Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет газовых сетей населенных пунктов. Учебно-методическое пособие
.pdf
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.И. Колосов, Г.Н. Мартыненко, С.В. Чуйкин
РАСЧЕТ ГАЗОВЫХ СЕТЕЙ
НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
Учебно-методическое пособие
Ай Пи Ар Медиа
Москва
2021
УДК 696.2
ББК 38.763
К61
Рецензенты:
Попов В.М. — д-р техн. наук, проф. кафедры электротехники, теплотехники
и гидравлики Воронежского государственного лесотехнического университета
имени Г.Ф. Морозова;
Гнеушев Р.А. — заместитель директора по производству филиала
ОАО «Газпром газораспределение Воронеж» в г. Воронеже
Колосов, Александр Иванович.
К61 Расчет газовых сетей населенных пунктов : учебно-методическое пособие /
А.И. Колосов, Г.Н. Мартыненко, С.В. Чуйкин ; Воронежский государственный
технический университет. — Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2021. — 93 с. — Текст :
электронный.
ISBN 978-5-4497-1072-7
В учебно-методическом пособии изложен материал для определения состава,
объема и последовательности выполнения курсового проекта и технологической
части выпускных квалификационных работ по газоснабжению населенных
пунктов. Рассмотрены краткие теоретические сведения, методики выполнения
необходимых расчетов и таблицы оформления результатов вычислений.
Издание подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования, предъявляемыми к дисциплинам «Газоснабжение», «Газопроводы», «Теплогазоснабжение»,
«Газораспределительные системы».
Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки
08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»,
21.03.01 «Нефтегазовое дело».
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-1072-7 © Колосов А.И., Мартыненко Г.Н.,
Чуйкин С.В., 2017
© Воронежский государственный
технический университет, 2017
© Оформление. ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2021
ВВЕДЕНИЕ
Газификация – одна из основ социально-экономического развития
страны, обеспечивающая улучшение условий труда и быта населения, а также
уменьшение загрязнения окружающей среды.
Правовые, экономические и организационные основы отношений в
области газоснабжения в Российской Федерации определяются Федеральным
законом «О газоснабжении в Российской Федерации» от 31.03.99 №69-ФЗ,
который основывается на положениях Конституции РФ и Гражданского
кодекса РФ.
Учебно-методическое пособие «Расчет газовых сетей населенных
пунктов» соответствует программам дисциплин «Газопроводы», «Газоснабжение», «Теплогазоснабжение», «Газораспределительные системы» направлений
подготовки «Строительство», «Нефтегазовое дело», «Теплоэнергетика и теплотехника». Кроме теоретических сведений, пособие содержит методики расчета
газопроводов, подбора основного и вспомогательного оборудования с примерами решения отдельных практических задач. Оно предназначено для студентов при выполнении курсового проекта.
В ходе изучения изложенного материала студенты могут самостоятельно
разрабатывать разделы курсового и дипломного проектов по указанным дисциплинам. Приведенные для этой цели исходные данные и справочные сведения позволяют расширить тематику проектирования систем газоснабжения
городов, поселков, промышленных предприятий, объектов сельской местности,
а также пути повышения эффективности использования газообразного топлива.
На конкретных примерах подробно рассматривается применение лекционного
материала в практике расчета тупиковых, кольцевых и внутриквартальных
систем газоснабжения.
Учебно-методическое пособие содержит необходимые справочные материалы, представленные в виде приложений: номограммы, таблицы для расчета
стальных газопроводов. В списке используемых источников указаны основные
нормативные документы по газоснабжению: ГОСТы, СНиПы, своды правил,
которые студенты должны использовать в учебном процессе и при курсовом и
дипломном проектировании.
Выполнение курсового проекта имеет целью закрепить теоретический
материал по основным вопросам дисциплин «Газопроводы», «Газоснабжение»,
«Теплогазоснабжение», «Газораспределительные системы», приобрести навыки
самостоятельной работы в области проектирования систем газоснабжения и
опыт работы со справочной и специальной литературой.
Данное учебно-методическое пособие может быть полезно специалистам
строительных комплексов и других хозяйствующих субъектов, направлениями
деятельности которых являются проектирование, строительство и техническая
эксплуатация газораспределительных систем.
3
СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
В задании на курсовой проект указываются:
1) климатический район газифицируемого населенного пункта;
2) размеры селитебной территории на одного человека;
3) наружный строительный объем жилых зданий на одного человека;
4) источник газоснабжения;
5) давление газа в точке подключения (после газораспределительной
станции (ГРС));
6) расстояние от ГРС до городской газовой сети;
7) расположение ГРС относительно района города;
8) процент охвата газоснабжением хозяйственно-бытовых, коммунальных
и сосредоточенных потребителей.
