МинистерствообразованияинаукиРоссийскойФедерации
Федеральноеагентствопообразованию
Государственноеобразовательноеучреждениевысшего
профессиональногообразования
Дальневосточный Государственный Технический Университет
(ДВПИ им. Куйбышева)
Институт нефти и газа
КафедраПСЭГГ
Пояснительнаязапискаккурсовомупроекту
погазоснабжению:
«Газоснабжение района города Челябинск»
Выполнил: Попов Петр Владимирович, студент группы Н-4971
Проверил: Гульков Александр Нефедович,
д.т.н, директор института нефти и газа, заведующий кафедрой ПСЭГГ
Владивосток
2008
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ------------------------------------------------------------------------- 3
ВВЕДЕНИЕ.---------------------------------------------------------------------------------------- 5
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА ГОРОДОМ
1.1. Определение численности населения-------------------------------------------------- 7
1.2. Определение годового расхода газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды населения--------------------------------------------------------------------------------------------- 7
1.2.1. Определение годового расхода газа на бытовые нужды населения ------ 7
1.2.2. Определение годового расхода газа на коммунально-бытовое потребление ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
1.3. Определение часового расхода газа -------------------------------------------------- 11
1.3.1. Определение часового расхода газа на бытовое потребление -------------- 11
1.3.2. Определение часового расхода газа на коммунально-бытовое потребление 11
1.3.3. Определение расхода газа мелкой городской промышленностью -------- 12
1.3.4. Определение расхода газа на отопление ------------------------------------------ 13
1.3.5. Определение расхода газа на вентиляцию ---------------------------------------- 13
1.3.6. Определение расхода газа на крупные и мелкие котельные ---------------- 14
2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВНУТРИДОМОВЫХ, ВНУТРИКВАРТАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ И СЕТИ НИЗКОГО, СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ -------------- 15
2.1. Гидравлический расчет сети низкого давления ----------------------------------- 15
2.2. Гидравлический расчет сети среднего давления ---------------------------------- 17
2.3. Гидравлический расчет внутридомовых газопроводов ------------------------ 19
2.4. Гидравлический расчет квартальных газопроводов ---------------------------- 21
3. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ГРС И ГРП
3.1. Проектирование газорегуляторного пункта ---------------------------------------- 23
3.1.1. Подбор регулятора давления --------------------------------------------------------- 23
3.1.2. Подбор фильтра ------------------------------------------------------------------------ 25
3.1.3. Подбор предохранительного сбросного клапана – ПСК. 27
3.2. Подбор оборудования для газораспределительных станций 28
3.2.1.Очистка газа на ГРС. --------------------------------------------------------------------- 28
3.3.Определение объемов хранилищ сжиженных углеводородных газов ------- 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ----------------------------------------------------------------------------------- 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ -------------------------------------- 32
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Район строительства: г. Челябинск.
Месторождение с которого снабжается город: Тазовское месторождение
Плотность населения 400 чел/га
Площадь района S=133 га
Численность населения N=53200 чел
Низшая теплотворная способность газа Qн
р
=35509 КДж=8474,7 Ккал.
Плотность газа γ=0,727 кг/м3
Степень использования газа для бытовых нужд населения:
а) приготовление пищи в домашних условиях (в % то всего населения): 70
б) приготовление горячей воды для санитарно-технических нужд в домашних условиях (в % то всего населения): 70
Степень использования газа предприятиями и учреждениями коммунально-бытового обслуживания населения (в % от пропускной способности этих предприятий): 15
Степень использования газа для отопления и вентиляции жилых и общественных зданий (в % от общей кубатуры):
а) мелкие котельные и печное отопление: 50
б) крупные районные и квартальные котельные: 50
Снабжение газом крупных промышленных предприятий и легкой городской промышленности
а) крупные промышленные предприятия, расход газа и минимальное давление газа на вводе:
1) промпредприятия №1 V = 8000
нм3
/ч; Р = 0,15
МПа.
