Гидравлический расчёт газопроводов низкого и среднего давления, расчет внутридомового газопровода. Определение количества газорегуляторных пунктов, подбор оборудования. Разработка схемы автоматического регулирования ГРП разделе управления системами.
Аннотация к работе
Природный газ подается в города и поселки по магистральным газопроводам, начинающимся от мест добычи газа (газовых месторождений) и заканчивающихся у газораспределительных станций (ГРС), расположенных возле городов и поселков. Для снабжения газом всех потребителей на территории городов строится распределительная газовая сеть, оборудуются газорегуляторные пункты или установки (ГРП и ГРУ), сооружаются необходимые для эксплуатации газопроводов контрольные пункты и другое оборудование. Проектом рассматривается строительство газопровода высокого давления II категории от точки подключения до ГГРП «Новый город» из стальных труб ГОСТ10704-91*/В10 ГОСТ 10705-80 в заводской изоляции из экструдированного полиэтилена по ГОСТ1390-002-01297858-96 и газопровода среднего давления 0,3МПА из труб ПЭ80 ГАЗ SDR11-по ГОСТ Р 50838-95* на закольцовку с микрорайоном «Восточный» и внутрирайонный газопровод жилого района «Новый город». Расчет расхода газа на бытовые, коммунальные, общественные нужды представляет собой сложную задачу, так как количество газа, расходуемого этими потребителями, зависит от ряда факторов: газооборудования городских учреждений и предприятий, степени обслуживания населения этими учреждениями и предприятиями, охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением и от климатических условий. С учетом степени охвата газоснабжением квартир у1, количество жителей N1 на 1000 чел. городского населения, пользующихся газом, для различных групп квартир определяется выражением: Зная число людей, пользующихся газом, по нормам определяем годовой расход газа.
Введение
Развитие газовой промышленности и газоснабжения городов, поселков промышленных предприятий на базе природных газов в России началось в середине 40-ых годов. Пуск газопровода Саратов - Москва явился началом широкой газификации страны. За прошедший период газовая промышленность превратилась в важную отрасль народного хозяйства, а газотранспортные системы - в крупные топливоснабжающие системы страны.
Базой для широкого развития газовой промышленности являются значительные запасы природного газа, которые в результате успешно проводимых геологических работ непрерывно возрастают.
Совершенствование, интенсификация и автоматизация технологических процессов приводят к необходимости повысить качество расходуемых теплоносителей. В наибольшей мере по сравнению с другими видами топлива этим требованиям удовлетворяет природный газ.
Рациональное использование газового топлива с наибольшей реализацией его технологических достоинств позволяет получить значительный эффект экономический, который связан с повышением КПД агрегатов и сокращением расхода топлива, более легким регулированием температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве печей и установок, в результате чего удается значительно повысить интенсивность производства и качество получаемой продукции. Применение газа для промышленных установок, в результате чего удается значительно, улучшать условия труда и способствовать росту его производительности. Исследования показали, что использование природного газа в промышленности позволяет осуществлять принципиально новые, прогрессивные и экономически эффективные технологические процессы.
Из анализа достоинств природного газа следует, что применение его в качестве топлива позволяет значительно улучшить условия быта населения, повысить санитарно - гигиенический уровень производства и оздоровить воздушный бассейн в городах и промышленных центрах.
Природный газ подается в города и поселки по магистральным газопроводам, начинающимся от мест добычи газа (газовых месторождений) и заканчивающихся у газораспределительных станций (ГРС), расположенных возле городов и поселков.
Для снабжения газом всех потребителей на территории городов строится распределительная газовая сеть, оборудуются газорегуляторные пункты или установки (ГРП и ГРУ), сооружаются необходимые для эксплуатации газопроводов контрольные пункты и другое оборудование.
На территории городов и поселков газопроводы прокладываются только под землей.
На территории промышленных предприятий и тепловых электростанций газопроводы прокладываются над землей на отдельно стоящих опорах, по эстакадам, а также по стенам и крышам производственных зданий.
Прокладку газопроводов выполняют в соответствии с требованиями СНИП. Природный газ используется населением для сжигания в бытовых газовых приборах: плитах, водяных газовых нагревателях, в отопительных котлах
На предприятиях коммунально-бытового обслуживания населения газ используется для получения горячей воды и пара, выпечки хлеба, приготовления пищи в столовых и ресторанах, отопления помещений.
В лечебных учреждениях природный газ используется для санитарной обработки, приготовления горячей воды, для приготовления пищи.
