4. Выбор и обоснование системы газоснабжения

Для газификации микрорайона города Ярославля принята двухкольцевая двухступенчатая система газоснабжения низкого давления с четырьмя тупиками. Система газоснабжения высокого давления – тупиковая. Общая протяженность сетей газоснабжения составила 10160м.

Прокладка газопроводов предусмотрена подземная на глубине не менее 0,8 метров до верха трубы. Для стальных газопроводов в местах, где не предусмотрено движение транспорта и сельскохозяйственных машин (межпоселковые газопроводы), глубину прокладки допускается уменьшить до 0,6 метров. Надземные газопроводы следует прокладывать на отдельно стоящих опорах, этажерках и колоннах из негорючих материалов или по стенам зданий. Высоту прокладки надземных газопроводов следует принимать в соответствии с нормативными требованиями. Толщина стенки трубы должна быть не менее 3 мм для подземных и наземных в обваловании газопроводов и 2 мм для надземных и наземных без обвалования. Для строительства систем газоснабжения следует применять стальные прямошовные и спиральношовные сварные и бесшовные трубы, изготовленные из хорошо сваривающейся стали. Для внутридомовых газопроводов допускается применять трубы стальные водогазопроводные по ГОСТ 3262-75. Для наружных газопроводов трубы стальные электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91. Соединительные части и детали для систем газоснабжения следует предусматривать из спокойной стали (литые, кованые, штампованные, гнутые или сварные). Соединительные части и детали систем газоснабжения допускается изготовлять из стальных бесшовных и прямошовных сварных труб или листового проката, металл которых отвечает техническим требованиям. Фланцы, применяемые для присоединения к газопроводам арматуры, оборудования и приборов, должны соответствовать ГОСТ 12820-80 и ГОСТ 12821-80.

В разрабатываемом проекте определены места установки отключающих устройств и их тип. Для безопасной эксплуатации запорная арматура установлена подземно под ковер. Для наружных систем газоснабжения приняты трубы стальные электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91. Для внутренних систем газоснабжения приняты трубы стальные водогазопроводные по ГОСТ 3262-75.

Установка газовых плит в жилых домах предусматривается в помещениях кухонь высотой не менее 2,2 м, имеющих окно с форточкой, вытяжной вентиляционный канал и естественное освещение. В помещении кухни устанавливаются сигнализатор загазованности и счетчик газовый бытовой. На опусках к газовому прибору устанавливается кран пробковый Ду 15 мм. После крана по ходу движения газа предусмотрен сгон.

Внутренний объем помещений кухонь должен быть не менее 15 м³ для газовой плиты с 4 горелками.

5 Расчет системы газоснабжения низкого давления четвертой категории

Рисунок 5.1. Расчетная схема системы газоснабжения низкого давления

четвертой категории

Удельные путевые расходы:

∆q_d = Q^h_d /L_к, м³/ч^.*м, (5.1)

где Q_к - суммарный расход газа, м³/ч

L_к - суммарная длина контура, м

∆q_{d I} = 775,57/2740=0,283 м³/ч^.*м

Дальнейший расчет ведется в табличной форме.

Результаты расчета приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1 Удельные путевые расходы для всех питающих контуров

сети

№ контура	Газоснабжаемые зоны				L контура		qd м3/ч*м
	F, га	N, чел	Qhd , м3/ч
1	2	3	4	5		6
I	20.96	6309	775.57	2740		0.283
II	31.88	8789	626.28	2580		0.243
A	21.98	6616	458.85	1165		0.394
B	6.2	1866	129.58	975		0.133
C	6.2	1866	129.58	975		0.133
D	21.98	6616	425.14	1112.5		0.382
E	9.66	2908	193.15	700		0.277
F	11.2	3371	536.95	752.5		0.714
Всего:			3275.9

Определяются расчетные расходы газа для всех участков сети:

Qn = q_d* L, м³/ч^., (5.2)

где Qn – путевой расход газа

L – суммарная длина расчетных участков в контуре

Определяются расчетные расходы газа:

Qp = 0,55* Qn + Qтр, м³/ч^., (5.3)

где 0,55* Qn – эквивалентная длина расчетного участка

Qтр – транзитный расход газа

Q_n^1-2 = 0,671*305=204,66, м³/ч

Q_Р^1-2 = 0,55*204,66=112,56 м³/ч

Дальнейший расчет расходов газа ведется в табличной форме.