2) промпредприятие №2 V = 15000
нм3
/ч; Р = 0,23
МПа
б) мелкая городская промышленность, расход составляет (в % расхода газа коммунально-бытовыми предприятиями) 10
Давление газа перед ГРС 2,5
МПа; температура газа 10
Со
Давление газа после ГРС 0,35
МПа
Данные для проектирования газоснабжения объекта и газохранилища
Количество этажей 5
Давление газа после ГРП 3000
Па
Номинальное давление газа перед приборами 1200
Па
Допустимый перепад давления в сети низкого давления: 1200
Па
Объём газохранилища 20000
нм3
Состав газа в газохранилище C3
H8
– 80%
; C4
H10
– 20%
ВВЕДЕНИЕ
Снабжениеприродным газом городов и населенных пунктов имеет своей целью:
* улучшение бытовых условий населения;
* замену более дорогого твёрдого топлива или электроэнергии в тепловых процессах на промышленных предприятиях, тепловых электростанциях, на коммунально-бытовых предприятиях, в лечебных учреждениях, предприятиях общественного питания и т. п.;
* улучшение экологической обстановки в городах и населенных пунктах, так как природный газ при сгорании практически не выделяет в атмосферу вредных газов.
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 газопроводы прокладываются только под землёй.
Прокладку газопроводов выполняют в соответствии с требованиями СНиП [1].
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.
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 ГРС и определить места их расположения;
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА ГОРОДОМ
1.1. Определение численности населения.
Расход газа на коммунально-бытовые и теплофикационные нужды города зависит от числа жителей. Число жителей можно определить следующим образом:
по плотности населения на один гектар газифицируемой территории.
N =
S
·m , чел.,
где S - площадь района в га., полученная в результате замеров по плану застройки;
m - плотность населения, чел/га.
S = 133 (га), m = 400 (чел/га).
N =
133 · 500 =
53 200 (чел).
1.2. Определение годового расхода газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды населения
1.2.1. Определение годового расхода газа на бытовые нужды населения
Расчётная формула для определения годового расхода газа (нм3
/год) при потреблении газа в квартирах на бытовые нужды записывается в виде
N =53 200 чел – численность населения;
α1
=0,7 – коэффициент использования газа на приготовление пищи;
α2
=0,7 – коэффициент использования газа на подогрев воды;
q1
=660·103
Ккал
– норма расхода газа для приготовления горячей воды на 1 чел/год [см. 2, таблица №2];
q2
=1900·103
Ккал
– норма расхода газа для приготовления горячей воды на 1 чел/год [см. 2, таблица №2];
Qн = 8474,7
Ккал/м3
–
низшая теплотворная способность газа.
1.2.2. Определение годового расхода газа на коммунально-бытовое потребление
а) Ясли и детсады
Принимаем, что детей ясельного возраста a1
=10% от всего населения и охват яслями a2
=30%, а детей в возрасте 4-7 лет a3
=10% от всего населения и охват детскими садами a4
=60%.
V=
(1.2)
q1
=490·103
Ккал –
удельный расход газа на приготовление пищи на одного ребенка в яслях [см. 2, таблица №2];
q3
=490·103
Ккал –
удельный расход газа на приготовление пищи на одного ребенка в детсадах [см. 2, таблица №2];
q2
=430·103
Ккал –
удельный расход газа на подогрев воды на одного ребенка в яслях [см. 2, таблица №2];
q4
=300·103
Ккал –
удельный расход газа на подогрев воды на одного ребенка в детсадах [см. 2, таблица №2];
б) Больницы
Принимаем 9 коек на 1 тыс. жителей. Газ используется на приготовление пищи и горячей воды. Расход газа составляет:
q1
=760·103
Ккал –
удельный расход газа для приготовление пищи на 1 койку в год [см. 2, таблица №2];
q1
=2200·103
Ккал –
удельный расход газа для подогрев воды на 1 койку в год [см. 2, таблица №2];
в) Поликлиники
Число посещений в год – 8.
q=20·103
Ккал –
удельный расход газа на подогрев воды, [см. 2, таблица №2];
г) Школы
Принимаем число детей школьного возраста 20% численности населения.