На промышленных предприятиях газ сжигают в первую очередь в котлах и промышленных печах. Его также используют в технологических процессах для тепловой обработки изделий, выпускаемых предприятием.
В сельском хозяйстве природный газ используется для приготовления корма животным, для обогрева сельскохозяйственных зданий, в производственных мастерских.
При проектировании газовых сетей городов и поселков приходится решать следующие вопросы: - определить всех потребителей газа на газифицируемой территории;
- определить расход газа для каждого потребителя;
- определить места прокладки распределительных газопроводов;
- определить диаметры всех газопроводов;
- подобрать оборудование для всех ГРП и ГРУ и определить места их расположения;
- подобрать всю запорную арматуру (задвижки, краны, вентили);
- определить места установки контрольных трубок и электродов для контроля за состоянием газопроводов время их эксплуатации;
- разработать способы прокладки газопроводов при их пересечении с другими коммуникациями (дорогами, теплотрассами, реками, оврагами и т.п.);
- определить сметную стоимость строительства газопроводов и всех сооружений на них;
- разобрать мероприятия для безопасной эксплуатации газопроводов.
1. Технологическая часть
1.1 Общая часть
Основания для разработки рабочего проекта
Проект разработан на основании документов, перечисленных в приложении к проекту, и в соответствии с требованиями: СНИП 42-01-2002 «Газораспределительные системы»;
СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб»;
СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб»;
СП 42-103-2003 «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов»;
СНИП 2.07.01-89 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений»;
СНИП 23-01-99* «Строительная климатология»;
ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления»;
В проекте использованы материалы инженерно-строительных изысканий, выполненные ГУП ЧР «ЧУВАШГИИЗ» г. Чебоксары в ноябре 2006 г-марте 2007г. Технический отчет «Инженерно-геологические и топогеодезические изыскания на газопровод и водопровод к жилому району «Новый город» Заказ 7919".
Данным проектом предусматривается строительство распределительных газопроводов высокого давления 0,6 МПА к жилому району «Новый город» г. Чебоксары, головного газорегуляторного пункта (ГГРП), газопровода среднего давления 0,3МПА для закольцовки с существующими сетями газоснабжения мкр. Восточный г. Чебоксары, а также внутриквартальные газопроводы среднего давления жилого района «Новый город». Газопроводы предназначены для снабжения природным газом потребителей жилого района «Новый город», на нужды приготовления пищи населением, отопление, вентиляция и горячее водоснабжение общественных и жилых зданий района.
Стальной газопровод высокого давления II категории проходит от точки врезки в существующий газопровод завода «Промтракторов», параллельно за пределами охранной зоны линий ВЛ , на восток по не застроенной территории, где имеется несколько оврагов с заболоченными участками, в районе городской свалки трасса газопровода поворачивает на север и проходит по землям СХПК «Кадыковский» и Синьяльского сельского поселения, пересекает автодорогу «Вятка», заканчивается входом в ГГРП на территории жилого района «Новый город». Полиэтиленовый газопровод среднего давления 0,3 МПА проходит вдоль автодороги «Вятка» параллельно кабелям связи от ГГРП до мкр. «Восточный» г. Чебоксары и врезается в существующий газопровод среднего давления Ду150мм в районе рынка «Эверест». Эта трасса насыщена существующими инженерными коммуникациями и зданиями сооружениями.
Внутри районные кольцевые газопроводы среднего давления проходят по территории жилого района «Новый город» вдоль «красных линий» улиц 1ой очереди строительства.
Перепад отметок местности изменяется в пределах от 111м до 155 м.
Инженерно-геологический разрез трассы газопровода с поверхности представлен почвенно-растительным слоем, мощностью 0,1-1,0м, насыпными грунтами с включениями строительного и бытового мусора который подстилаются суглинками покровными и лессовыми разной глубины залегания. Нормативная глубина промерзания грунтов для суглинков - 1,6м.
По степени морозоопасности грунты относятся в основном к среднепучинистым, а по дну оврагов сильнопучинистым.
Грунтовые воды на период изысканий (ноябрь2006 г.) по трассе газопровода на глубине 3м в основном отсутствуют, исключение составляют днища оврагов уровень воды на отм. 0,-0,7м. В северной части трассы 1,3м.
Более детально инженерно-геологический разрез представлен на инженерно-геологических разрезах скважин.
Степень агрессивного воздействия воды-среды на бетон нормальной водонепроницаемости-неагрессивная, к углеродистой стали - некорродирующая.
