2. Гидравлический расчет газораспределительных сетей.

2.1. Структура систем газоснабжения

Проектировать системы газоснабжения следует на основе утвержденных схем газоснабжения республик, краев, областей, городов и др. населенных пунктов, а при их отсутствии – на основе генеральных планов населенных пунктов.

Выбор схемы распределения, числа газораспределительных станций (ГРС), газорегуляторных пунктов (ГРП) и принципа построения распределительных газопроводов (кольцевые, тупиковые, смешанные) следует производить на основании технико-экономических расчетов с учетом объема, структуры и плотности газопотребления, надежности газоснабжения, а также местных условий строительства и эксплуатации.

Газопроводы систем газоснабжения в зависимости от давления транспортируемого газа подразделяются на газопроводы:

высокого давления I категории - при рабочем давлении газа свыше 0,6 МПа до 1,2 МПа для природного газа и газовоздуш­ных смесей и до 1,6 МПа для сжиженных углеводородных га­зон (СУГ);

высокого давления II категории — при рабочем давлении газа свыше 0,3 МПа до 0,6 МПа;

среднего давления - при рабочем давлении газа свыше 5000 Па до 0,3 МПа;

низкого давления - при рабочем давлении газа до 5000 Па.

Давление газа в газопроводах, прокладываемых внутри зда­ний, следует принимать не более следующих значений:

Производственные здания промышленных и сельскохозяй­ственных предприятий, а также отдельно стоящие котельные и предприятия бытового обслуживания производственного ха­рактера (бани, прачечные, фабрики химчистки, предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий и пр.) - 0,6 МПа;

предприятия бытового обслуживания производственного ха­рактера, пристроенные к зданиям другого производственного назначения или встроенные в эти здания - 0,3 МПа;

предприятия бытового обслуживания непроизводственного характера и общественные здания - 5000 Па;

жилые дома - 3000 Па.

Для тепловых установок промышленных предприятий и от­дельно стоящих котельных допускается использование газа с давлением до 1,2 МПа. если такое давление требуется по усло­виям технологии производства. Допускается использование газа давлением до 0,6 МПа в котельных, расположенных в пристрой­ках к производственным зданиям.

Все газопроводы, входящие в газораспределительную сеть, условно разделяются на магистральные (транзитные) и рас­пределительные. Магистральные газопроводы предназначены для передачи из одного района города в другой. Распредели­тельные газопроводы служат для подачи газа непосредственно потребителям (рис. 2.1). К внутреннему газовому оборудованию жилых домов и промышленных предприятий относятся внутридомовые и промышленные газопроводы, газовые приборы и уста­новки для сжигания газа. Газораспределительная сеть города может иметь газопроводы различного давления. В зависимости от этого могут быть следующие системы (рис. 2.2):

Рис. 2.1 Схемы газопроводов и газовых сетей:

а - одиночный газопровод с сосредоточенной нагрузкой; б - разветвленная тупиковая сеть с сосредоточенными нагрузками; в - одиночный газопровод с равномерно распре­деленной нагрузкой; г - разветвленная сеть с равно распределенной нагрузкой; д - одиночный газопровод с комбинированной нагрузкой; е - разветвленная сеть с комби­нированной нагрузкой; ж, з - кольцевая сеть среднего или высокого давления; и - сложная кольцевая сеть низкого давлении; Q₁, Q₇ - сосредоточенные отборы газа.

одноступенчатая, при которой распределение газа и подача его потребителям осуществляются по газопроводам только од­ного давлении;

двухступенчатая, при которой подача газа в различные районы города осуществляется по газопроводам высокого (до 0.6 МПа) или среднего давления, а распределение по потреби­телям - по газопроводам низкого, среднего пли высокого (до 0,6 МПа) давления;

трехступенчатая, в которой используются газопроводы высо­кого (до 0,6 МПа), среднего и низкого давлений;

м ногоступенчатая, при которой следует предусматривать га­зопроводы высокого (до 1,2 и до 0,6 МПа), среднего и низкого давлений (рис.2.3).