q=40·103
Ккал –
удельный расход газа на подогрев воды[см. 2, таблица №2];
д) Гостиницы
Принимаем 5 мест на 1 тыс. жителей
q=1200·103
Ккал –
удельный расход газа на подогрев воды;
е) Столовые и рестораны
Охват обслуживанием населения принимаем равным 25%
q1
=0,5·103
Ккал –
удельный расход газа на приготовление пищи на завтрак [см. 2, таблица №2];
q2
=1·103
Ккал –
удельный расход газа на приготовление пищи на обед [см. 2, таблица №2];
q3
=0,5·103
Ккал –
удельный расход газа на приготовление пищи на ужин [см. 2, таблица №2];
ж) Прачечные
Принимаем прачечные с обхватом населения 50%
q=4500·103
Ккал –
удельный расход газа на подогрев воды [см. 2, таблица №2];
з) Пекарни
Норму расхода хлеба и кондитерских изделий на 1 человека в сутки принимаем равной 0,8 кг
q=1300·103
Ккал –
удельный расход газа на приготовление пищи [см. 2, таблица №2];
и) Бани
Число жителей, пользующихся банями, принимаем равным 50%.
q=9,5·103
Ккал –
удельный расход газа на подогрев воды [см. 2, таблица №2];
1.3. Определение часового расхода газа
1.3.1. Определение часового расхода газа на бытовое потребление
Потребление газа в городе различными потребителями зависит от многих факторов. Каждый потребитель имеет свои особенности и потребляет газ по-своему. Между ними существует определенная неравномерность в потреблении газа. Учет неравномерности потребления газа осуществляется путем введения коэффициента часового максимума, который обратно пропорционален периоду, в течение которого расходуется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении
V=V∙k, (Нм/ч)
(1.11)
V
– годовой расход газа, нм/год;
K
h
max
– коэффициент часового максимума.
1.3.2. Определение часового расхода газа на коммунально-бытовое потребление
а) Ясли и детсады
б) Больницы
в) Поликлиники
г) Школы
д) Гостиницы
е) Столовые и рестораны
ж) Прачечные
з) Пекарни
и)Бани
1.3.3. Определение расхода газа мелкой городской промышленностью
Расход газа мелкой городской промышленностью составляет 10% расхода газа комунально-бытовыми предприятиями
(1.12)
Таблица 1
Итоговая таблица расхода газа городом.
Nо
п/п |
Потребитель |
Годовой расход газа, VГОД
нм3 /год |
Кол-во часов использования макс. Нагрузки, m, час/год | Часовой расход газа VЧ
м3 /ч |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Бытовые нужды | 11249300 | 1/2612 | 4306,8 |
| 2 | Ясли и детсады | 472200 | 180,9 | |
| 3 | Больницы | 167200 | 64 | |
| 4 | Поликлиники | 1004400 | 384,5 | |
| 5 | Школы | 50200 | 19,2 | |
| 6 | Гостиницы | 37700 | 14,4 | |
| 7 | Мелкая городская промышленность | 1359600 | 520,5 | |
| 8 | Прачечные | 1412400 | 1/2900 | 487 |
| 9 | Пекарни | 2350300 | 1/6000 | 391,7 |
| 10 | Бани | 10734000 | 1/2700 | 3976 |
| 11 | Столовые и рестораны | 1130000 | 1/2000 | 565 |
1.3.4. Определение расхода газа на отопление
q
0
=0,4
– удельная отопительная характеристика;
tв
=18˚С
– температура в помещении;
tн
=-34 С
; – температура наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку [см. 3, таблица №1];
W=75 м3
– наружный строительный объем жилых зданий;
ŋ=0,85
– КПД системы отопления;
1.3.5. Определение расхода газа на вентиляцию
qв
=0,35
– удельная вентиляционная характеристика;
tв
=18˚С
–температура в помещении;
tср.м
=-6,5˚С
–среднемесячнаятемпература [см. 3, таблица №1];
W=15 м3
– наружный строительный объем жилых зданий;
ŋ=0,85
– КПД системы отопления;
1.3.6. Определение расхода газа на крупные и мелкие котельные
а) Расход газа на крупные котельные
=50 % – степень использования газа мелкими котельными
б) Расход газа на мелкие котельные
=50 % – степень использования газа крупными котельными
2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВНУТРИДОМОВЫХ, ВНУТРИКВАРТАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ И СЕТИ НИЗКОГО, СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ
2.1. Гидравлический расчет сети низкого давления
Гидравлический расчет газовых сетей состоит в определении диаметров газопроводов, которые зависят от расчетных расходов газа и допустимых потерь давления. Распределительные сети низкого давления обслуживают коммунально-бытовое потребление с расходами газа не более 50 нм3
/ч.