Климатические условия строительства согласно СНИП 23-01-99* (принято по г.Чебоксары): - Абсолютная минимальная температура воздуха минус 44°С;
Абсолютная максимальная температура воздуха плюс 39°С;
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки - 32°С
Средняя температура отопительного периода - 5,6°С
Продолжительность отопительного периода 217 суток
Газоснабжение. Технологические решения
В качестве топлива предусматривается одорированный природный газ по ГОСТ 5542-87, с расчетной теплотворной способностью - 8000 ккал/куб.м. и удельным весом - 0,67кг/ м3 при температуре 0°С и давлении 0,10132 МПА.
Параметры в точке подключения: существующий подземный стальной газопровод Ду500 Рр<0,45-0,58МПА от ГРС-.4 до ГРП «ОАО «Промтрактор».
Проектом рассматривается строительство газопровода высокого давления II категории от точки подключения до ГГРП «Новый город» из стальных труб ГОСТ10704-91*/В10 ГОСТ 10705-80 в заводской изоляции из экструдированного полиэтилена по ГОСТ1390-002-01297858-96 и газопровода среднего давления 0,3МПА из труб ПЭ80 ГАЗ SDR11- по ГОСТ Р 50838-95* на закольцовку с микрорайоном «Восточный» и внутрирайонный газопровод жилого района «Новый город».
Проектом предусматривается: подключение к существующему стальному газопроводу Ду500 Рр<0.6МПА, с установкой отключающего устройства Ду300 в ж/б колодце;
строительство газопроводов высокого давления из стальных труб и среднего давления из труб ПЭ80 ГАЗ SDR11 по ГОСТ Р 50838-95*;
переход под автодорогой " Вятка"; проезжей части улиц;
переход через естественные препятствия в виде оврагов с заболоченным дном;
пересечение с коммуникациями (водопровод, канализация, кабели связи, линии электропередач);
установка отключающих устройств Ду250и Ду300 на входе и выходе из ГГРП в ж/б колодцах, надземной задвижки Ду 300 по трассе газопровода в полевых условиях, полиэтиленовых кранов в грунте пред подключением к газовым сетям мкр. «Восточный», и внутрирайонных газопроводах среднего давления;
строительство головного газорегуляторного пункта с 3мя линиями редуцирования в кирпичном здании 9х12м;
- катодная защита стальных газопроводов от электрохимической коррозии.
В качестве отключающих устройств, применяются задвижки фланцевые 30с41нж с ответными фланцами (завод - изготовитель "Пензтяжпромарматура", г. Пенза). Герметичность затвора не ниже класса В по ГОСТ 9544-93, полиэтиленовые краны фирмы « Friatec AG» из полиэтилена ПЭ100.
Для уплотнения фланцевых соединений следует применять прокладки, стойкие к воздействию транспортируемого газа. Материалы для изготовления прокладок рекомендуется предусматривать согласно СП 42-101-2003 п.7.
Строительство газопровода рекомендуется произвести открытым способом при помощи экскаватора типа обратная лопата и бестраншейным способом на установке типа «Навигатор» фирмы «Вермеер».
Весь комплекс работ по строительству газопроводов природного газа выполнить с соблюдением требований СНИП 42-01-2002, СП 42-101-2003, СП 42-102-2004, СП 42-103-2003, ПБ 12-529-03.
Земляные работы при строительстве газопроводов должны выполняться в соответствии со СНИП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты». При производстве земляных работ необходимо руководствоваться СНИП12-03-2001«Безопасность труда в строительстве» часть I "Общие требования" и СНИП12-04-2004.«Безопасность труда в строительстве» часть II "Строительное производство".
Минимальные расстояния от зданий, сооружений и инженерных коммуникаций приняты в соответствии с требованиями СП 42-101-2003 приложение В.
Вводы и выпуски всех подземных коммуникаций, проходящих через подземную часть наружных стен зданий и сооружений, расположенных вдоль трассы газопровода на расстоянии 50м в обе стороны тщательно уплотнить согласно серии 5.905-26.04 «Уплотнение вводов инженерных коммуникаций зданий и сооружений в газифицированных городских и населенных пунктах. Выпуск 1 «Уплотнение вводов».
