Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий. Учебное пособие
.pdf
Каждому стандартному диаметру, согласно номограммам, соответствуют
два значения dн×S: первое следует принимать при подземной прокладке; второе
(в скобках) – при надземной прокладке газопроводов. Толщины стенок труб
распределительных сетей подземного газопровода должны быть не менее 3 мм,
надземных – не менее 2 мм. В соответствии с этим для подземной прокладки
трубы с наружным диаметром менее dн = 32 мм (dу = 25 мм) не применяются.
Контрольные вопросы
1. Трубопроводы из какого материала применяются при строительстве га-
зопроводов?
2. Назовите алгоритм выбора диаметра труб с помощью номограммы.
3. Какой должна быть минимальная толщина стенок труб распредели-
тельных сетей подземного газопровода?
4. Приведите принципиальный вид номограммы для выбора диаметров
трубпроводов.
4. Гидравлический расчет распределительных газовых сетей
низкого давления
Гидравлический расчет многокольцевых сетей включает гидравлическую
увязку колец и определение давлений в узлах сети на расчетном режиме газопотребления. Известно, что для газопроводов низкого давления перепад давления участка
, (2.31)
rkrkrk
75,1
QP
где αrk – гидравлическое сопротивление участка длиной lrk.
В результате увязки сети должен выполняться второй закон Кирхгофа для
всех элементарных колец, а именно
n
kk
rk
k
1
75,1
QP
0
rkrk
, (2.32)
n
k
1
где nk – количество участков кольца, шт.
Знак слагаемого (2.32) принимается положительном при совпадении
направления течения газа на участке с направлением обхода контура кольца по
часовой стрелке, отрицательным – в противоположном случае. После предварительного потокораспределения и выбора диаметров труб выполняется первый и
остается невыполненным второй закон Кирхгофа, то есть для каждого кольца
n
k k
k
1 1
n
k
75,1
QPP
, (2.33)
rkrkrkфk
где ΔPk – невязка по кольцу, Па.
Для выполнения условия гидравлической увязки кольца при ручном счете
допускается остаточная невязка по кольцу δPk, не превышающая 10 %, то есть
61
P
k
k
n
k
5,0
P
rkф
1
k
%10%100
, (2.34)
P
Для увязки колец используется приближенная формула, полученная на
основе формул Лобачева – Кросса [1], позволяющая вычислить величину контурного поправочного расхода ΔQk, м3/ч.
P
k
k
nn
вуk
.
1
, (2.35)
P
rkф
Q
rk
где п
Q
k
75,1
– число участков данного кольца, принадлежащих смежным увязан-
у.в
ным кольцам.
Ниже изложена методика гидравлической увязки многокольцевой газовой
сети низкого давления.
1. Вычисляются кольцевые невязки для каждого кольца ΔPk и δPk по
формулам (2.33), (2.34) по результатам предварительного потокораспределения
(см. столб. 8, табл. 2.4). Кольца, для которых выполняется условие (2.34) считаются увязанными;
2. Для не увязанных колец вычисляются ΔQk по формуле (2.35);
3. Для увязки выбирается кольцо с наибольшим абсолютным значением
ΔQk. Вносится поправка в расходы участков данного кольца, за исключением
участков, принадлежащих смежным увязанным кольцам (для этих участков
расчетный расход не меняется), по формуле
)0()1(
QQQ
, (2.36)
krkrk
где
м3/ч;
)0(
Q
– расчетный расход нулевого приближения (см. данные столб. 3, табл. 2.4),
rk
)1(
Q
– исправленный расчетный расход участка первого приближения, м3/ч;
rk
Правило знаков в формуле (2.36) следующее: если кольцевая невязка
ΔPk>0, то для участков кольца с течением по часовой стрелке становится знак (-),
против часовой – знак (+); если ΔPk<0, то для участков с течением по часовой
стрелки становится знак (+), против часовой стрелки – знак (-);
4. Определяются потери давления участков кольца для полученных но-
вых расходов,
где
)0(
– потери давления участка, соответствующие
P
rkф
)1(
, Па, по формуле пересчета
Q
rkф
75,1
)1(
Q
)0()1(
PP
rk
rkфrkф
Q
rk
, (2.36а)
)0(
)0(
Q
(столб. 8, табл. 2.4), Па;
rk
5. Вычисляется значение δPk данного и смежных с ним колец. Кольца,
для которых выполняется условие (2.34), считаются увязанными;
6. Пересчитываем значение ΔQk для колец, смежных с увязываемыми,
для которых не выполняется условие (2.34), по формуле (2.35) и из всех неувязанных колец сети выбираем для увязки то, у которого ΔQ
наибольшее по аб-
k
солютному значению;
62
7. Повторяется процедура увязки выбранного кольца, начиная с пункта 3
и так далее, вплоть до увязки последнего кольца сети. Значения остаточных невязок увязанных колец ΔPk и δPk записываются в столбцы 13, 14, а окончательные величины Qrk и ΔPrk – в столбцы 9, 11 табл. 2.4.
