование;

· помещение 3 для контрольно-измерительных приборов;

· помещение 4 для отопительного оборудования с газовым котлом;

· помещение 1 для вводного и выводного газопровода и ручного регу­лирования

давления газа.

В типовом ГРП, изображенном на рис. 8.1 [10] , можно выделить следующие узлы:

· узел ввода-вывода газа с байпасом 7 для ручного регулирования давления газа

после ГРП;

· узел механической очистки газа с фильтром 1;

· узел регулирования давления газа с регулятором 2 и предохранительно-

запорным клапаном 3;

· узел измерения расхода газа с диафрагмой 6 или счётчиком газа.

В помещении для контрольно-измерительных приборов размещаются са­мопишущие

манометры, измеряющие давление газа до и после ГРП, рас­ходомер газа,

дифманометр, измеряющий перепад давления на фильтре. В основном помещении ГРП

устанавливаются показывающие манометры, измеряющие давление газа до и после

ГРП; термометры расширения, измеряющие температуру газа на вводе газа в ГРП и

после узла из­мерения расхода газа.

Аксонометрическая схема газопроводов ГРП изображена на рис. 8.2. [ ] На схеме

в условных изображениях в соответствии с ГОСТ 21.609-83 показаны

трубопроводы, запорная арматура, регуляторы (2), предохрани­тельно-запорные

клапана (З), фильтр (1), гидроэатвор (5), свечи для сброса газа в атмосферу

(10,9,8), диафрагма (6) и байпас (7).

Газопровод от городской сети среднего или высокого давления подходит к ГРП

под землёй. Пройдя фундамент, газопровод поднимается в помещение (1).

Аналогично отводится газ из ГРП. На вводе и выводе газа в ГРП на газопроводе

устанавливается изолирующие фланцы (11).

Газ высокого иди среднего давления проходит в ГРП очистку от механических

примесей в фильтре (1). После фильтра газ направляет­ся к линии

регулирования. Здесь давление газа снижается до необхо­димого и

поддерживается постоянным с помощью регулятора (2). Предох­ранительно-

запорный клапан (3) закрывает линию регулирования в слу­чаях повышения и

понижения давления газа после регулятора более допустимых пределов. Верхний

предел срабатывания клапана составля­ет 120 % от давления, поддерживаемого

регулятором давления. Нижний предел настройки клапана для газопроводов

низкого давления составляет 300 - 3000 Па; для газопроводов среднего давления

- 0,003 - 0,03 МПа.

Предохранительно-сбросной клапан (ПСК) (4) защищает газовую сеть после ГРП от

кратковременного повышения давления в пределах 110 % от величины давления,

поддерживаемого регулятором давления. При срабатывании ПСК избыток газа

выбрасывается в атмосферу через га­зопровод безопасности (9).

В помещении ГРП необходимо поддерживать положительную темпера­туру воздуха не

менее 10 °С. Для этого ГРП оборудуется местной системой отопления или

подключается к системе отопления одного из ближайших зданий.

Для вентиляции ГРП на крыше устанавливается дефлектор, обеспечивающий

трёхкратный воздухообмен в основном помещении ГРП. Входная дверь в основное

помещение ГРП в нижней её части должна иметь щели для прохода воздуха.

Освещение ГРП чаще всего выполняется наружным путем установки источников

направленного света на окнах ГРП. Можно выполнять осве­щение ГРП во

взрывобезопасном исполнении. В любом случае включение освещения ГРП должно

осуществляться снаружи.

Возле здания ГРП оборудуется грозозащита и заземляющий контур.

9.2 Газорегуляторные установки.

Газорегуляторные установки (ГРУ) по своим задачам и принципу работы не

отличаются от ГРП. Основное их отличие от ГРП заключает­ся в том, что ГРУ

можно размещать непосредственно в тех помещени­ях, где используется газ, или

где-то рядом, обеспечивая свободный доступ к ГРУ. Отдельных зданий для ГРУ не

строят. ГРУ обносят заг­радительной сеткой и вывешивают возле ее

предупредительные плака­ты. ГРУ, как правило, сооружаются в производственных

цехах, в котель­ных, у коммунально-бытовых потребителей газа. ГРУ могут

выполняться в металлических шкафах, которые укрепляются на наружных стенах

производственных зданий. Правила размещения ГРУ регламентируются СНиП [2].