Таблица 1. Основные данные по проекту
№ Наименование показателя По рабочему проекту
1 Газопровод высокого давления II категории из стальных труб O426 х 8,0 O325 х 7,0 Газопровод среднего давления а) из полиэтиленовых труб: ПЭ80 ГАЗ SDR11 - 225х20,5 по плану с2% запасом ПЭ80 ГАЗ SDR11 - 160х14,6 б) из стальных труб: O426 х 8,0 O325 х 7,0 O219 х 5,0 O159 х 4,5 4270,0 23,0 1891,0 1930,0 1,0 50,0 9,0 1,0 1,0
2 Внутри районный газопровод среднего давления : из стальных труб ?273х6,0 из полиэтиленовых труб: ПЭ80 ГАЗ SDR11- 315х28,6 (с2% запасом) ПЭ80 ГАЗ SDR11-225 х20,5 (с2% запасом) ПЭ80 ГАЗ SDR11Ф160х14,6 (с2% запасом) 21,0 1393 3960 454
3 Отключающие устройства в ж/б колодце задвижка Ду300 3 в ж/б колодце задвижка Ду250 1 надземная задвижка Ду300 1 полиэтиленовый кран в грунте Ду 200 8 полиэтиленовый кран в грунте Ду 160 1
4 ГГРП в кирпичном здании 9х12м 1
1.3 Удельный вес и теплотворность газа
Используемый природный газ состоит из смеси ряда горючих компонентов. Теплотворность и удельный вес смеси горючих газов могут быть определены по уравнениям:
Годовое потребление газа городом является основной для составления проекта газоснабжения. Расчет годового потребления производят по нормам. Все виды потребления газа можно сгруппировать следующим образом: 1) бытовое потребление (потребление газа в квартирах);
2) бытовое потребление в коммунальных и общественных предприятиях;
3) потребление на отопление и вентиляцию зданий;
Расчет расхода газа на бытовые, коммунальные, общественные нужды представляет собой сложную задачу, так как количество газа, расходуемого этими потребителями, зависит от ряда факторов: газооборудования городских учреждений и предприятий, степени обслуживания населения этими учреждениями и предприятиями, охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением и от климатических условий. Большинство приведенных факторов не поддается точному учету, поэтому потери газа рассчитывают по средним нормам, разработанным в результате многолетнего опыта. Особенно трудно определить расход газа в квартирах. В нормах расхода газа учтено, что население частично питается в буфетах, столовых и ресторанах, а так же пользуется услугами коммунально-бытовых предприятий.
В квартирах газ расходуют на отопление, приготовление пищи и горячее водоснабжение. Все виды потребления газа условно поделены на три категории: 1) бытовое потребление (приготовление пищи и горячей воды в домашних условиях);
2) промышленное потребление (расход газа на технологические нужды предприятий);
3) потребление газа для отопления и вентиляции жилых и общественных зданий.
Бытовое и коммунально-бытовое газопотребление
Расход газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды и нужды отопления и вентиляции зависит от численности населения и годовых норм газопотребления.
Число жителей N определяется по плотности населения р, то есть по числу жителей приходящихся на 1 га и по площади F населенного пункта или микрорайона.
Плотность населения зависит от этажности, застройки и норм жилой площади на человека.
Число жителей N:
Норма жилой площади на одного человека 25м2 (кроме особняков и 2-х этажных жилых домов на одну семью).
Число жителей газифицированного микрорайона = 14498чел.
Годовой расход определяется по формуле, нм3/год где q - норма расхода газа на расчетную единицу, КДЖ/год;
Ni - количество расчетных единиц потребления;нр - низшая теплота сгорания, КДЖ/ нм
Количество расчетных единиц потребления Ni для существующих населенных мест принимается по данным горисполкома с учетом возможного их увеличения, для проектируемых - по данным проектов планировки и застройки. При отсутствии таких данных количество расчетных единиц потребления может быть определено по нижеприведенным методикам.
Определение расчетных единиц потребления
Потребление в квартирах. х1 - доля квартир, имеющих централизованное горячее водоснабжение;
х2 - доля квартир с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей.
Считая, что все население города живет в квартирах, т.е. не учитывая проживающих в общежитиях, можно написать х1 х2 =1.
Охват газоснабжением квартир близок к единице. Однако при наличии старого жилого фонда, который нельзя газифицировать или, наоборот, при наличии современных зданий, оборудованных электроплитами, степень охвата газоснабжением квартир будет меньше единицы. С учетом степени охвата газоснабжением квартир у1, количество жителей N1 на 1000 чел. городского населения, пользующихся газом, для различных групп квартир определяется выражением:
Зная число людей, пользующихся газом, по нормам определяем годовой расход газа.