Располагаемый перепад давления в распределительных газопроводах низкого давления принимается равным 1200 Па [см. 4].
При расчете кольцевых и тупиковых систем необходимо выполнить 2 условия:
Потери по полукольцам должны быть равны.
Сумма потерь давления от ГРП (или другого источника питания) до концевой точки или точки схода не должна превышать располагаемый перепад давления.
Для определения расчетных часовых расходов на участках сети с равномерно распределенным расходом необходимо определить удельный, путевой и транзитный расходы газа.
Для определения путевых расходов
а) всю газифицируемую территорию разбивают на площади с одинаковым удельным потреблением газа, которые получают газ от определенных контуров или участков сети.
б) вычисляют количества газа, которое потребляют на этих площадях.
в) рассчитывают удельный путевой расход путем деления потребляемого газа на этих площадях на периметр сети, от которой подается газ.
Удельный путевой расход:
,
м3
/ч (2.1)
где:
Σ
Lр
– общая протяжённость сети (суммарная приведенная длина участков), использующей газ:
придвухсторонней раздаче
при односторонней раздаче
при отсутствии раздачи
ΣV
– общий расчетный часовой расход газа на сеть низкого давления;
1,1
– коэффициент, учитывающий потери давления на местные сопротивления.
г) определяют путевой расход участка, умножая удельный расход на его длину.
Путевой расход газа:
, м3
/ч (2.2)
Расчетным расходом на участке, имеющем переменную нагрузку называется такой постоянный расход, который эквивалентен по создаваемой потере давления совместному действию путевого и транзитного расходов.
Расчетный расход:
(2.3)
Для определения диаметров труб найдем удельные потери по длине всей ветки:
(2.4)
Затем с помощью номограммы низкого давления подбираем диаметр и находим Rуд
для каждого участка.
Если с помощью номограммы потребуется вычислить потери давления для газа с другой плотностью по сравнению с принятой при составлении номограммы, то полученную потерю давления необходимо умножить на поправочный коэффициент, равный отношению плотности, или использовать вспомогательные таблицы.
Потери давления на участке:
ΔР=1,1∙
Rуд
∙
Lдейств
(2.5)
Гидростатические потери:
) (2.6)
где:
-высота рассчитываемого участка со знаком, зависящим от движения газа (вверх или вниз).
= 1,29 кг/м3
– плотность воздуха
= 0,727 кг/м3
– плотность газа
Степень использования газа предприятиями и учреждениями коммунально-бытового обслуживания населения 15 % от пропускной способности этих предприятий
Приведенная длина сети низкого давления ∑Lпр
=13225 м
Удельный путевой расход газа
Расчет путевых и транзитных расходов, подбор диаметров, определение перепада давления в сети низкого давления приведен в Приложении №2
.
2.2. Гидравлический расчет сети среднего давления
Газовые сети высокого (среднего) давления являются верхним иерархическим уровнем городской системы газоснабжения. Для средних и больших городов их проектируют кольцевыми.
К газопроводам среднего давления подключаются потребители с расходом газа, превышающим 50 м3
/ч. К ним относятся ГРП, мелкие и крупные (квартальные и районные) котельные, промышленные предприятия, пекарни и прачечеые.
Для гидравлического расчета необходимо выбрать диктующего потребителя, т.е. потребителя при обеспечении у которого требуемого расхода и давления, другие потребители будут заведомо обеспечены требуемым расходом и давлением. Расположить этого потребителя желательно максимально удаленно от ГРС.
При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций. Такие режимы обычно возникают при выключении головных участков сети [см. 2].
Расчетный объем газа на сеть среднего давления:
(2.8)
Давление на входе к диктующему потребителю: P=0.23 МПа
Для гидравлического расчета необходимо выбрать диктующего потребителя, т.е. потребителя при обеспечении у которого требуемого расхода и давления, другие потребители будут заведомо обеспечены
Расчет конечного давления на участке:
(2.9)
где:
– начальное давление газа на участке
– потери для данного участка в зависимости от его длины, расхода газа и диаметра трубы, которые определяются по номограмме [см. 2, рис. 6.2] подбора диаметров газовых труб среднего давления.