Пример расчета №3
Рассчитать распределительную сеть низкого давления (рис. 2.2) для снабжения при-
родным газом жилого района (рис. 2.1) приняв в качестве исходных данных результаты расчета из примера 2.
Расчетное значение ΔPc = 1060 Па.
Решение
Вначале вычисляются потери давления участков по методу средних гидравлических
уклонов, в соответствии с указаниями параграфа 2.3. Исходные данные и результаты расчета
заносятся в столбцы 2, 4, 6 таблицы 2.5, составленной по образцу табл. 2.4. С этой целью выбирается главное направление 1→7→12→2→3 и вычисляется R этого направления и его ответвлений.
R
321271
Па/м403,0)730690450760/(1060
;
R
R
R
6101
R
87
1110
92
R
21
Па/м37,1)350200/()760403,01060(
;
Па/м967,3190/)760403,01060(
;
Па/м705,0680/)20037,1760403,01060(
;
Па/м635,1180/)690450760(403,01060
;
Па/м665,1460/)730403,01060(
.
Выбирается новое главное направление 1→5→4→3.
R
3451
R
41
R
65
Па/м502,0)3101300500/(1060
;
Па/м206,1750/)310502,01060(
;
Па/м941,0860/)500502,01060(
.
После охвата всех участков вычисляется ΔPrk по формуле (2.22) и производится про-
верка правильности вычислений (данные проверки здесь не производятся).
Выбираются диаметры трубопроводов участков сети с помощью номограммы и записываются значения диаметров в столбец 5 (табл. 2.5) для выбранных диаметров из той же
номограммы находятся R
и вычисляются ΔP
rkф
, далее эти результаты заносятся в столбцы
rkф
7 и 8 таблицы, после чего переходят к гидравлической увязки сети.
Далее вычисляются контурные невязки по каждому кольцу по формуле (2.33) и (2.34),
используя ΔP
из столбца 8 таблицы.
rkф
III
k
IV
k
VI
k
VII
k
III
PПаP
k
IV
PПаP
k
VI
PПаP
k
VII
PПаP
k
%78,33;4282411242155900
;
%3,56;5461731813421242
;
%92,10;104900624380
;
%5,40;5633801290595170342
.
Определяются величины поправочных расходов для каждого кольца по формуле
(2.35), при этом считая, их независимыми друг от друга
63
Q
rk
ф
k
,
k
,,
155
3,509
428
3,83
104
624
163
1242
2,237
900
241
)
4,126
)
6,145
III
k
(75,1
900
6,145
VI
Q
k
(75,1
380
3
/чм2,12
;
3
/чм5,5
;
Q
Q
VII
k
342
170
546
3,1186
3,223
563
595
181
5,47
5,667
1290
173
3,64
)
4,287
380
)
3,509
IV
k
1242
(75,1
2,237
342
(75,1
9,1186
3
/чм8,48
;
3
/чм3,9
.
Таблица 2.5
Результаты гидравлического расчета распределительной сети низкого давления
№
участков
Длина
участка,
l
rk, м
Расчетный
расход уч.,
3
Q
/ч
rk, м
Гидравл.
уклон уч.
Rrk, Па/м
Диаметр
участка
(dH×S)rk, мм
Перепад
давления
уч. ΔP
rk, Па
1 2 3 4 5 6 7
1-2 460 237,2 1,665 127×3 765,9 2,700
1-4 750 145,6 1,206 127×3 904,5 1,200
1-7 760 1186,3 0,403 325×5 306,3 0,450
1-5 500 509,3 0,502 219×3,5 251,0 0,760
2-9 180 34,3 1,635 76×3 294,3 1,000
2-3 730 126,4 0,403 159×3 294,2 0,330
12-2 690 287,4 0,403 219×3,5 278,1 0,250
7-12 450 667,5 0,403 273×4 181,3 0,403
7-8 190 29,5 3,967 57×3 753,7 3,967
7-10 200 223,6 1,370 159×3 274,0 0,850
10-11 680 50,8 0,705 89×3 479,4 0,950
10-6 350 47,5 1,370 76×3 479,4 1,700
5-6 860 64,3 0,941 89×3 809,3 1,500
5-4 1300 163,0 0,502 159×3 652,6 0,480
4-3 310 23,3 0,502 76×3 155,6 0,500
Результат гидравлической увязки колец
Факт.