Прачечные
Норма расхода газа на стирку белья отнесена к 1 т сухого белья, поэтому для перехода от указанной единицы к числу жителей необходимо знать годовую норму накопления сухого белья на 1000 жителей. Обычно эту норму принимают 100 т на 1000 жителей в год. Для расчета расхода газа на стирку белья необходимо определить количество белья, стираемого в квартирах в течение года. Если долю белья, стираемого в квартирах, от числа обозначить zk, тогда количество МК (т/1000 жителей в год) определяется выражением:
где ук - средний охват газоснабжением квартир.
Нормы расхода газа этими предприятиями отнесены к условной единицы: для стирки белья 1 т сухого белья. Для мытья в банях на 1 помывку. Если число жителей из 1000 человек, пользующихся прачечными, обозначить zn (zn =l - ZK), тогда количество белья (т/1000 жителей в год), стираемого в прачечных, Mn определяется так:
где уп - охват газоснабжением прачечных.
При определении количества помывок в банях можно исходить из расчета 52 помывки в год одним человеком в банях или ванных квартир.
Потребление газа в учреждениях здравоохранения.
При расходе газа в больницах следует учитывать, что их общая вместительность определяется из расчета Ai коек на 1000 жителей, поэтому общее число коек в больницах будет равно:
где N - общая численность жителей города.
При оценке охвата больниц газоснабжением необходимо учитывать возможность работы столовых больниц на электрооборудовании, наличие централизованного теплоснабжения, возможность использования твердого или жидкого топлива для котельной.
Потребление газа на предприятиях общественного питания.
При расчете годового расхода газа на предприятиях общественного питания учитывают их следующую среднюю загрузку. Охват обслуживанием населения считается при этом, что каждый человек, регулярно пользующихся столовыми и ресторанами, потребляет в день примерно 1 обед и 1 ужин (завтрак). Охват столовых и ресторанов газоснабжением уп.оп дается в задании на проектирование (табл. 2 прил.). Следовательно, количество обедов плюс ужинов или завтраков Кп.оп, которые приготавливают на газовом топливе, в течение года составляет:
Определение расхода газа по укрупненным показателям
Максимальный часовой расход запрашиваемого натурального топлива определяется по следующей формуле:
где Qсумчас - максимальная часовая нагрузка отопления, вентиляции, ГВС и технологии (с учетом тепловых потерь), Гкал/ч;нр - низшая теплота сгорания топлива;нр=7950 ккал/м3 - для природного газа;- коэффициент полезного действия тепловой установки.
Внатчас= 67,5971 ·106= 9142,77 м3·0,93
2. Годовой расход натурального топлива (каменного угля):
Где Qсумгод - суммарный расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию, ГВС и технологию, (с учетом тепловых потерь), Гкал/год;нр - низшая теплота сгорания топлива;нр= 6460 ккал/кг - для каменного угля- коэффициент полезного действия тепловой установки.
Внатгод=121090,53·103=20155,553т
6460·0,93
3. Годовой расход условного топлива:
Где Qсумгод - суммарный расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию, ГВС и технологию, (с учетом тепловых потерь), Гкал/год;
нр - низшая теплота сгорания топлива;
нр= 7000 ккал/кг - для условного топлива;- коэффициент полезного действия тепловой установки.
Вуслгод= 121090,53·103= 18600,696 т.у.т.
7000·0,93
Годовой расход тепла на ГВС:
где в - коэффициент учитывающий изменение расхода воды в летний период 0,8;
твл - температура холодной воды зимой 15 °С;
твз - температура холодной воды летом 5 °С;
Годовой расход газа на ГВС:
Для расчета по микрорайонам принимаем: а) 1,25 м3/час - ПГ-4 б) 3 м3/ час котел «Мора»
Для расчета расхода газа принимаем жилые дома одноэтажностью с 1 по 9 этажей с поквартирным отоплением и приготовлением пищи и горячей воды.
1.5 Регулирование неравномерности потребления газа
Для регулирования сезонной неравномерности газопотребления применяют следующие способы: 1) подземные хранилища газа;
2) использование потребителей-регуляторов, которым сбрасывают избытки в летний период;
3) резервные мощности промыслов и газопроводов
Магистральные газопроводы обычно проектируют с коэффициентом загрузки годового графика Кз = 0,85. Это значит, что фактическое количество газа, подаваемого за год по газопроводу, составляет 85% максимально возможного количества или производительности магистрального газопровода. Превышение линии максимальной подачи газа над средней линией годового графика в долях от пропускной способности магистрального газопровода составляет величину, равную (1- Кз). Это справедливо в том случае, если при использовании всех средств регулирования, включая резервные мощности магистрального газопровода, годовой график будет полностью зарегулирован, а пропускная способность магистрального газопровода будет равна максимальному месячному потреблению.