Давление после ГРС: P=350 кПа
Таблица 2
Гидравлический расчет сети среднего давления
| Номер участка | Lдейств
|
1,1*Lдейств
|
Vрасч
|
Dн
*S |
Pн |
|
|
| м | м | м3
/ч |
мм | КПа | КПа | ||
| ГРС-1 | 73 | 80,30 | 41586,20 | 426*9 | 350,00 | 347,13 | |
| 1-2 | 342 | 376,20 | 33269,00 | 426*9 | 347,13 | 339,11 | |
| 2-3 | 170 | 187,00 | 41586,20 | 426*9 | 339,11 | 333,16 | |
| 3-4 | 756 | 831,60 | 28420,40 | 426*9 | 333,16 | 315,43 | |
| 4-5 | 450 | 495,00 | 22184,90 | 426*9 | 315,43 | 309,83 | |
| 5-6 | 700 | 770,00 | 21697,90 | 426*9 | 309,83 | 299,99 | |
| 6-7 | 1199 | 1318,90 | 21316,20 | 426*9 | 299,99 | 288,09 | |
| 7-8 | 651 | 716,10 | 15000,00 | 273*8 | 288,09 | 240,82 | |
| 3-9 | 1336 | 1469,60 | 28165,80 | 426*9 | 333,16 | 308,21 | |
| 9-10 | 643 | 707,30 | 23000,00 | 426*9 | 308,21 | 298,31 | |
| 10-8 | 2150 | 2365,00 | 15000,00 | 325*8 | 298,31 | 242,87 | |
| 8-ПП №2 | 100 | 110,00 | 15000,00 | 273*7 | 242,87 | 233,63 | |
| 10-ПП №1 | 100 | 110,00 | 8000,00 | 133*4 | 288,09 | 151,64 | |
| 7-ГРП №1 | 926 | 1018,60 | 6316,20 | 219*6 | 299,99 | 266,45 | |
| 9-ГРП №2 | 746 | 820,60 | 5165,80 | 159*4,5 | 308,21 | 141,40 | |
| 4-К | 100 | 110,00 | 6235,50 | 114*4 | 315,43 | 77,43 | |
| 5-Прач. | 100 | 110,00 | 487,00 | 57*3 | 309,83 | 275,67 | |
| 6-Пек. | 100 | 110,00 | 391,70 | 60*3 | 299,99 | 272,94 |
2.3. Гидравлический расчет внутридомовых газопроводов
1. Определяем расчетные расходы по участкам
(2.10)
– коэффициент одновременности работы приборов (зависит от кол-ва приборов)
– расход газа на прибор
n
– кол-во однотипных приборов
(2.11)
N – тепловая нагрузка прибора(для газовой плиты N=5000 ккал/час, для водонагревателя 10000 ккал/час)
2. Задаемся располагаемым перепадом давления (ΔP=250Па)
3. Определяем удельные средние потери по длине:
(2.12)
4. По удельным средним расходам и удельным потерям давления по длине выбираем диаметры участка и уточняем действительные потери по длине. Определяем потери давления на участках по выражению:
ΔP= (2.13)
5. Суммируем потери от наиболее удаленной точки до сети низкого давления (не более 250 Па)
Расчетный часовой расход газа
K0
– коэффициент одновременности работы приборов [см. 4, Таблица 2.5];
Vпр
– номинальный расход газа газовыми приборами;
n
– количество однотипных приборов;
Расход газа на прибор:
(2.15)
N – Тепловая нагрузка прибора;
Nпл
=5000 ККал/час - тепловая нагрузка газовой плиты;
Nнагр
=10000 ККал/час - тепловая нагрузка газового нагревателя;
(2.16)
Гидравлический расчет внутридомовых газопроводов – Таблица 3.
Подбор диаметров внутридомовых газопроводов производят по номограмме для определения потерь давления в газопроводах низкого давления [см. 4].