К заданию на курсовой проект прилагается: генеральный план проектируемого района с указанием этажности каждого квартала; план расчетного
квартала.
Курсовой проект состоит из двух разделов:
1. Газоснабжение населенного пункта.
2. Газоснабжение внутриквартального газопровода.
В содержание проекта входит:
1. Расчетно-пояснительная записка (объем 20-40 с.), которая включает:
а) введение;
б) содержание;
в) расчет характеристик газообразного топлива;
г) расчет численности населения проектируемого района по идентичным
зонам застройки;
д) расчет потребления газа по зонам застройки;
е) трассировку газопроводов и определение оптимального количества газораспределительных пунктов (ГРП);
ж) определение путевых и расчетных расходов газа по участкам кольцевой сети; з) гидравлический расчет газопроводов;
и) расчет внутриквартального газопровода;
к) список используемых источников.
2. Графическая часть проекта (объем 2 листа формата А1) включает:
а) генеральный план проектируемого района города (М1:5000) с нанесением газопроводов высокого (среднего) и низкого давлений;
б) расчетные схемы газопроводов высокого (среднего) и низкого давлений с указанием расчетных расходов газа, длин расчетных участков и наружных диаметров газопроводов;
в) план расчетного квартала (М1:2000) с трассировкой газопроводов низкого давления;
г) продольный профиль участка газопровода;
д) принципиальную схему проектируемого ГРП.
4
В проекте необходимо разработать двухступенчатую систему распределения газа с выполнением первой ступени газопроводами высокого (среднего)
давления, а второй – низкого давления. От сети высокого (среднего) давления
запроектировать сосредоточенные потребители: ГРП, котельную, хлебозавод,
баню, прачечную, промышленные предприятия. От сети низкого давления проектируются хозяйственно-бытовые и коммунальные потребители. Сеть низкого
давления рекомендуется выполнить кольцевой, а высокого (среднего) давления
– тупиковой.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ
Современные распределительные системы газоснабжения представляют
собой сложный комплекс сооружений, состоящих из следующих основных
элементов:
1) газовых сетей высокого, среднего и низкого давлений;
2) газораспределительных станций (ГРС);
3) газорегуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ).
Газопроводы систем газоснабжения в зависимости от величины давления
транспортируемого газа подразделяются на следующие группы [1]:
1) газопроводы низкого давления – при рабочем давлении газа до 0,005
МПа (0,05 кг/см2) включительно;
2) газопроводы среднего давления – при рабочем давлении газа свыше
0,005 МПа (0,05 кг/см2) до 0,3 МПа (3 кг/см2);
3) газопроводы высокого давления II категории – при рабочем давлении
газа свыше 0,3 МПа (3 кг/см2) до 0,6 МПа (6 кг/см2);
4) газопроводы высокого давления I категории – при рабочем давлении
газа свыше 0,6 МПа (6 кг/см2) до 1,2 МПа (12 кг/см2) включительно для природного газа и газовоздушных смесей и до 1,6 МПа (16 кг/см2) для сжиженных
и углеводородных газов (СУГ).
Газопроводы низкого давления служат для подачи газа в жилые, общественные здания и предприятия бытового обслуживания.
Газопроводы среднего и высокого (I категории) давлений служат для питания городских распределительных сетей низкого и среднего давлений через
ГРП. Они также подают газ в газопроводы промышленных и коммунальных
предприятий.
Городские газопроводы высокого (II категории) давления являются основными для газоснабжения крупных городов. По ним газ подают через ГРП в
сети среднего и высокого давлений, а также промышленным предприятиям,
нуждающимся в газе высокого давления.
Связь между газопроводами различного давления осуществляется через
ГРС и ГРП.
5
Современная схема городской системы газоснабжения имеет ярко выраженную иерархичность в построении, связанную с классификацией газопроводов по давлению. Верхний уровень составляют газопроводы высокого давления, они являются главным стержнем городской газовой сети. Сеть высокого
давления должна быть резервированная, т.е. закольцованная. Сеть высокого
давления гидравлически соединяется с остальной частью системы через регуляторы давления, оснащенные предохранительными устройствами, предотвращающими повышение давления после регуляторов.
Газопроводы крупных населенных пунктов (в том числе и городские)
можно разделить на три группы:
1) распределительные – для подачи газа к промышленным потребителям,
коммунальным предприятиям и в районы жилых домов. Эти газопроводы могут
быть высокого, среднего и низкого давлений, кольцевые и тупиковые;
2) абонентские ответвления, подающие газ от распределительных сетей к
отдельным потребителям;
3) внутридомовые газопроводы.
Для поселков и небольших городов рекомендуется одноступенчатая сис-
тема газоснабжения.