На рис. 8.3 [10] изображена аксонометрическая схема типового ГРУ. Зде­сь

приняты следующие обозначения :

1. фильтр для механической очистки газа;

2. стальные задвижки;

3. предохранительно-запорный клапан;

4. регулятор давления;

5.6.чугунные задвижки;

7. предохранительно-сбросной клапан;

8. расходомер газа;

9. самопишущие манометры;

10. показывающие манометры;

11. дифференциальный манометр на фильтре;

12. термометры расширения;

13. футляры;

14. диафрагма;

15. стальные вентили;

16. трехходовые краны;

17. пробковые краны на импульсных линиях;

18.19. пробковые краны.

К помещению, где расположено ГРУ, с точки зрения вентиляции и освещения

предъявляются те же требования, что и для ГРП.

10. Выбор оборудования газорегуляторных пунктов и установок.

Выбор оборудования ГРП и ГРУ начинается с определения типа регулятора

давления газа. После выбора регулятора давления определяются типы

предохранительно-запорных и предохранительно-сбросных клапа­нов. Далее

подбирается фильтр для очистки газа, а затем запорная арматура и контрольно-

измерительные приборы.

10.1 Выбор регулятора давления.

Регулятор давления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого кол-во

газа и поддерживать постоянное давление его независимо от расхода.

Расчётное уравнение для определения пропускной способности регулятора

давления выбираются в зависимости от характера истечения газа через

регулирующий орган.

При докритическом истечении, когда скорость газа при проходе через клапан

регулятора не превышает скорость звука, расчётное уравнение записывается в

виде

VР = 5260 • K V • e • Ö DP • P1 / rО • T • Z

При сверх критическом давлении, когда скорость газа в клапане регулятора

давления превышает скорость звука, расчётное уравнение имеет вид:

VР = 5260 • K V • e КР • P1 • Ö (DP / P1) КР/ rО • T • Z

В формулах:

K V - коэффициент пропускной способности регулятора давления;

e - коэффициент, учитывающий неточность исходной модели для уравнений;

e = 1 - 0,46 • (DP / P1)

e КР = 1 - 0,46 • (DP / P1) КР

DP - перепад давлений в линии регулирования, МПа:

DP = P1 - P2 - DP КР, (МПа),

где P1 - абсолютное давление газа перед ГРП или ГРУ, МПа;

P2 - абсолютное давление газа после ГРП или ГРУ, МПа;

P 1 = 0,15 + 0,1 = 0,25 (МПа),

P 2 = 0,005 + 0,1 = 0,105 (МПа),

DP - потери давлении газа в линии регулирования, обычно равные 0,007 МПа;

(DP / P1) КР = 0,5

e КР = 1 - 0,46 • 0,5 = 0,77

rО = 0,73 -плотность газа при нормальном давлении, кг/м3;

Т - абсолютная температура газа равная 283 К;

Z - коэффициент, учитывающий отклонение свойств газа от свойств

идеального газа (при Р1 £ 1,2 МПа Z = 1).

Расчётный расход VР должен быть больше оптимального расхода

газа через ГРП на 15,20%, то есть:

VР = (1,15 ¸ 1,2) • V ОПТ (м3/ч.),

VР = 1,2 • 1883,52 = 2260,224 (м3/ч.),

Определить режим истечения газа через клапан регулятора можно по соотношению

Р2 / Р1 = 0,105 / 0,25 = 0,42

Если Р2 / Р1 ³ 0,5 , то течение газа

будет докритическим и поэтому следует применять уравнение первое.

Так как Р2 / Р1 < 0,5 , то течение газа будет

сверхкритическим и поэтому следует применять уравнение второе.

Из вышеуказанных уравнений для определения типа регулятора определяем его

коэффициент пропускной способности K V.

K V = V Р / [ 5260 • e КР • P1 • Ö ((DP / P1) КР/ rО • T • Z)]

K V = 2260,224 / [ 5260 • 0,77 • 0,25 • Ö (0,5/ 0,73 • 283 • 1)] = 45,37

Определив K V по таблице 9.1 [ ] выбираем тип регулятора с

K V ближайшим большим значением, чем получен по расчёту.

