8.Выбор схемы газоснабжения города
Для выбора системы газоснабжения города используются следующие данные:
количество жителей – 72440 чел
расход газа равномерно-распределенными жителями – 4649 м3/ч
расход газа сосредоточенными потребителями – 15106 м3/ч
суммарный расход – 19755 м3/ч.
При численности около 100 000 человек со сравнительно большой плотностью нагрузки и компактным размещением крупных потребителей газа принимается двухступенчатая система газоснабжения. С давлением первой ступени 0,3 МПа, во второй – 3 кПа.
Сеть среднего давления проектируем кольцевой. Такая сеть с двухсторонним питанием достаточно надежна. Трасса кольца выбирается так, чтобы уменьшить общую длину среднего давления.
Газопроводы среднего давления прокладываются по улицам, и от них делается ответвления к сосредоточенным потребителям и сетевым ГРП. На кольце предусматривается секционирующие задвижки так, чтобы любой поврежденный участок можно было отключить с двух сторон и питать с любой стороны кольца. Принимаем одну газораспределительную станцию (ГРС). Место размещения ГРС – со стороны прохода магистрального газопровода на окраине города на расстоянии не менее 300 м от линии ближайшей застройки.
9.Гидравлический расчет кольцевой сети среднего давления для трех режимов эксплуатации
Необходимо рассчитать кольцевую систему газоснабжения среднего давления. Расчетные расходы газа, нумерация участков и их длину приводим в схемах.
Давление газа после ГРС Рн=0,4МПа. Перед конечным потребителем 0,2-0,25МПа.
Составим расчетную схему сети. На схеме покажем газопроводы среднего давления, ГРС, ГРП и всех потребителей среднего давления.
Номеруем на расчетной схеме все узлы кольца и проставляем длины участков сети.
Конечное давление Рк принимают таким, чтобы при максимальной нагрузке сети обеспечивалась минимальное давление газа перед регуляторами ГРП и ГРУ. Это давление Рк складывается из максимального давления газа перед горелками агрегатов (Рг), потерь давления в объектовой сети при максимальной нагрузке (∆Рс) и перепада давления ГРП (0,05 МПа).
Для незакольцованых сетей распределение потоков газа однозначно определяется схемой системы, а диаметры газопроводов расчитываются при полном использовании максимального перепада давления.
При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для повышения пропускной способности системы газоснабжения при аварийной ситуации. Наиболее неблагоприятная ситуация возникает при выключении головных участков сети. При кратковременной аварийной ситуации допускается снижение качества системы, которую оценивает коэффициент потребителя. Значение коэффициента обеспеченности приведены в таблице.
Таблица 9.1
Наименования потребителя |
Принятое Коб |
Расчетный расход газа Vр, м3/ч |
Расход газа при авар.режиме Vав, м3/ч |
РК2 |
0,75 |
5286 |
3964,5 |
ГРП3 |
0,85 |
931,4 |
791,7 |
КК |
0,7 |
124 |
86,8 |
ГРП4 |
0,85 |
1335,4 |
1135,1 |
Б |
0,85 |
943 |
801,6 |
БПК |
0,6 |
1521 |
912,6 |
ПП |
0,8 |
1100 |
880 |
ГРП1 |
0,85 |
1300,9 |
1105,8 |
РК1 |
0,75 |
5690 |
4267,5 |
ХЗ |
0,7 |
441,8 |
309,3 |
ГРП2 |
0,85 |
1081,3 |
919,1 |
|
|
19755 |
15174 |
Расчет кольцевой сети среднего давления производим при трех режимах работы:
аварийный режим I, при котором считаем, что поврежден и выключен участок 12-1 и газ движется по часовой стрелки;
аварийный режим II, при котором считаем, что поврежден и отключен участок 1-2 и газ движется по кольцу, против часовой стрелке;
нормальный режим, в которой часть потребителей питаются по одной половине кольца вторая – по другой, а участок 10-11является перемычкой.
Порядок расчета аварийного режима I:
составляем расчетную схему кольца;
определяем и строим расчетные расходы газа на схеме по участкам сети. Расчет начинаем с конца кольца.
Расчетные расходы определяем по сумме произведений расходов на соответствующие коэффициенты обеспеченности.
Vрi = ∑ Кобi ·Vi ,
где Кобi – коэффициент обеспеченности i-того потребителя газа при аварийном режиме;
Vi – расход газа i–тым потребителем.
Предварительный выбор диаметров кольцевой сети производим по расчетному (эквивалентному по создаваемой потере давления) расходу газа.