Таблица 3
Гидравлический расчет внутридомовых газопроводов
| Номер участка | Lдейств
|
1,1*Lдейств
|
Vрасч
|
Dн
*S |
Rуд
|
±DH | DR |
| м | м | м3
/ч |
мм | Па/м | Па | Па | |
| 3-1 | 2 | 2,20 | 0,3304 | 21,3*2,8 | 0,60 | -7,73 | -6,41 |
| 3-2 | 1,3 | 1,43 | 0,1652 | 21,3*2,8 | 0,33 | -7,28 | -6,81 |
| 4-3 | 2,7 | 2,97 | 0,4956 | 21,3*2,8 | 0,98 | -7,28 | -4,37 |
| 5-4 | 2,7 | 2,97 | 0,9912 | 21,3*2,8 | 1,90 | -5,77 | -0,13 |
| 6-5 | 2,7 | 2,97 | 1,4868 | 21,3*2,8 | 3,75 | -4,26 | 6,88 |
| 7-6 | 2,7 | 2,97 | 1,9824 | 21,3*2,8 | 7,55 | -2,74 | 19,68 |
| 8-7 | 2,77 | 3,05 | 2,478 | 21,3*2,8 | 12,00 | -1,23 | 35,33 |
| 8-9 | 4,99 | 5,49 | 2,478 | 21,3*2,8 | 12,00 | 0,00 | 65,87 |
| 8-10 | 2,19 | 2,41 | 4,956 | 26,8*2,8 | 8,50 | 0,00 | 20,48 |
| 10-11 | 11,5 | 12,65 | 4,956 | 26,8*2,8 | 8,50 | 0,00 | 107,53 |
| 10-12 | 1,26 | 1,39 | 9,912 | 26,8*2,8 | 11,00 | 0,00 | 15,25 |
2.4. Гидравлический расчет квартальных газопроводов
1. Определяем расчетные расходы по участкам
(2.17)
–
коэффициент одновременности работы приборов (зависит от количества приборов)
– расход газа на прибор
n– кол-во однотипных приборов
(2.18)
N-тепловая нагрузка прибора(для газовой плиты N=5000 ккал/час, для водонагревателя 10000 ккал/час)
2. Задаемся располагаемым перепадом давления (ΔP=250Па)
3. Определяем удельные средние потери по длине:
(2.19)
4. По удельным средним расходам и удельным потерям давления по длине выбираем диаметры участка и уточняем действительные потери по длине. Определяем потери давления на участках по выражению:
ΔP= (2.20)
5. Суммируем потери от наиболее удаленной точки до сети низкого давления (не более 250 Па)
Таблица 4
Гидравлически расчет квартальных газопроводов
| Номер участка | Lдейств
|
1,1*Lдейств
|
Vрасч
|
Dн
*S |
Rуд
|
±DH | DR |
| м | м | м3
/ч |
мм | Па/м | Па | Па | |
| 4-3 | 30 | 33,00 | 29,74 | 70*3,0 | 1,20 | 0,28 | 39,60 |
| 3-2 | 35 | 38,50 | 19,82 | 60*3,0 | 1,40 | -0,28 | 53,90 |
| 2-1 | 51,5 | 56,65 | 9,91 | 57*3,0 | 0,50 | -1,12 | 28,33 |
| 4-5 | 30 | 33,00 | 29,74 | 70*3,0 | 1,20 | 0,28 | 39,60 |
| 5-6 | 35 | 38,50 | 19,82 | 60*3,0 | 1,40 | -0,28 | 53,90 |
| 6-7 | 51,5 | 56,65 | 9,91 | 57*3,0 | 0,50 | -1,12 | 28,33 |
| 4-4` | 50 | 55,00 | 59,47 | 114*4,0 | 1,23 | -1,12 | 67,65 |
| 3-3` | 15 | 16,50 | 9,91 | 45*3,0 | 2,00 | -0,11 | 33,00 |
| 2-2` | 15 | 16,50 | 9,91 | 48*3,5 | 1,50 | 0,11 | 24,75 |
| 5-5` | 15 | 16,50 | 9,91 | 45*3,0 | 2,00 | -0,11 | 33,00 |
| 6-6` | 15 | 16,50 | 9,91 | 48*3,5 | 1,50 | 0,11 | 24,75 |
3. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ГРС И ГРП
3.1. Проектирование газорегуляторного пункта
Газорегуляторный пункт предназначен для снижения давления и поддержания его постоянным в независимости от режима потребления газа. Для этого используют следующие оборудование: регуляторы давления, предохранительно – запорные клапаны, гидрозатворы и др.