При регулировании неравномерности годового графика сперва выявляют возможную степень его выравнивания путем использования подземных хранилищ. В периоды провалов потребления газ закачивают в хранилища, в результате увеличивается суммарное потребление, а в месяцы наибольшего потребления газ отбирают из хранилищ и срезают тем самым максимумы потребления.
Если емкость хранилища ограничена, тогда используют потребителей-регуляторов. С помощью этих потребителей можно заполнить только повалы потребления в графике путем подачи им излишков газа. Так - как зимой потребители-регуляторы работают на другом топливе, поэтому с их помощью срезать максимумы потребления нельзя. Следовательно, максимальная пропускная способность магистрального газопровода должна быть равна максимальному месячному потреблению после срезания максимумов подземными хранилищами. В качестве потребителей-регуляторов используют электростанции, котельные цехи которых имеют двойное топливоснабжение: газ - мазут или газ - угольная пыль. В летний период они используют избытки газа, а зимой переходят на другой вид топлива.
Наибольшие трудности представляет покрытие суточных пиковых нагрузок, возникающих при значительных снижениях наружной температуры, т. е. Покрытие суточной неравномерности отопительной нагрузки. Использование для этой цели подземных хранилищ не экономично, так как с увеличением интенсивности отбора газа резко возрастают капитальные вложения в хранилища и особенно эксплуатационные расходы.
Для покрытия суточной неравномерности отопительной нагрузки приходится вводить ограничения, т. е. прекращать или сокращать подачу газа промышленным предприятиям, переводя их газоиспользующие установки на другой вид топлива. Для большинства промышленных предприятий это связано с определенным ущербом.
Рациональное решение рассматриваемого вопроса - это создание станции пикового покрытия неравномерности газопотребления. На таких станциях сооружают изотермические хранилища сжиженного метана или пропана и установки регазификации. Из испарившегося пропана до подачи в газораспределительную сеть приготовляют газовоздушную смесь, которая по тепло-химическим характеристикам эквивалентна природному газу. Если на станциях хранится сжиженный природный газ (метан), тогда его после испарения непосредственно подают в сеть.
Часовую, внутрисуточную неравномерности потребления покрывать с помощью подземных хранилищ также неэкономично. Неэкономично использовать и газгольдерные парки, которые по указанным причинам теперь не строят. Для покрытия часовой неравномерности используют аккумулирующую емкость последних участков магистральных газопроводов. В ночное время газ накапливается в газопроводе и его давление растет, а днем производительность газопровода увеличивается вследствие выдачи аккумулированного газа. Если емкости последнего участка не хватает, тогда в нестационарный режим работы включается следующий участок магистрального газопровода. При невозможности покрытия часовой неравномерности с помощью аккумулирующей емкости магистрального газопровода приходится для этой цели использовать потребителей - регуляторов, несмотря на то, что частные переходы с одного вида топлива на другой экономически невыгодны.
Сезонная неравномерность
Суммарные газовые графики потребления газа городами и экономическими районами являются основой для планирования добычи газа, а также для выбора и обоснования мероприятий, обеспечивающих регулирование неравномерности потребления газа. Решение проблемы неравномерности потребления позволяет обеспечить надежность газоснабжения и повысить экономическую эффективность газоснабжающих систем.
Значение годовых графиков газопотребления велико и имеет большое значение для эксплуатации городских систем газоснабжения, а так как позволяет правильно планировать спрос на газ по месяцам года определять необходимую мощность городских потребителей - регуляторов, планировать проведение реконструкций и ремонтных работ на газовых сетях и их сооружениях. Используя провалы потребления газа для отключения отдельных участков газопроводов и газорегуляторных пунктов на ремонт, можно провести его без нарушения подачи газа потребителям.
Расходы газа каждого вида потребителей за каждый месяц определяется как доля годовых расходов:
где Am- доля месячных расходов газа от годовых на коммунально-бытовые нужды
Доля месячных расходов газа на отопление и вентиляцию:
где tcp м- среднемесячная температура;
nom - количество отопительных дней в месяце.
Доля месячных расходов газа промышленными предприятиями при равном потреблении газа в течение года:
где npm- количество рабочих дней в месяце;
nрг- количество рабочих дней в году.