По расчёту получен K V = 45,37 Ближайший К V

в таблице равен 50 и относится к регулятору РДУ-50. Следовательно, этот

регулятор следует установить в ГРП.

10.2 Выбор предохранительно-запорного клапана.

Промышленность выпускает два типа ПЗК: ПКН и ПКВ. Первый следует применять в

случаях, когда после ГРП или ГРУ поддерживается низкое давление, второй -

среднее. Габариты и тип клапана определяются типом регулятора давления. ПЗК

обычно выбирают с таким же условным диаметром, как и регулятор.

Определен тип регулятора РДУК-50. Этот регулятор имеет условный

диаметр 50 мм. Следовательно, ПЗК будет или ПКН-50.

10.3 Выбор предохранительно-сбросного клапана.

Предохранительно-сбросной клапан подбирается по пропускной спо­собности

регулятора давления. Пропускная способность ПСК должна составлять не менее 10 %

от пропускной способности регулятора давления или не менее пропускной

способности наибольшего из клапанов. Выбираем ПСК-50Н/0,05.

10.4 Выбор фильтра.

Задачей фильтра в ГРП или ГРУ является отчистка от механических примесей. При

этом фильтр должен пропускать весь газовый поток, не превышая допустимую

потерю давления на себе в размере 10000 Па.

Промышленность выпускает два вида газовых фильтров: кассетные с литым

корпусом типа ФВ-100 и ФВ-200; кассетные со сварным корпусом типа ФГ7-50-6;

ФГ9-50-12; ФГ15-100-6; ФГ19-10-12; ФГ36-200-6; ФГ46-200-12; ФГ80-300-6;

ФГ100-300-12.

Первый тип фильтров предназначен для небольших до 3800 м3/ч расходов

газа. Второй тип фильтров предназначен для пропуска больших расходов газа.

Число после ФГ означает пропускную способность фильтра в тысячах кубических

метров в час.

Для подбора фильтра необходимо определить перепад давления газа на нем при

расчетном расходе газа через ГРП или ГРУ.

Для фильтров этот перепад давления определяют по формуле:

DР = 0,1 • DР ГР • ( V Р / V ГР)2 • r О / Р1 (Па),

где DР ГР - паспортное значение перепада давления газа на фильтре, Па;

V ГР - паспортное значение пропускной способности фильтра, м3/ч;

r О - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3;

Р1 - абсолютное давление газа перед фильтром, МПа;

VР - расчетный расход газа через ГРП иди ГРУ, м3/ч.

DР ГР = 10000 (Па), V ГР = 7000 (м3/ч), r О = 0,73 (кг/м3),

За исходный возьмем фильтр ФГ 7 - 50 - 6

DР = 0,1 • 10000 • (2260,224 / 7000)2 • 0,73 / 0,25 = 304,43 (Па),

Перепад для фильтра ГРП не превышает допустимого значения 10000 Па ,

следовательно

выбран фильтр ФГ 7 - 50 - 6.

10.5 Выбор запорной арматуры.

Запорная арматура (задвижки, вентили, пробковые краны), применяются в ГРП и ГРУ

должна быть рассчитана на газовую среду. Главными критериями при выборе

запорной арматуры являются условный диаметр DУ и исполнительное

давление РУ.

Задвижки применяются как с выдвижными, так и с не выдвижными шпинделем.

Первые предпочтительней для надземной установки, вторые - для подземной.

Вентили применяют в тех случаях, когда повышенной потерей давления можно

пренебречь, например, на импульсных линиях.

Пробковые краны имеют значительно меньшее гидравлическое сопротивление, чем

вентили. Их различают по затяжке конической пробки на натяжные и сальниковые,

а по методу присоединения к трубам - на муфтовые и фланцевые.

Материалом для изготовления запорной арматуры служат: углеродистая сталь,

легированная сталь, серый и ковкий чугун, латунь и бронза.

Запорная арматура из серого чугуна применяется при рабочем давлении газа не

более 0,6 МПа. Стальная, латунная и бронзовая при давлении до 1,6 МПа.

Рабочая температура для чугунной и бронзовой арматуры должна быть не ниже -35

С, для стальной не менее -40 С.

На входе газа в ГРП следует применять стальную арматуру, или арматуру из

ковкого чугуна. На выходе из ГРП при низком давлении можно применять арматуру

из серого чугуна. Она дешевле стальной.