Vрэкв=0,59∑Коб∙Vi , м3/ч (9.1)
и среднеквадратичному перепаду давления Аср, (МПа)2/км, для рассматриваемого направления газового потока.
В аварийном режиме I газ поступает по направлению ГРС-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-ГРП–2. Отключен участок 1-12. Общая протяженность газопроводов этого направления составляет 6,35 километров. Давления газа перед наиболее удаленным от ГРС потребителем в аварийных режимах принимают Рк=(0.2..0.25) МПа. Принимаем Рк =0,25 МПа.
Потери давления в местных сопротивлениях учитываем путем увеличения фактической длины расчетных участков газопроводов на 10%.
Vрэкв=0,59∑kоб·Vi=0,59·15174=8952,7м3/ч
Линии
расхода
=8952,7
м3/ч
и среднеквадратичного перепада давления
Аср=0,014(МПа)2/км
пересекаются в точке , лежащей между
диаметрами газопроводов ПЭ250 мм и ПЭ225,
прил.5 [5].
Такие диаметры участков газопроводов кольцевой сети назначаем, выполняя гидравлический расчет; при этом больший (ПЭ250) принимаем на участках кольца, ближайших к ГРС, а меньший (ПЭ225) – на участках, расположенных диаметрально противоположно точке питания сети газом (ГРС).
Расчет сводится в таблицу 9.1, в соответствующие графы которой записываем номера участков, длины и расходы газа.
По номограмме для принятого диаметр и известного расхода находим действительное значение среднеквадратичного перепада давления на 1 км газопровода, а затем рассчитываем перепад давления для известной расчетной длины участка. Давление газа в начале участка задано Рн=0,4 МПа, давление газа в конце участка, т.е. в точке 1 находим по формуле:
Полученное давление Рк на первом участке является начальным для последующего участка и т.д. Если плотность газа кг/м3 отличается от плотности стандартного газа (0,73 кг/м3), то в величину А вводится поправка:
Расчет в аварийном режиме I будет правильным, если использован располагаемый перепад давления и величина давления в конце участка будет равна принятой Рк=0,25 МПа, допустимая невязка 10%.
Аналогично выполняется расчёт газопроводов для аварийного режима II с направлением газового потока ГРС-1-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-РК-2 (отключен участок 1-2).
В нормальном режиме определение расходов газа на участках начинается с конечного участка каждого полукольца из условия обеспечения необходимым (полным) количеством газа. Диаметры газопроводов принимаем наибольшие из двух вариантов выполненных расчетов для аварийных режимов.
Для полных расходов газа и принятых диаметров определяем потери давления на участках по полукольцам и величины давления газа в точках врезки ответвлений. Ответвления рассчитываются по известному расходу и А ≤ 0,1МПа; принимается минимальный для этого расхода диаметр.
Гидравлический расчет газопровода среднего давления сводим в таблицу 9.1.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ уч. |
Длина участка, км |
Расчетный расход газа на участке Vp, м3/ч |
Диаметр газопровода D, мм |
Среднеквадратичное падение давления А, МПа2/км |
Фактическое среднеквадратичное падение давления Аф, МПа2/км |
Среднеквадратичные потери давления на уч. АфхLp, МПа2 |