перепад
давл. уч.
ΔP
, Па
Испр.
расход
уч. Qrk,
м3/ч
Испр. диа-
метр уч.
(dH×S)
rk,
мм
Исправлен-
ный
ΔP
Па
rk,
№ колец
Оконча-
тельная не-
вязка колец
ΔP
Па
8 9 10 11 12 13 14
1242 188,4 830
900 III -16,0 -1,50
342 1235,1 366
380 500,3 369
180 IV +33,0 +4,05
241
173 336,2 227
Факт. знач.
гидр. укл.
R
, Па/м
rkф
% оконча-
тельной
невязки ко-
лец ΔP
%
64
Окончание табл. 2.5
181 716,3 204
754 VI -2,0 -0,22
170 232,6 182
646
595 56,5 808
1290 55,3 988 VII -1,0 -0,07
624 149,1 533
155
Наибольший по абсолютной величине поправочный расход у IV кольца, с которого и
начинают увязку.
Вычисляются новые значения расчетных расходов участков этого кольца по фор-
муле (2.36)
3
QQ ;
21
3
127
71
QQ .
212
3
/чм1,12358,483,1186;/чм4,1888,482,237
3
/чм2,3368,484,287;/чм3,7168,485,667
Вычисляются новые значения перепадов давлений этих участков по формуле пере-
счета (2.37)
4,188
21
127
(1242
(181
75,1
2,237
3,716
75,1
5,667
PP
71
PP
212
1,1235
(342;Па830)
75,1
Па366)
3,1186
2,336
(173;Па204)
75,1
Па227)
4,287
Остаточная невязка по кольцу составляет
IV
k
IV
PP
k
%05,4;Па33227204366830
.
IV кольцо увязано, пересчитываются величины невязок смежных III и VII колец, с
учетом новых значений ΔP
III
k
VII
k
1-2
и ΔP
смежных участков
1-7
III
PP
k
VII
PP
k
%5,1;Па16830241155900
;
Необходимость увязки III кольца отпадает. Уточняются величины
формуле (2.19) имея ввиду, что смежные кольца III и IУ уже увязаны.
(75,1
595
104
380
539
5,47
3,509
380
624
163
1290
3,509
)
3,64
)
VII
Q
k
из двух не увязанных колец
Q
170
(75,1
6,223
VI
k
VI
k
VII
QQ , поэтому производится увязка кольца VI. Для это-
k
го пересчитываются расходы участков этого кольца, кроме Q
3
3
/чм13
1-4
/чм9
;
.
,который принадлежит так
же к увязанному кольцу III и поэтому в процессе увязки не должен меняться.
3
QQ ;
51
45
3
/чм15013163;/чм3,496133,509
;
.
%48,38;Па5391290380595170366
.
VI
Q
k
VII
Q
и
k
по
перепады давления:
65
75,1
3,496
380
51
3,509
PP
45
624;Па363
150
163
75,1
.
Па538
Остаточная невязка по VI кольцу
VI
k
VI
PP
k
%11,0;Па1900538363
.
Далее увязывают последнее VII кольцо.
Q
VII
k
170
75,1
595
6,223
1290595363170366
1290
5,47
3,64
3
.
/чм9,8
Расходы и перепады давления (nk - nув) участков
3
QQ ;
107
Q ;
65
75,1
5,232
170
107
6,223
P
1290
65
610
3
PP
75,1
4,55
3,64
/чм4,559,83,64
595Па;183
610
4,56
5,47
Па.991
3
/чм4,569,85,47;/чм5,2329,86,223
75,1
Па;803
Остаточная невязка по этому кольцу
VII
P
k
VII
P
k
%.15,0
Па;2363991803183366
Таким образом, сеть полностью увязана в пределах заданной точности и можно переходить к определению давления газа в узлах на данном режиме газопотребления. По результатам расчета заполняются столбцы 9, 11, 13, 14 табл. 2.5.
Контрольные вопросы
1. Чему равняется перепад давления участка для газопроводов низкого
давления?
2. Запишите условие невязки для всех элементов кольца.
3. Запишите методику гидравлической увязки многокольцевой газовой
сети низкого давления.
4. Какие величины заносятся в бланк гидравлического расчета?