Условный диаметр задвижек в ГРП должен соответствовать диаметру газопроводов

на входе и выходе газа. Условный диаметр вентилей и кранов на импульсных

линиях ГРП или ГРУ рекомендуется выбирать равным 20 мм или 15 мм.

11. Конструктивные элементы газопроводов.

На газопроводах применяются следующие конструктивные элементы:

1.трубы;

2.запорно-регулирующая арматура;

3.линзовые компенсаторы;

4.сборники конденсата;

5.футляры;

6.колодцы;

7.опоры и кронштейны для наружных газопроводов;

8.системы защиты подземных газопроводов от коррозии;

9.контрольные пункты для измерения потенциала газопроводов относи­тельно

грунта и определения утечек газа.

Трубы составляют основную часть газопроводов, по ним транспортируется газ к

потребителям. Все соединения труб на газопроводах выполняются только

сварными. Фланцевые соединения допускаются только местах установки запорно-

регулирующей арматуры.

11.1 Трубы.

Для строительства систем газоснабжения следует применять стальные

прямошовные, спиральношовные сварные и бесшовные трубы изготавливаемые из

хорошо свариваемых сталей, содержащих не более 0,25 % углерода, 0,056 % серы

и 0,046 % фосфора. Для газопроводов, например, применяется сталь углеродистая

обыкновенного качества, спокойная, группы В ГОСТ 14637-89 и ГОСТ 16523-89 не

ниже второй категории марок Ст. 2, Ст. 3, а также Ст. 4 при содержании в ней

углерода не более 0,25 %.

А - нормирование (гарантия) механических свойств;

Б - нормирование (гарантия) химического состава;

В - нормирование (гарантия) химического состава и механических свойств;

Г - нормирование (гарантия) химического состава и механических свойств на

термообработанных образцах;

Д - без нормируемых показателей химического состава и механических свойств.

Согласно [2] рекомендуется применять трубы следующих групп пос­тавки:

- при расчетной температуре наружного воздуха до - 40 °С - группу В;

- при температуре - 40 °С и ниже - группы В и Г.

При выборе труб для строительства газопроводов следует применять, как

правило, трубы, изготовленные из более дешевой углеродистой стали по ГОСТ

380-88 или ГОСТ 1050-88.

11.2 Детали газопроводов.

К деталям газопроводов относятся: отводы, переходы, тройники, заглушки.

Отводы устанавливаются в местах поворотов газопроводов на углы 90° , 60° или

45°.

Переходы устанавливаются в местах изменения диаметров газопрово­дов. На

чертежах и схемах их изображают следующим образом

Тройники служат для закрытия и герметизации торцевых частей тупи­ковых

участков газопроводов. Их применяют в местах подключения к газопроводам

потребителей.

Заглушки служат для закрытия и герметизации торцевых частей тупиковых

участков газопроводов. Заглушки представляют собой круг со­ответствующего

диаметра, выполненный из стали тех же марок, что и газопровод. Обозначение

деталей газопроводов приводятся в приложении 4 [10].

12. Гидравлический расчёт газопроводов.

Основная задача гидравлических расчетов заключается в том, чтобы определить

диаметры газопроводов. С точки зрения методов гидравли­ческие расчеты

газопроводов можно разделить на следующие типы:

· расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления;

· расчет тупиковых сетей высокого и среднего давления;

· расчет многокольцевых сетей низкого давления;

· расчет тупиковых сетей низкого давления.

Для проведения гидравлических расчётов необходимо иметь следующие исходные

данные:

· расчетную схему газопровода с указанием на ней номеров и длин участков;

· часовые расходы газа у всех потребителей, подключенных к данной сети;

·допустимые перепады давления газа в сети.

Расчетная схема газопровода составляется в упрощенном виде по плану

газифицируемого района. Все участки газопроводов как бы вып­рямляются и

указываются их полные длины со всеми изгибами и поворотами. Точки

расположения потребителей газа на плаке определяются местами расположения

соответствующих ГРП или ГРУ.

12.1 Гидравлический расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления.

Гидравлический режим работы газопроводов высокого и среднего давления

назначается из условий максимального газопотребления.