Для средних городов принимают двухступенчатую систему газоснабжения. Газ от ГРС по сети среднего или высокого давления подается к крупным
потребителям и к газорегуляторным пунктам, а от последних – в распределительную сеть города.
Для крупных городов рекомендуется трехступенчатая система газоснабжения. Для крупных и средних городов газовые сети должны проектироваться
кольцевыми, а для мелких городов и поселков рекомендуется как высокая ступень давления, так и низкая, может быть запроектирована тупиковой. Окончательный вариант применяется после технико-экономического обоснования.
Для крупных городов и центров промышленных районов целесообразно
применять дополнительное кольцо с давлением до 2,5 МПа, которое получает
газ из магистрального газопровода, распределяет его вокруг города и подает в
городские сети высокого давления и в магистрали к промышленным районам,
городам-спутникам и в подземные хранилища газа.
Из магистральных газопроводов газ через ГРС поступает в городские
распределительные сети разного давления. Крупные города имеют несколько
независимых точек питания и несколько ГРС, что повышает надежность системы газоснабжения и гибкость ее в эксплуатации. Газопроводы высокого давления необходимо прокладывать по окраинам города. ГРС размещают в местах
подвода магистральных газопроводов за территорией города, не подлежащей
застройке. ГРП, питающие сеть высокого и среднего давлений, также стараются
располагать вокруг города с разных его сторон. Расположение этих ГРП должно выбираться таким, чтобы обеспечить после них подачу газа по кратчайшему
пути к центрам нагрузок каждого района города. ГРП, питающие сеть низкого
давления, располагают в центре нагрузок (кварталов и микрорайонов). Такие
6
ГРП имеют пропускную способность 1000…3000 м3/ч, радиус действия –
400…800 м.
Принципиальная схема многоступенчатой распределительной системы
газоснабжения крупного населенного пункта представлена на рисунке.
Схема трехступенчатой системы газоснабжения:
ГРС - газораспределительная станция, ГРП - газорегуляторный пункт,
ПП - промышленное предприятие, МГ - магистральный газопровод,
1 - сеть высокого давления, 2 - сеть среднего давления, 1 - сеть низкого давления
Газ из магистральных газопроводов поступает в городские, поселковые и
промышленные системы газоснабжения через газораспределительные станции.
На ГРС давление газа снижают до величины, необходимой для потребителя, и
поддерживают его постоянным. Все оборудование ГРС рассчитывают на рабочее давление 7,5 МПа и 5,5 МПа, т.е. на максимально возможное давление газа
в магистральном газопроводе. ГРС характеризуется большими пропускными
способностями (20…200 тыс. м3/ч и более), поэтому дросселирование газа на
них осуществляется в нескольких нитках, на каждой из которых устанавливают
соответствующий регулятор давления. На ГРС газ подвергается дополнительной очистке на фильтрах и одоризации, а при необходимости и подогреву, что
позволяет исключить гидратообразование при дросселировании. Температура
подогрева должна быть такой, чтобы влагосодержание насыщенного газа было
выше влагосодержания газа, поступающего на ГРС. Расход газа на ГРС определяется с помощью диафрагмы или расходомера, представляющего собой дифманометр. Кроме того, на ГРС предусматривается защитная автоматика. На
ГРС устанавливают регуляторы как прямого, так и непрямого действия, которые автоматически поддерживают постоянное давление в точках отбора независимо от интенсивности потребления газа. Эти приборы являются основными
на газораспределительных станциях.
7
ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Все необходимые исходные данные для проектирования выбираются по
приложениям данного учебно-методического пособия.
Приложение 1. По двум последним цифрам зачетной книжки выбираем
номер генерального плана (М1:10000) населенного пункта для выполнения первого раздела курсового проекта. Если такого номера варианта нет в приложении, то он определяется путем сложения двух последних цифр зачетной книжки.
Приложение 2. По последней цифре зачетной книжки выбираем состав
газообразного топлива, которым будет снабжаться населенный пункт.
Приложение 3. По двум последним цифрам зачетной книжки выбираем
город, в котором проектируется система газоснабжения, а его климатические
параметры необходимо принять согласно [2].
Для выполнения проекта необходимы:
• t
– расчетная температура наружного воздуха для проектирования
р.о.
отопления, 0С (температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92; графа 5 [2]);
• t
– расчетная температура наружного воздуха для проектирования
р.в.
вентиляции, 0С (температура воздуха, с обеспеченностью 0,94; графа 6 [2]);
0
• t
С (средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой
– средняя температура наружного воздуха за отопительный период,
ср.о.
воздуха ≤ 8 0С; графа 12 [2])
• nо – продолжительность отопительного периода со средней суточной
температурой воздуха ≤ 8 0С, сут. (графа 11 [2]).
Приложение 4. По последней цифре зачетной книжки определяем этаж-
ность зданий в проектируемых кварталах.