Правильность расчета расчетных расходов газа определяется путем сравнения сумм часовых расходов Q^h_d газоснабжаемых зон и расчетных расходов Qp питающих участков сети 5-11 и 15-11. При этом невязка получившихся значений должна быть в пределах 10%.

Таблица 5.2. Определение расчетных расходов газа

№ уч	L, м	Удельный путевой расход qd м3/ч.	Расход газа, м3/ч
			Qn	0,55 Qn	Qтр		Qp
1-2	305	0.394+0.277=0.671	204.66	112.56	-		112.56
3-4	345	0.243	83.84	46.11	-		46.11
2-3	395	0.243+0.277=0.52	205.4	112.97	83.84		196.81
2-5	205	0.394+0.243=0.637	130.59	71.82	493.92		565.72
6-7	360	0.394+0.133=0.527	189.72	104.35	-		104.35
9-10	115	0.283	32.55	17.89	-		17.89
8-9	385	0.283+0.133=0.416	160.16	88.09	32.55		120.64
7-8	230	0.283+0.133=0.416	65.68	52.62	192.71		245.33
5-7	295	0.283+0.394=0.677	199.72	109.84	478.11		587.95
12-13	305	0.382+0.714=1.096	334.28	183.35	-		183.35
4-14	345	0.243	83.84	46.11	-		46.11
13-14	447.5	0.243+0.714=0.957	428.26	235.54	83.84		319.38
13-15	152.5	0.243+0.382=0.625	95.11	52.42	846.38		941.69
16-17	360	0.133+0.382=0.515	180.4	101.97	-		101.97
10-19	115	0.283	32.55	17.89	-		17.89
18-19	385	0.283+0.133=0.416	160.16	88.09	32.55		120.64
16-18	230	0.283+0.133=0.416	95.68	52.62	192.71		245.33
15-16	295	0.283+0.382=0.665	196.18	107.89	468.79		664.97
5-11	345	0.283+0.243=0.526	181.47	99.81	1302.32		1483.79
11-15	345	0.283+0.243=0.526	181.47	99.81	1606.66		1706.47
Итого:						3190,26

Для гидравлического расчета кольцевых участков используется номограмма 2.17 литературы [4].

Для подбора диаметров труб необходимо определить располагаемые удельные потери давления:

∆P/L=910/∑L, Па/м, (5.4)

где 910 – располагаемые потери давления без учета местных потерь,Па

∑L – сумма длин участков от ГРП до точки схода, м.

Далее по номограмме 2.17 с помощью располагаемых удельных потерь давления и расхода газа на расчетном участке подбираются трубы в соответствии с ГОСТ 10704-91. Получившиеся значения удельных потерь давления записываю в таблицу 5.3

Определяются потери давления:

∆P=∆P/L* L, Па (5.5)

∆P ^5-11=0,75*345=258,75, Па

Дальнейшие расчеты ведутся в табличной форме. Результаты расчета приведены в таблице 5.3

Для проверки правильности расчета сравнивают суммы потерь давления на разных по направлению участках. При этом невязка получившихся значений должна быть в пределах 10%. При невязке меньше 10% гидравлический расчет кольцевых участков можно закончить.