Расчёт подобных сетей состоит из трёх этапов:

· расчет в аварийных режимах;

· расчет при нормальном потокораспределении ;

· расчёт ответвлений от кольцевого газопровода.

ГРП

			рис.2. Расчётная схема кольцевого газопровода высокого давления.

Расчетная схема газопровода представлена на рис. 2 . Длины от­дельных участков

указаны в метрах. Номера расчетных участков указа­ны числами в кружках. Расход

газа отдельными потребителями обозначен буквой V и имеет размерность м3

/ч. Места изменения расхода газа на кольце обозначены цифрами 0, 1, 2, ..... , и

т. д.. Источник питания газом (ГРС) подключен к точке 0.

Газопровод высокого давления имеет в начальной точке 0 избыточ­ное давление газа

Р Н =0,6 МПа. Конечное давление газа Р К = 0,15

МПа. Это давление должно поддерживаться у всех потребителей, подключен­ных

к данному кольцу, одинаковым независимо от места их расположе­ния.

В расчетах используется абсолютное давление газа, поэтому расчет­ные Р

Н =0,7 МПа и РК=0,25 МПа. Длины участков переведены

в километры.

Для начало расчёта определяем среднюю удельную разность квадратов давлений:

А СР = (Р2н - Р2к) / 1,1 • å l i

где å l i - сумма длин всех участков по расчётному направлению, км.

Множитель 1,1 означает искусственное увеличение длинны газопровода для

компенсации различных местных сопротивлений (повороты, задвижки, компенсаторы

и т. п.).

Далее, используя среднее значение А СР и расчетный расход

газа на соответствующем участке, по номограмме рис. 11.2 [10] определяем

диаметр газопровода и по нему, используя ту же номограмму, уточняем значе­ние

А для выбранного стандартного диаметра газопровода. Затем по уточненному

значению А и расчетной длине, определяем точное значе­ние разности

Р2н - Р2к на участке. Все расчеты сводят в таблицы.

12.1.1 Расчет в аварийных режимах.

Аварийные режимы работы газопровода наступают тогда, когда откажут в работе

участки газопровода, примыкающие к точке питания 0. В нашем случае это участки

1 и 18. Питание потребителей в аварийных режимах должно осуществляться по

тупиковой сети с условием обязательного поддержания давления газа у последнего

потребителя Р К = 0,25 МПа.

Результаты расчетов сводим в табл. 2 и 3.

Расход газа на участках определяется по формуле:

VР = 0,59 • S (К ОБ i • V i) (м3 / ч),

где К ОБ i - коэффициент обеспеченности различных потребителей газа;

V i - часовой расход газа у соответствующего потребителя, м3 / ч.

Для простоты коэффициент обеспеченности принят равным 0,8 у всех потребителей

газа.

Расчетную длину участков газопровода определяют по уравнению:

l Р = 1,1 • l Г (км),

Средняя удельная разность квадратов давлений в первом аварийном режиме составит:

А СР = (0,72 - 0,252) / 1,1• 6,06 = 0,064 (МПа2 / км),

å l i = 6,06 (км),

Табл. 2.

Отказал участок 1
№ уч.	d У мм	l Р км	V Р м3 / ч	Р2н-Р2к l Р	Р2н-Р2к , МПа2
1	2	3	4	5	6
18	500	0,077	10053,831	0,045	0,003465
17	500	1,848	9849,4501	0,04	0,07392
16	500	0,407	9809,2192	0,04	0,01628
15	500	0,726	9796,579	0,04	0,02904
14	400	0,077	9787,3632	0,19	0,01463
13	400	0,473	9785,6909	0,19	0,08987
12	400	0,253	9745,46	0,18	0,04554
11	250	0,044	2566,8403	0,1	0,0044
10	250	0,121	2554,2002	0,1	0,0121
9	250	0,22	1665,1787	0,053	0,01166
8	250	0,121	1663,5064	0,053	0,006413
7	250	0,176	1459,1257	0,045	0,00792
6	250	0,154	1449,9099	0,045	0,00693
5	250	0,913	1437,2697	0,045	0,041085
4	200	0,451	903,3339	0,045	0,020295
3	150	0,154	901,6616	0,2	0,0308
2	100	0,363	12,64016	0,031	0,011253
		ålР=6,578			å(Р2н-Р2к)=0,425601

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5