Технологическая схема размещения и действия оборудования регуляторных пунктов не зависит от начального и конечного давления газа в газопроводах и заключается в следующем: газ из сети среднего давления, проходя через фильтр, очищается от механических примесей и попадает в регулятор, где происходит дросселирование давления до заданного уровня. Это давление поддерживается на одном и том же уровне независимо от количества проходимого газа.
Предохранительный запорный клапан, устанавливаемый перед регулятором, закрывает проход газу в сеть при повышении давления сверх заданного (при неисправности регулятора). Чтобы предотвратить закрытие клапана и включение регулятора при небольшом перепаде газа и повышении давления, включается в работу сбросное устройство – пружинный клапан или гидрозатвор.
Регулятор давления вместе с перечисленным оборудованием имеет обходной газопровод (байпас), по которому подаётся газ при выключении оборудования.
Исходные данные:
Расход газа на ГРП Q=6316,2 м3
/ч;
Избыточное давление газа на входе в ГРП 300 кПа.
Давление на выходе – 3 кПа.
Плотность газа p=0,727 кг/м3
.
Температура газа перед ГРП – 0˚С.
3.1.1. Подбор регулятора давления:
Регулятор давления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого количество 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.
Потери в газопроводе, пробковых кранах, предохранительном запорном клапане и фильтре принимаем в пределах 2-7 кПа. Принимаем 6 кПа. В этом случае перепад давления на клапане составит 300-6-3=291 кПа.
- давление критическое, , тогда ε =0,75 –коэффициент ε учитывает изменение плотности газа при движении через дроссельный орган, рассчитываются в зависимости от DP/P1 [см. 1, Рис. 3.13].
При сверх критическом давлении, когда скорость газа в клапане регулятора давления превышает скорость звука, расчётное уравнение имеет вид:
kQ
- коэффициент пропускной способности регулятора давления.
Выбор регулятора давления производим по Таблице 3.1 [см. 1, таблица 3.1] в зависимости от коэффициента пропускной способности. РД-80-6,4, для него kQ
=66.
Определяем запас его пропускной способность.
,
пропускная способность регулятора давления больше его максимальной величины на 54,7%, условие о запасе пропускной способности регулятора давления выполняется.
3.1.2. Подбор фильтра:
Фильтры газовые предназначены для очистки газа от пыли ржавчины, смолистых веществ и других твердых частиц. Степень очистки зависит от фильтрующего элемента. На ГРП используют волосяные фильтры. В волосяном фильтре фильтрующим элементом является кассета набитая конским волосом и пропитанная висциновым маслом.
Что бы перепад давления на кассете фильтра не превышал 10 кПа изначально принимаем к установке фильтр диаметром 200 мм. Паспортные данные: DP=5 кПа
, Q=38600 м3
/ч. – пропускная способность [см. 1].
Скорость движения газа в линии редуцирования:
а) до регулятора давления (D=200 мм):
б) после регулятора давления (D=200 мм):
в) в газопроводе после регулятора давления (D=200 мм):
Фильтр ФГ-50-6 (12) Допустимая пропускная способность 4500 м3
/ч.
Определение потерь давления в кранах, местных сопротивлениях и ПЗК линии регулирования.
Принимаем следующие значения коэффициентов местных сопротивлений [см. 2]:
| Вид местного сопротивления | До регулятора | После регулятора |
| Кран (x=2) | 2 | 2 |
| ПЗК (x=5) | 5 | - |
| Переход на диаметр 200мм (x=0,55) | 0,55 | - |
| Итого:
|
7,55
|
2
|
Гидравлические потери определяются по формуле:
W – скорость движения газа;
x - коэффициент гидравлического сопративления;
p – плотность газа.
Гидравлические потери составят:
- до регулятора
- после регулятора
Суммарные потери в линии редуцирования будут равны: , эта величина меньше предварительно принятой (6 кПа) величины.
3.1.3. Подбор предохранительного сбросного клапана – ПСК.
Предохранительно-сбросной клапан 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. Количество газа, подлежащего сбросу ПСК должно быть: Q≥0.0005Q0
[см.1].
Q=0,0005·6316,2=3,158 м3
/ч.