Таблица 5.3. Гидравлический расчет кольцевых участков на первом этапе

№ Кол.	Участки кольца				Предварительное распределение
	№уч	№соседнего Кольца	L, м	Dн*S, мм	Qp, м3/ч	∆P/L, Па/м	∆P, Па	∆P/Qp
1	2	3	4	5	6	7	8	9
I	5-11	II	345	325*8	1483.79	0.75	258.75	0,17
	5-7		295	219*6	587.95	1.95	575.25	0,98
	7-8		230	159*4	245.33	0.9	207	0,84
	8-9		385	140*4.5	120.64	0.45	134.75	1,12
	9-10		115	57*3	17.89	1.25	143.75	8,04
	10-19		115	57*3	-17.89	1.25	-143.75	8,04
	18-19		385	140*4.5	-120.64	0.45	-134.75	1,12
	16-18		230	159*4	-245.33	1.65	-397.5	1,55
	15-16		295	219*6	-664.47	1.2	-354	0,53
	11-15	II	345	325*8	-1706.47	0.95	-327.75	0,19

Продолжение таблицы 5.3. Гидравлический расчет кольцевых участков на первом этапе

II	11-15	I	345	325*8	1706.47	0.95	327.75	019
	13-15		152.5	273*7	941.69	0.85	129.63	0,14
	13-14		447.5	159*4	319.38	0.3	134.25	0,42
	4-14		345	89*3	46.11	0.75	258.75	5,61
	3-4		345	89*3	-46.11	0.75	-258.75	5,61
	2-3		395	219*6	-196.11	0.68	-268.6	1,36
	2-5		205	273*7	-565.72	0.45	-92.25	0,16
	5-11	I	345	325*8	-1483.79	0.75	-285.75	0,17

Второй этап гидравлического расчета кольцевых участков рассматривается как резервирование элементов сети. Для повышения надежности работы кольцевых участков корректируются их диаметры. Для оценки значимости кольца используется его материальная характеристика:

М = ∑Di*Li, (5.6)

Для формирования диаметра кольца необходимо вычислить значение среднего диаметра по кольцу по формуле:

Dср.к = (М/*∑Li)*, мм, (5.7)

где =1,11,2 - коэффициент, учитывающий увеличение материальной характеристики кольца с постоянным диаметром,  = 1,1.

Участки кольца формируются из ближайших значений труб по ГОСТ 10704-91.

Для выполнения итерации определяется поправка по кольцу:

∆Qк = ∆Q’к+∆Q’’к, м³/ч (5.8)

где ∆Q’к – поправка по рассчитываемому кольцу, м³/ч

∆Q’’к – поправка влияния на рассчитываемое кольцо соседним

кольцом, м³/ч

∆Q’к= - , м³/ч (5.9)

где ∑∆Pi – сумма потерь давления по рассчитываемому кольцу, Па

∆Q’’к= - , м³/ч (5.10)

где ∆Pij/Qij – сумма отношения давления к расходу газа

граничащих участков двух колец

М ^I=345*325*2+295*219*2+230*159*2+380*145*2+115*57*2=604901 мм

М ^II=345*325*2+345*89*2+(152.5+205)*237+447.5*159+395*219=594709.5 мм

D ^I_ср =1.1*604901/2730=222.57 мм

D ^II_ср =1.1*594709,5/2580=230,51 мм

∆Q’_I = - =45,09, м³/ч

∆Q’_II = - =-85.68, м³/ч

∆Q’’_I = - =-11.77, м³/ч

∆Q’’_II = - =6.55, м³/ч

∆Q_I =45.09-11.77=33.32, м³/ч

∆Q_II =-85.68+6.55=79.13, м³/ч

Дальнейший расчет ведется по формулам 5.4 и 5.5.