5. Расчет газовых сетей средней (высокой) ступени давления
5.1. Выбор диаметров и гидравлический расчет газопроводов
Распределительная сеть средней (высокой) ступени давления чаще выполняется незакольцованной (тупиковой), к которой присоединяются сосредоточенные крупные потребители газа, как например котельные (ТЭЦ), промпредприятия, ГРП более низких ступеней давления, банно-прачечные комбинаты, хлебозаводы и так далее, потребляющие газ данного давления.
66
При трассировке сетей среднего (высокого) давления следует руководствоваться указаниями [10], согласно которым допускается укладка газопроводов низкого и среднего (высокого) давлений в одной траншее.
Определение расчетных расходов участков сети (расчет потокораспределения) при одном узле питания (ГРС) производится путем последовательного
суммирования расходов потребителей, питающихся в конце участка. Так как
путевая составляющая расхода равна нулю, то, следовательно, расчетный расход по длине участка не меняется.
Гидравлические потери давления участка сети
22
PPP
, (2.37)
krrk
где Pr, Pk – абсолютное давление соответственно в начальном и конечном (по
направлению движения газа) узлах участка, МПа.
Гидравлический уклон участка сети Rrk, МПа2/м, без учета местных потерь давления
22
PP
R
rk
kr
, (2.38)
l
1,1
rk
При известном давлении в начале участка Pr, используя формулы (2.37),
(2.38) получается выражение для определения давления в конце участка, Pk, МПа
2
lRPP 1,1
, (2.39)
rkrkrk
Методика расчета незакольцованной распределительной сети среднего
(высокого) давления представлена ниже.
1. При известном из задания давлении перед городом (после ГРС) задаются (либо принимают в соответствии с исходными данными на проектирование) давлениями газа перед потребителями (например, P12, P
и т.д., рис. 2.3).
16
2. Выбирается главное направление от узла питания до конечного, наиболее удаленного узла, например 10→11→13→15→17 (рис. 2.3) и определяют
средний гидравлический уклон по этому направлению.
2
2
PP
17
RRRR
R
1710
1,1
10
llll
1715151313111110
, (2.40)
1715151313111110
3. Последовательно рассматривая каждый участок выбранного направления, по формуле (2.39) вычисляются неизвестные давления в узлах. Расчет
начинается с участка, начальным узлом которого является узел питания с заданным давлением Pr = P
(например, участок 10-11). Начальным узлом сле-
ГРС
дующего участка является конечный узел предыдущего участка, давление в котором уже определено (например, узел 11) и так далее.
4. После определения давлений при вычисленных расчетных расходах
участков выбираются диаметры трубопроводов с помощью номограммы. С
этой целью точку на шкале давлений (рис. 2.5), соответствующую потерям давления рассматриваемого участка, соединяют прямой с отметкой длины участка
на шкале длин (точка 2). Точку пересечения этой прямой со шкалой I (точка 3)
67
соединяют с точкой, соответствующей расходу участка на шкале расходов
Δ
(точка 4). Пересечение этой прямой со шкалой диаметров (точка 5) дает расчетное значение диаметра, которое округляется до ближайшего стандартного из
сортамента (точка 6).
В случае если длина участка выходит за пределы шкалы длин, ее
22
уменьшают в целое число раз и во столько же раз уменьшают величину
PP
kr
(так, чтобы Rrk участка не изменилось). В дальнейшем процедура выбора диаметра трубы сохраняется прежней.
5. Далее проводится поверочный расчет, целью которого является уточнение давлений в узлах при выбранных стандартных диаметрах труб, отличающихся от расчетных. Для этого проводят прямую через точку на шкале расходов и точку на шкале стандартных диаметров (точки 4 и 6) до пересечения со
шкалой I (точка 7). Через эту точку и точку на шкале длин (точки 7 и 2) проводят прямую до пересечения со шкалой давлений (точка 8), выписывая фактические значения потерь давления участка
22
.
PPP
krrkф
ф
6. Пересчитывают значение Pkф
узла при неизменной (вычисленной из
расчета предыдущего участка) величине Prф по формуле
2
, (2.41)
PPP
rkфrфkф
Подобный пересчет производим
для всех узлов сети (исключая узел
питания), в том числе и для конечных
узлов перед потребителями (например,
узлы 12, 15, 16 и т.д., рис. 2.3). В случае если давление газа перед потребителем окажется за пределами допустимого, необходимо изменить соответствующий диаметр, в чём собственно и состоит гидравлическая
Рис. 2.5. Выбор диаметров трубопроводов
среднего (высокого давления)
увязка разветвлённой сети. На этом
гидравлический расчёт сети заканчивается.