Расходы газа на каждый месяц на ГВС определяется:
где nm- количество отопительных дней в месяце
Полученные данные по месячным расходам газа различными потребителями заносят в таблицы.
Основное влияние на режим бытового потребления газа оказывают климатические условия. Понижение наружной температуры вызывает увеличение потребления газа. Это объясняется тем, что в зимние месяцы температура водопроводной воды значительно снижается, и на ее нагрев расходуют больше тепла. Кроме того, зимой больше пользуются горячей пищей, а численность населения летом несколько уменьшается, так как некоторая его часть выезжает за город.
Режим потребления газа промышленными предприятиями зависит от характера технологического процесса. Наиболее равномерно потребляют газ те крупные предприятия, в которых технологический процесс протекает непрерывно.
Определение расхода газа на ГВС
Таблица 3.
Месяц года nm nom Vm гв всего, нм3/м
Январь 31 31 2009544
Февраль 28 28 2009544
Март 31 31 2009544
Апрель 30 30 2009544
Май 31 - 3072369
Июнь 30 - 3072369
Июль 31 - 3072369
Август 31 - 3072369 сентябрь 30 5 2477717
Октябрь 31 31 2009544
Ноябрь 30 30 2009544
Декабрь 31 31 2009544
Суточная и часовая неравномерность
Колебания потребления газа по отдельным дням недели и месяца (суточные колебания) в основном зависят от следующих факторов: уклад жизни населения, режима работы предприятий, изменения температуры наружного воздуха.
Суточные колебания, связанные с первым фактором, примерно одинаковы для любой недели, за исключением тех, которые попадают на праздники. Недельный режим работы предприятий также стабилен.
Третий фактор учитывать значительно сложнее, так как трудно прогнозировать изменение температур по дням недели и месяца, вместе с тем максимальное значение коэффициента суточной неравномерности за месяц и отопительный период можно определить, используя климатологические наблюдения за продолжительный период времени.
Почасовое потребление газа в течение суток определяется для месяца с максимальным потреблением газа.
Режим почасового расхода газа промышленными предприятиями определяется по каждому предприятию отдельно.
где Vпp м - месячный расход газа предприятием для месяца с максимальным расходом;
npm- количество рабочих дней в данном месяце. Часовой расход газа:
где Ncm- количество смен работы предприятия; Ncm=2;
Zcm- количество часов работы в смену; Zcm=8
Часовые расходы газа на протяжении смены считаются постоянными. Часы суток, когда предприятия не работает, расход газа равен 0. Предприятия, работающие по одинаковому графику, объединяем в группы.
Для определения почасовых расходов газа в течение суток на коммунально-бытовые нужды определяются недельные, суточные, а затем почасовые расходы газа.
Недельный расход газа:
Суточный расход газа:
Часовой расход газа:
где Ас, Ач - коэффициенты суточной и часовой неравномерности таблиц
Расчет ведется для месяца с наибольшим расходом газа- января.
Определяем часовой расход газа для суток с наибольшим расходом газа- субботы.
1.6 Гидравлический расчет газовых сетей
Газовые сети бывают 2-х типов: разветвленные и кольцевые. У разветвленных сетей газ поступает к узлу потребления по одному участку (направлению), поэтому они являются тупиковыми сетями.
Повысить надежность разветвленной сети можно путем их кольцевания. Кольцевые сети состоят из замкнутых контуров, в результате чего газ может поступать к потребителям по двум или нескольким линиям, т. е. Потребители имеют двустороннее или многостороннее питание.
Надежность кольцевой сети по сравнению с разветвленной значительно выше, так как она имеет резервирующие элементы - замыкающие участки.
Надежность газоснабжения потребителей будет выше, чем надежность элементов сети, по которым газ в расчетном режиме последовательно двигается к потребителям. При отказе элемента в расчетном пути газа к потребителю возникает другой путь движения газа через резервирующий элемент.
Следовательно, надежность кольцевой сети будет выше надежности элементов, из которых она состоит.
Еще одна немаловажная деталь у кольцевых сетей можно наметить бесчисленное количество вариантов распределения транзитных расходов. В общем случае транзитный расход для любого участка будет равен сумме всех узловых расходов, расположенных за этим участком.