3.2. Подбор оборудования для газораспределительных станций
Исходные данные:
Расход газа на ГРС Q=41586,2 м3
/ч;
Давление газа перед ГРС - 2,5 МПа
Давление газа после ГРС - 0,35 МПа.
Температура газа перед ГРС - 10˚С
Плотность газа p=0,727 кг/м3
3.2.1.
Очистка газа на ГРС.
Для очистки газа на ГРС используют масляные фильтры:
Пропускная способность:
D –внутренний диаметр масляного пылеуловителя (фильтра),
P – давление газа перед фильтром, МПа;
pж
=
800 кг/м3
– плотность смачиваещей жидкости при рабочих условиях,
pг
– плотность газа при рабочих условиях,
Т
- температура газа.
3.2.2.
Определение температуры газа на выходе из ГРС.
Температура газа после регулятора давления
При малых изменениях линейной скорости формула имеет вид:
Т1
, P1
, W1
– параметры газа до регулятора,
Т2, P2, W2 – параметры газа после регулятора,
Сp – изобарная теплоемкость газа,
- коэффициент Джоуля-Томпсона
3.2.1. Выбор регулятора давления на ГРС.
Расчет коэффициента пропускной способности:
p0
– давление при стандартных условиях,
Т1
– температура газа на входе в ГРС.
Выбор регулятора давления производим по [см.1, Таблица 3.1] в зависимости от коэффициента пропускной способности. Для ГРС выберем регулятор давления РД-80-6,4 kQ
= 66
Qм
=30925,19 - превышение максимального расхода составило 12,31%, условие о запасе пропускной способности регулятора давления выполняется [см.3].
3.3.
Определение объемов хранилищ сжиженных углеводородных газов.
Объем газа при стандартных условиях Vг
=20000 нм3
Состав газа в газохранилище C3
H8
– 80% C4
H10
– 20%
Плотность газа при 20˚С [см.3, Таблица 3.1]:
Плотность смеси газов:
Плотность сжиженного углеводородного газа при 0˚С [см.3, Таблица 9.3]:
Плотность сжиженного углеводородного газа существенно зависит от температуры. Для пересчета плотности сжиженного углеводородного газа при температуре 20˚С можно использоватьформулу [3]:
α –
коэффициент для пересчета плотности [см.3, Таблица 9.3],
для C3
H8
α =
1,354 кг/(м3
·К)
для C4
H10
α =
1,068 кг/(м3
·К)
Плотности смеси сжиженных углеводородных газов определяют по формуле:
Масса газа
Объем сжиженного углеводородного газа:
Так как наземные резервуары заполняются на 85%, то суммарный объем резервуаров будет:
Для хранения сжиженного углеводородного газа объемом 90 м3 можно использоватьчетыре цилиндрических стационарных резервуара объемом 25 м3
для наземной установки Рисунок 1.
Внутренний диаметр – 2 м;
Общая длина – 9.1 м;
Расстояние между опорами – 5.5 м
Рисунок 1. Стальной цилиндрический стационарный резервуар объемом 25 м3
:
1-
резервуар; 2 – опоры.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполненного курсового проекта была спроектирована система газоснабжения района города Братска. В процессе работы были установлены следующие диаметры газопроводов:
а) сеть низкого давления от Дн
хS42,3*3,2мм до 245*7,0 мм
б) сеть среднего давления от Дн
хS57*3,0мм до 402*9,0 мм
в) внутрикватральный газопровод Дн
хS от 42*3,5 до 108*4,0
г) внутридомовой газопровод от Ду 21,3*2,75мм до Ду 57*3 мм.
На газорегуляторном пункте установлены регуляторы давления типаРД-80-6,4 и газовый фильтр ФГ-50-6. В помещениях жилых зданий установлены плиты газовые четырехгорелочные с духовым шкафом, газовые водонагреватели.
Принятая система газоснабжения будет исправно функционировать, так как результаты проведенных расчетов полностью соответствуют требованиям СНиП.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гольянов А.И. Газовые сети и газохранилища: Учебник для вузов. – Уфа: изд. «Монография», 2004. -303с.: ил..
2. Газоснабжение / А.А. Ионин – М.: Стройиздат, 1989.
3. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. Госстрой России.-М: Стройиздат, 2000. -136 с
4. СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы.-М: ЦИТП Госстроя России, 2003.-64с.