Рис. 2.2. Системы газоснабжения населенных мест: а – одноступенчатая; б – двухступенчатая; в – трехступенчатая

Рис. 2.3. Многоступенчатая система газоснабжения крупного города

СВД - сеть высокого давления; ССД - сеть среднего давления;

СНД - сеть низкого давления; ПП - промышленное предприятие;

МГ- магистральный газопровод

Связь между газопроводами различных давлений должна предусматриваться только через ГРП пли газорегуляторные установки (ГРУ). Систему газоснабжения выбирают с учетом источников, объема и назначении газоснабжения, размера и планировки города, а также с учетом экономики. Выбор системы газоснабжения производят с учетом того, что чем больше дав­ление газа в газопроводе, тем меньше его диаметр и стоимость (при этом должна учитываться сложность прокладки газопро­вода). С увеличением числа ступеней возрастает число ГРП, но уменьшается диаметр трубопроводов последующих ступеней давления. Для поселков и небольших городов с населением до 30000—50000 жителей рекомендуются одноступенчатые системы газоснабже­нии. Для временной застройки возможен вариант сети с уста­новкой квартирных или домовых регуляторов давления. Для городов с населением 50000—250000 жителей рекомендуются двухступенчатые системы газоснабжения. Давление в первой ступени 0,3—0,6 МПа. При застройке крупными кварталами це­лесообразно применять двухступенчатую схему со шкафными регуляторными пунктами. Трехступенчатую схему применяют при повышенных требованиях к надежности, при большой тер­ритории зоны газоснабжения и неудобной планировке города и при наличии предприятий, требующих газ высокого давления. Для городов с населением более 250000 жителей рекомендует­ся трехступенчатая система газоснабжения. Вокруг города це­лесообразно прокладывать магистральный газопровод высокого давления для подачи газа в отдельные районы. При наличии газгольдерной станции давление в кольце составляет 1,2 МПа, при отсутствии газгольдеров и плотной застройки оно равно 0,6 МПа.

По принципу построения различают две схемы газовых се­тей: кольцевые и тупиковые. Кольцевые схемы включают не­сколько ГРС или АГРС (рис. 2.4). Для снижения давления газа на них имеются редуцирующие (понижающие давление) и пре­дохранительные устройства. АГРС представляют собой ГРС, размещенные не в зданиях, а в отапливаемых автоматическими газовыми горелками металлических, шкафах. Газорегуляторные пункты по принципу действия аналогичны ГРС, с их помощью осуществляется снижение и автоматическое регулирование дав­ления газа после ГРС (ДГРС) одноступенчато или в несколько ступеней.

Рис. 2.4. Кольцевая схема газоснабжения группы поселков с двухступенчатым снижением давления газа

1 – магистральный газопровод; 2, 3 – газопроводы высокого и низкого давления соответственно.

Рис. 2.5. Тупиковая схема газоснабжения двух поселков с трехступенчатым снижением давления газа:

1 - магистральный газопровод; 2 - отвод от магистрального газопровода; 3 - газопро­вод высокого давления; 4 - ГРП с двумя регуляторами на различные выходные дав­ления; 5 - газопровод среднего (высокого) давления; 6 - поселковый одноступенчатый ГРП; 7 - жилые дома (объекты газификации от сетей низкого давления); 8 - газо­провод низкого давления.

На рис. 2.5. изображена тупиковая схема газоснабжения от магистрального газопровода со снижением давления газа в несколько ступеней. Двухрегуляторный ГРП 4 снижает давле­ние газа до 0,6 или 0,3 МПа первым регулятором для ГРУ ко­тельных и ГРП поселка № 2, а вторым регулятором — до 0,02 МПа для домов поселка № 1. Пункт измерения расхода газа (ПЗРГ) учитывает потребление газа в обоих поселках и служит узлом взаимных расчетов между газоснабжающими предприятиями магистральных и поселковых газопроводов.

Газопроводы, транспортирующие газ от ГРП до жилых зда­ний и других объектов газификации, могут выполняться по коль­цевой, радиальной или тупиковой схемам. Чаще всего газоснаб­жение объектов сельской местности осуществляется по так на­зываемым комбинированным схемам, в которых сочетаются признаки всех перечисленных схем. Кольцевая схема повышает надежность газоснабжения, но менее экономична по металловложениям. Вопрос о целесообразном применении закольцован­ных и разветвленных сетей и их рациональном соотношении яв­ляется одним из наиболее важных при проектировании. Более экономичны, но менее надежны тупиковые газопроводы. Мест­ные условия газоснабжающей зоны в некоторой степени влияют на выбор рациональной структуры газовой сети. Однако в боль­шинстве случаев система газоснабжения состоит из совокупно­сти закольцованных газовых магистралей и тупиковых разветв­ленных сетей, отходящих от магистралей. Кольцо главных ма­гистралей тем меньше, чем более ответственные потребители газа подключены к сети и чем больше удельные нагрузки сети. Подобная схема является достаточно гибкой в управлении, имеет возможность обеспечивать при необходимости существенные перетоки газа из одних газоснабжающих зон в другие, вырав­нивать режимы работы сети микрорайона, иметь высокую на­дежность работы всей газовой сети.