Результаты расчета сводятся в таблицу 2.6.
Таблица 2.6
Результаты гидравлического расчета распределительной сети среднего
(высокого) давления
№
участ-
ка
1 2 3 4 5 6 7
Длина
участ-
ка, lrk, м
Расчёт-
ный рас-
ход
участка,
Qrk, м3/ч
Стандарт-
ный диаметр
участка
Dн×S, мм
Гидравличе-
ские потери
давления
участка, ΔPrk,
МПа
2
Абсолют-
ное давление в начале участка,
ΔPr, МПа
ние в конце
Абсолют-
ное давле-
участка,
Pk, МПа
68
Расчет кольцевых сетей среднего (высокого) давления, в частности опре-
32
деление гидравлических потерь и расчётных расходов участков, производится по
методикам, изложенным в разделах 2.3, 2.4, однако вместо формулы (2.22) следует использовать формулы (2.37) и (2.38). Выбор диаметров производится в соответствии с рекомендациями раздела 5, по номограммам. Гидравлический расчет производится по методике, изложенной в разделе 4, однако вместо формул
(2.31), (2.32), (2.35) и (2.36а) следует пользоваться формулами соответственно
2
,
QP
(2.42)
rkrkrk
n
k k
1 1
k
Q
k
2
k
PP
n
k
P
k
nn
увk
P
rk
Q
1
rk
)1(
Q
)0()1(
rk
rkфrkф
0
Q
rk
2
,
QPP
,
2
(2.43)
rk
rkrkфk
(2.44)
(2.45)
.
5.2. Выбор оборудования сетевого регуляторного пункта
После расчета сетей низкой и средней (высокой) ступени давления появляется возможность уточнения типа регуляторного пункта питающего
сеть низкого давления, по величине пропускной способности регулятора
давления газа.
Для регуляторных пунктов с технологической линии на базе регуляторов
РД-32М и РД-50М пропускная способность Qp, м3/ч определяется по формулам
при (Pвх/P
вых
) ≤ 2
при (Pвх/P
вых
) > 2
Q
Q
p
3
n
PQQ
PPP
/10
; (2.46)
/4,15
гвыхвыхвх
(2.47)
гвхnp
где Pвх – абсолютное давление газа перед регулятором (приближенно можно
принять равным абсолютному давлению перед регуляторным пунктом), МПа;
P
– абсолютное давление газа после регулятора (приближенно можно при-
вых
нять равным абсолютному давлению в узле питания после ГРП), МПа;
– плотность газа, м3/ч;
г
Qn – паспортная пропускная способность регулятора, м3/ч, принимаемая по
данным таблицы 2.7.
69
Технические данные регуляторов типа РД
Технические данные РД-32М РД-50М
Диаметр клапанного
4 6 10 11 15 20 25
отверстия, мм
Давление на входе
Паспортная пропуск-
1,1÷
1,7
4 7,8 12 30 51 78 100
0,4÷
1,1
0,105÷
0,4
0,7÷
1,3
0,4÷
0,7
0,2÷
ная способность
Для регуляторных пунктов с технологической линией на базе регуляторов
типа РДК и РДБК
Таблица 2.7
0,1÷
0,4
0,2
1595
PfQ
вхp
1
, (2.48)
г
где f – площадь седла клапана, см2 (табл. 2.8);
α – коэффициент расхода (табл. 2.8);
φ – коэффициент, зависящий от отношения P
вых/Pвх
(рис. 2.6).
Расчетная пропускная способность регуляторного пункта должна быть
больше номинальной не меньше чем на 15÷20 %, то есть
QQ
pпp
%2015
Здесь Qpп номинальная пропускная способность регуляторного пункта, определенная согласно пункту 8 раздела 2.4.
Таблица 2.8
Технические данные регуляторов типа РДУК и РДБК
Параметры
РДБКӏ-25
РДУК2-50
РДБКӏ-50
Диаметр клапана, мм
РДУК2-100
РДБК1-100
РДУК2-200
20 35 50 70 105
Площадь седла клапана (с учётом площади
3,14 9,6 19,6 38,4 86,5
штока) f, см2
Коэффициент расхода α
0,65 0,6 0,42 0,4 0,4
Типы и пропускная способность фильтров могут быть определены в соответствии с рекомендациями приведенными в разделе 8
[9]. При размещении регуляторных
пунктов следует руководствоваться рекомендациями пунктов 5.2÷
5.16 [10].
Рис. 2.6. Зависимость φ от отношения давлений
.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]