Давление газа, МПа |
||||
по плану L |
расчетная Lp=1,1L |
в начале участка Рн |
в конце участка Рк |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
Аварийный режим 1 |
|||||||||||
ГРС-1 |
0.300 |
0.330 |
15174 |
250ПЭ |
0.03800 |
0.03888 |
0.01283 |
0.4000 |
0.3836 |
||
1--2 |
0.700 |
0.770 |
15174 |
250ПЭ |
0.03800 |
0.03888 |
0.02994 |
0.3836 |
0.3424 |
||
2--3 |
0.150 |
0.165 |
14294 |
250ПЭ |
0.03300 |
0.03377 |
0.00557 |
0.3424 |
0.3341 |
||
3--4 |
0.350 |
0.385 |
10329 |
250ПЭ |
0.02000 |
0.02047 |
0.00788 |
0.3341 |
0.3221 |
||
4--5 |
1.250 |
1.375 |
9537 |
250ПЭ |
0.01700 |
0.01740 |
0.02392 |
0.3221 |
0.2826 |
||
5--6 |
0.200 |
0.220 |
8402 |
250ПЭ |
0.01300 |
0.01330 |
0.00293 |
0.2826 |
0.2774 |
||
6--7 |
0.400 |
0.440 |
7490 |
250ПЭ |
0.01000 |
0.01023 |
0.00450 |
0.2774 |
0.2691 |
||
7--8 |
0.600 |
0.660 |
6688 |
250ПЭ |
0.00800 |
0.00819 |
0.00540 |
0.2691 |
0.2589 |
||
8--9 |
0.850 |
0.935 |
5582 |
250ПЭ |
0.00600 |
0.00614 |
0.00574 |
0.2589 |
0.2476 |
||
9--10 |
1.050 |
1.155 |
5495 |
250ПЭ |
0.00600 |
0.00614 |
0.00709 |
0.2476 |
0.2328 |
||
10--11 |
0.100 |
0.110 |
1228 |
250ПЭ |
0.00028 |
0.00029 |
0.00003 |
0.2328 |
0.2327 |
||
11--12 |
0.150 |
0.165 |
919 |
250ПЭ |
0.00016 |
0.00016 |
0.00003 |
0.2327 |
0.2327 |
||
12--ГРП-2 |
0.250 |
0.275 |
919 |
110ПЭ |
0.01200 |
0.01228 |
0.00338 |
0.2327 |
0.2253 |
||
|
|
|
|
Невязка |
-9.88 |
% |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ уч. |
Длина участка, км |
Расчетный расход газа на участке Vp, м3/ч |
Диаметр газопровода D, мм |
Среднеквадратичное падение давления А, МПа2/км |
Фактическое среднеквадратичное падение давления Аф, МПа2/км |
Среднеквадратичные потери давления на уч. АфхLp, МПа2 |
Давление газа, МПа |
||||
по плану L |
расчетная Lp=1,1L |
в начале участка Рн |
в конце участка Рк |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
Аварийный режим 2 |
|||||||||||
ГРС-1 |
0.300 |
0.330 |
15174 |
250ПЭ |
0.03700 |
0.03786 |
0.01249 |
0.4000 |
0.3841 |
||
1--12 |
0.300 |
0.330 |
15174 |
250ПЭ |
0.03700 |
0.03786 |
0.01249 |
0.3841 |
0.3674 |
||
12--11 |
0.150 |
0.165 |
14254 |
250ПЭ |
0.03300 |
0.03377 |
0.00557 |
0.3674 |
0.3598 |
||
11--10 |
0.100 |
0.110 |
13945 |
250ПЭ |
0.03100 |
0.03172 |
0.00349 |
0.3598 |
0.3549 |
||
10--9 |
1.050 |
1.155 |
9678 |
250ПЭ |
0.01400 |
0.01433 |
0.01655 |
0.3549 |
0.3308 |
||
9--8 |
0.850 |
0.935 |
9591 |
250ПЭ |
0.01380 |
0.01412 |
0.01320 |
0.3308 |
0.3102 |
||
8--7 |
0.600 |
0.660 |
8485 |
250ПЭ |
0.01000 |
0.01023 |
0.00675 |
0.3102 |
0.2991 |
||
7--6 |
0.400 |
0.440 |
7683 |
250ПЭ |
0.00800 |
0.00819 |
0.00360 |
0.2991 |
0.2930 |
||
6--5 |
0.200 |
0.220 |
6771 |
250ПЭ |
0.00600 |
0.00614 |
0.00135 |
0.2930 |
0.2907 |
||
5--4 |
1.250 |
1.375 |
5636 |
250ПЭ |
0.00400 |
0.00409 |
0.00563 |
0.2907 |
0.2808 |
||
4--3 |
0.350 |
0.385 |
4884 |
250ПЭ |
0.00280 |
0.00287 |
0.00110 |
0.2808 |
0.2789 |
||
3--2 |
0.150 |
0.165 |
880 |
250ПЭ |
0.00015 |
0.00015 |
0.00002 |
0.2789 |
0.2788 |
||
2--ПП |
0.150 |
0.165 |
880 |
90ПЭ |
0.03100 |
0.03172 |
0.00523 |