Результаты расчета записываются в таблицу 5.4

Таблица 5.4. Гидравлический расчет кольцевых участков на втором этапе

№ Кол.	Участки кольца				Предварительное распределение				∆Q, м3/ч		Первая итерация
	№уч	№сос. Коль.	L, м	Dн*S, мм	Qp, м3/ч	∆P/L, Па/м	∆P, Па	∆P/Qp			∆Q, м3/ч	∆Qp, м3/ч	∆P/L, Па/м	∆P, Па	1,1∆P, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11	12	13	14	15
I	5-11	II	345	325*8	1483.79	0,7	241,5	0,16	33,32		112,45	1596,24	0,8	276,00	303,60
	5-7		295	219*6	587.95	0,9	265,5	0,45			33,32	621,27	1,10	324,50	356,95
	7-8		230	219*6	245.33	0,165	37,95	0,15			33,32	278,65	0,23	52,90	58,19
	8-9		385	219*6	120.64	0,05	19,25	0,16			33,32	153,96	0,05	19,25	21,18
	9-10		115	219*6	17.89	0,05	5,75	0,32			33,32	51,21	0,05	5,75	6,33
	10-19		115	219*6	-17.89	0,05	-5,75	0,32			33,32	15,43	0,05	5,75	6,33
	18-19		385	219*6	-120.64	0,05	-19,25	0,16			33,32	-87,32	0,05	-19,25	-21,18
	16-18		230	219*6	-245.33	0,165	-37,97	0,15			33,32	-212,01	0,13	-29,90	-32,89
	15-16		295	219*6	-664.47	1,25	-368,75	0,55			33,32	-631,15	1,20	-354,00	-389,40
	11-15	II	345	325*8	-1706.47	1	-345	0,2			112,45	-1594,02	0,80	-276,00	-303,60
	Ошибка = =-30,7%									Ошибка = =0,73
II	11-15	I	345	352*8	1706.47	1	345	0,2	-79,13		-112,45	1594,02	0,8	276,00	303,60
	13-15		152.5	219*6	941.69	2,4	366	0,39			-79,13	862,56	2,00	305,00	335,50
	13-14		447.5	219*6	319.38	0,3	134,25	0,42			-79,13	240,25	0,17	76,08	83,68
	4-14		345	219*6	46.11	0,05	17,25	0,37			-79,13	-33,02	0,05	-17,25	-18,98
	3-4		345	219*6	-46.11	0,05	-17,25	0,37			-79,13	-125,24	0,05	-17,25	-18,98
	2-3		395	219*6	-196.11	0,12	-47,4	0,24			-79,13	-275,24	0,23	-90,85	-99,94
	2-5		205	219*6	-565.72	0,9	-184,5	0,33			-79,13	-644,85	1,24	-254,20	-279,62
	5-11	I	345	325*8	1483.79	0,7	-241,5	0,16			-112,45	-1596,24	0,8	-276,00	-303,60
	Ошибка = =54,96%									Ошибка = =0,23

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов выполняется после окончательного заполнения таблицы 4. Располагаемым давлением на расчетных участках будет являться располагаемое давление всей системы за вычетом суммарных потерь давления на предыдущих кольцевых участках по кратчайшему пути движения газа до ГРП.

Располагаемое давление:

∆Р=1000-∑Рi, Па (5.11)

где ∑Рi – сумма потерь давления предыдущих участков кратчайшего

пути до ГРП, Па

С помощью номограммы 2.17 литературы [4] и располагаемых удельных потерь давления подбираются диаметры расчетных участков.

Дальнейший расчет тупиковых ответвлений ведется в табличной форме. Результаты расчетов записываются в таблицу 5.5.

Таблица 5.5 Гидравлический расчет тупиковых ответвлений

Номер участка	L, м	Qр	Располагаемое давление		Dн*s, мм	Фактическое давление		σ, %
			P, Па	P/L, Па/м		P/L, Па/м	P, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1-2	305	112,56	416,78	1,37	114*4	1,2	402,6	3,4
6-7	140	104,35	339,45	0,94	140*4,5	0,35	53,9	5,7
	220				114*4	1,1	266,2
12-13	270	183,35	360,9	1,18	140*4,5	0,9	267,3	0,73
	35				114*4	2,5	96,25
16-17	160	101,97	307	0,85	140*4,5	0,37	65,12	0,04
	200				114*4	1,1	242