Приложение 5. По последней цифре зачетной книжки определяем сте-
пень охвата газоснабжением населенного пункта.
Приложение 6. По двум последним цифрам зачетной книжки определяем
годовое потребление газа промышленными предприятиями, теплосодержание
технологического пара и суммарная паропроизводительность котлоагрегатов,
вырабатывающих пар для технологических нужд.
Приложение 11. По двум последним цифрам зачетной книжки выбираем
номер схемы жилого квартала (М 1:5000) населенного пункта с исходными
данными для выполнения второго раздела курсового проекта. Если такого номера варианта нет в приложении, то он определяется путем сложения двух последних цифр зачетной книжки
8
1 1 2 2 n n
Q x Q x ...... Q x
Q ,
100
+ + +
р
н
Q
1 2 n
Q ,Q ,...,Q
1 2 n
х ,х ,...,х
1 1 2 2 n n
ρ x ρ x ..... ρ x
ρ ,
100
+ + +
1 2 n
, ,...,
ρ ρ ρ
с
отн
ρ
в
ρ
ρ ,
ρ
в
ρ
С H m O m CO H O Q,
+ + ⋅ = ⋅ + ⋅ +
1. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
Теплота сгорания газа определяется количеством тепла, выделяющимся
при сжигании единицы веса или единицы объема данного вещества. Теплота
сгорания газов выражается в кДж/кг и кДж/м3 и является основным теплотехническим показателем, характеризующим газ. Теплота сгорания (высшая или
низшая) сухого газообразного топлива (газа) определяется как сумма произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов на их объемные доли
по формуле
р
=
н
(1.1)
где
– низшая
–
теплота сгорания горючих компонентов, составляющих га
теплота сгорания сухого газа, кДж/м
зообразное топливо, кДж/м
–
объемные доли компонентов, составляющих газообразное
топливо
, %,
определяется по прил
3
,
определяется по
. 2.
[3,
табл
. 1.3];
3
;
Плотность сухого газа определяют как сумму произведений плотностей
компонентов, составляющих газообразное топливо, на их объемные доли по
формуле
=
где
ρ–
топливо, кг/м
Относительная плотность
по формуле
плотность сухого газа, кг/м
–
плотности компонентов, составляющих данное газообразное
3
.
, кг/
с
=
отн
3
;
3
м
,
сухого газа по воздуху определим
(1.3)
(1.2)
-
где
= 1,293 – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3.
Подсчет объема воздуха, необходимого для сгорания газа, производят на
основе уравнения горения компонентов, входящих в его состав. Для газообразного топлива, состоящего из предельных углеводородов, уравнение реакции горения представляют в виде:
m n 2 2 2
где m, n – число атомов углерода и водорода в углеводородных соединениях;
Q – тепловой эффект реакции горения (теплота сгорания).
n n
4 2
9
(1.4)
1 j
9,52x 4,76 m x
V ,
100
∑
0
V
j
x
V 0,0476 0,5CO 0,5H 1,5H S m C H O , (1.6)
р
н
Q
3
кДж
м
3
кг
м
с
отн
ρ
3
кг
м
0
V ,
3
3
м
м
Используя уравнение (1.4), можно получить:
n
4
+ +
0
=
j 2
=
k
(1.5)
где
– теоретически необходимое количество воздуха, м3 возд./м3 газа;
– j-й предельный углеводород;
k – количество компонентов (предельных углеводородов) в газообразном
топливе.
В общем случае теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 м сухого газа, определим по формуле
0
= + + + + −
2 2 m n 2
∑
где СО, Н2, Н2S, СmHn, О2 – содержание отдельных компонентов газообразного топлива, %.
Характеристики газа, определенные по приведенным формулам, сводим в
таблицу.
Характеристики газообразного топлива при нормальных условиях
Теплота сгорания
,
Плотность ρ,
Относительная плот-
ность
n
4
Объем воздуха
,
1 2 3 4
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ НАСЕЛЕНИЯ
ПРОЕКТИРУЕМОГО НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА
Общая численность населения района подсчитывается исходя из плотности жилого фонда (этажности застройки), размеров селитебной территории
(жилой площади) на одного человека и площади каждого квартала.
Плотность жилого фонда S, м2/га, (м2 общей площади на 1 га территории
микрорайона) принимается с учетом этажности зданий по [4].
Плотность жилого фонда зависит от зоны расположения территории:
1. Центральная зона – в диапазоне географических широт 58-480 с.ш.
2. Северная зона – севернее 580 с.ш.
3. Южная зона – южнее 480 с.ш.
Зону расположения территории проектируемого населенного пункта
определяем согласно [4].
Плотность жилого фонда S, м2/га представлена в табл. 2.1.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]