0.2788 |
0.2693 |
||
|
|
|
|
Невязка |
7.71 |
% |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ уч. |
Длина участка, км |
Расчетный расход газа на участке Vp, м3/ч |
Диаметр газопровода D, мм |
Среднеквадратичное падение давления А, МПа2/км |
Фактическое среднеквадратичное падение давления Аф, МПа2/км |
Среднеквадратичные потери давления на уч. АфхLp, МПа2 |
Давление газа, МПа |
||||
по плану L |
расчетная Lp=1,1L |
в начале участка Рн |
в конце участка Рк |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
Полукольцо ГРС1--1-2--3--4--5--6--7--8--9--БПК |
|||||||||||
ГРС-1 |
0.300 |
0.330 |
19755 |
250ПЭ |
0.07300 |
0.07470 |
0.02465 |
0.4000 |
0.3679 |
||
1--2 |
0.700 |
0.770 |
11117 |
250ПЭ |
0.02300 |
0.02354 |
0.01812 |
0.3679 |
0.3424 |
||
2--3 |
0.150 |
0.165 |
10016 |
250ПЭ |
0.01900 |
0.01944 |
0.00321 |
0.3424 |
0.3377 |
||
3--4 |
0.350 |
0.385 |
4730 |
250ПЭ |
0.00400 |
0.00409 |
0.00158 |
0.3377 |
0.3353 |
||
4--5 |
1.250 |
1.375 |
3799 |
250ПЭ |
0.00300 |
0.00307 |
0.00422 |
0.3353 |
0.3290 |
||
5--6 |
0.200 |
0.220 |
2464 |
250ПЭ |
0.00100 |
0.00102 |
0.00023 |
0.3290 |
0.3286 |
||
6--7 |
0.400 |
0.440 |
943 |
250ПЭ |
0.00020 |
0.00020 |
0.00009 |
0.3286 |
0.3285 |
||
7--Б |
0.150 |
0.165 |
943 |
75ПЭ |
0.09300 |
0.09517 |
0.01570 |
0.3285 |
0.3037 |
||
Полукольцо ГРС1--12--11--10--ГРП-2 |
|||||||||||
ГРС-1 |
0.300 |
0.330 |
19755 |
250ПЭ |
0.07300 |
0.07470 |
0.02465 |
0.4000 |
0.3679 |
||
1--12 |
0.300 |
0.330 |
8638 |
250ПЭ |
0.01400 |
0.01433 |
0.00473 |
0.3285 |
0.3212 |
||
12--11 |
0.150 |
0.165 |
7556 |
250ПЭ |
0.01100 |
0.01126 |
0.00186 |
0.3679 |
0.3654 |
||
11--10 |
0.100 |
0.110 |
7115 |
250ПЭ |
0.00900 |
0.00921 |
0.00101 |
0.3654 |
0.3640 |
||
10--9 |
1.050 |
1.155 |
1424 |
250ПЭ |
0.00040 |
0.00041 |
0.00047 |
0.3640 |
0.3633 |
||
9--8 |
0.850 |
0.935 |
1301 |
250ПЭ |
0.00030 |
0.00031 |
0.00029 |
0.3633 |
0.3629 |
||
8--ГРП-1 |
0.250 |
0.275 |
1301 |
90ПЭ |
0.06800 |
0.06958 |
0.01914 |
0.3629 |
0.3355 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответвления |
|||||||||||
2--ПП |
0.150 |
0.165 |
1100 |
90ПЭ |
0.04900 |
0.05014 |
0.00827 |
0.34238 |
0.3301 |
||
3--РК-2 |
0.350 |
0.385 |
5286 |
160ПЭ |
0.05400 |
0.05526 |
0.02127 |
0.3377 |
0.3045 |
||
4--ГРП-3 |
0.100 |
0.110 |
931 |
75ПЭ |
0.09100 |
0.09312 |
0.01024 |
0.3353 |
0.3197 |
||
5--ГРП-4 |
0.100 |
0.110 |
1335.4 |
90ПЭ |
0.07200 |
0.07368 |
0.00810 |
0.3290 |
0.3164 |
||
6--БПК |
0.200 |
0.220 |
1521 |
90ПЭ |
0.09300 |
0.09517 |
0.02094 |
0.3286 |
0.2951 |
||
7--Б |
0.150 |
0.165 |
943 |
75ПЭ |
0.09300 |
0.09517 |
0.01570 |
0.3285 |
0.3037 |
||
8--ГРП-1 |
0.250 |
0.275 |
1301 |
90ПЭ |
0.06800 |
0.06958 |
0.01914 |
0.3629 |
0.3355 |
||
9--КК |
0.100 |
0.110 |
124 |
40ПЭ |
0.04400 |
0.04502 |
0.00495 |
0.3633 |
0.3564 |
||
10--РК-1 |
0.150 |
0.165 |
5690 |
160ПЭ |
0.06300 |
0.06447 |
0.01064 |
0.3640 |
0.3491 |
||
11--ХЗ |
0.150 |
0.165 |
441.8 |
63ПЭ |
0.05100 |
0.05219 |
0.00861 |
0.3654 |
0.3534 |
||
12--ГРП-2 |
0.250 |
0.275 |
1081.3 |
110ПЭ |
0.01600 |
0.01637 |
0.00450 |
0.3212 |
0.3141 |
||