Учитывая, что кольцевые газопроводы проектируют исключительно для того, чтобы обеспечить надежностью работу сети, при распределении транзитных расходов следует руководствоваться принципом максимальной надежности сети. Исходя из этого принципа, наилучшим будет решение, допускающее взаимозаменяемость отдельных участков. В этом случае нагрузка участка, вышедшего из строя, можно передать на соседние участки с наименьшими нагрузками работы сети.
Изменение работы какого-либо участка кольцевой сети приведет к перераспределению расходов у всех остальных участков, так как ветви кольцевой сети включены параллельно. Кроме того, изменится и давление в точке питания сети.
Расчет кольцевых сетей
В практике проектирования применяют следующую методику расчета кольцевых сетей: на основании известных количеств потребляемого газа и заданной схемы газопроводов вычисляют сосредоточенные и удельные путевые расходы для всех контуров питания потребителей;
определяют путевые расходы для всех участков сети;
задают начальное распределение потоков в сети. Как уже отмечалось, в основе распределения потоков лежат требования надежности, которые определяют выбор направлений движения газа по участкам сети, а также транзитные расходы.
Из закольцованной сети выбирают главные замкнутые контуры, по которым направляют основные транзитные расходы. По участкам, представляющим внутренние пересечение этих контуров, транзитные потоки не направляют. Головные участки, примыкающие к точкам питания должны быть взаимозаменяемыми, а их расчетные расходы примерно одинаковыми. Точки питания главных контуров выбирают так, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путем, а точки их встречи располагались диаметрально противоположно потокам питания. Такой принцип построения системы выдерживать удается не всегда, особенно для несимметричных систем. Целесообразно чтобы один из них объединял точки питания сети. определяют расчетные расходы газа для всех участков сети; исходя из заданного перепада давления в сети, прежде всего, подбирают диаметры главных контуров. Каждое кольцо этих контуров проектируют постоянного диаметра или из диаметров, близких по размерам, проверяя при этом полноту использования расчетного перепада от точки питания до точки встречи потоков. Остальные участки рассчитывают на полное использование заданного перепада в сети. Потери давления на местных сопротивлениях обычно оценивают примерно в 10% линейных потерь. Выбор диаметров является предварительным гидравлическим расчетом;
производят окончательный расчет сети, т. е. Ее гидравлическую увязку. Алгебраическая сумма всех перепадов давлений в замкнутом контуре равна нулю. В результате получают окончательное распределение потоков.
Задача гидравлического расчета газопроводов сводится к выбору их диаметров в зависимости от величины расчетных расходов и допустимой потери давления.
Выбор и обоснование системы газоснабжения
Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений. На выбор системы газоснабжения города оказывает влияние ряд факторов. Это, прежде всего размер газифицируемой территории, особенности ее планировки, плотность населения, число и характер потребителей газа, наличие естественных и искусственных препятствий для прокладки газопроводов (рек, дамб, оврагов, железнодорожных путей, подземных сооружений и т.п.).При проектировании системы газоснабжения разрабатывают ряд вариантов и производят их технико-экономическое сравнение. Для строительства применяют наивыгоднейший вариант.
В зависимости от максимального давления газа городские газопроводы разделяют на следующие группы: - высокого давления 1 категории с давлением от 0,6 до 1,2 МПА;
- среднего давления от 5 КПА до 0.3 МПА; •низкого давления до 5 КПА.
Газопроводы высокого и среднего давления служат для питания городских распределительных сетей среднего и низкого давления. По ним идет основная масса газа ко всем потребителям города. Эти газопроводы являются основными артериями, питающими город газом. Их выполняют в виде колец, полу колец иди лучей. Газ в газопроводы высокого и среднего давления подается от газораспределительных станций (ГРС).
Современные системы городских газовых сетей имеют иерархическую систему построения, которая увязывается с приведенной выше классификацией газопроводов по давлению. Верхний уровень составляют газопроводы высокого давления первой и второй категории, нижний газопроводы низкого давления. Давление газа при переходе с высокого уровня на более низкий постепенно снижается. Это осуществляется с помощью регуляторов давления, установленных на ГРП.
По числу ступеней давления, применяемых в городских газовых сетях, они подразделяются на: - двухступенчатые, состоящие из сетей высокого или среднего давления и низкого давления;
- трехступенчатые, включающие газопроводы высокого, среднего и низкого давления;
- многоступенчатые, в которых газ подается по газопроводам высокого (1 и 2 категорий) давления, среднего и низкого давления.
Выбор системы газоснабжения в городе зависит от характера потребителей газа, которым нужен газ соответствующего давления, а также от протяженности и нагрузки газопроводов. Чем разнообразн