8. Выбор схемы газоснабжения города, гидравлический расчет кольцевой сети среднего давления для трех режимов эксплуатации сети.

При численности населения города до 100 тыс. человек и сравнительно большой плотностью нагрузки и компактным размещением крупных потребителей газа принимается двухступенчатая система газоснабжения с давлением в  ступени 0,3 МПа, во  ступени 3 кПа. Сеть среднего давления проектируем кольцевой. Такая сеть с двухсторонним питанием достаточно надежна. Трассу кольца выбираем так, чтобы уменьшить общую длину сети среднего давления. Газопровод прокладывается по улицам и от них делают ответвления к сетевым ГРП и сосредоточенным потребителям. На кольце предусматриваются секционирующие задвижки так, чтобы любой поврежденный участок можно было отключить с двух сторон, и любого потребителя можно было питать с любой стороны кольца. Так как потребность в газе относительно невелика принимаем одну ГРС. Место размещения ГРС со стороны подхода магистрального газопровода на окраине города на расстоянии 300 м от крайней улицы (линии застройки).

Расчет кольцевой сети среднего давления производится при 3 режимах работы:

1) аварийного режима I - при отключенном участке 1-12,

2) аварийного режима II - при отключенном участке 1-2,

3) нормального (расчетного) режима, в котором часть потребителей питается по левой ветке кольца, часть по правой, а участок 7-8 является перемычкой.

Рассмотрим последовательность расчета 1-го аварийного режима. Вначале определяем и проставляем на схеме расчетные расходы газа по участкам сети. Расчет начинаем с конца кольца. Расчетные расходы определяем по сумме произведений расходов потребителей на соответствующие коэффициенты обеспеченности

V_Pi=K_ОБi·V_i,

V_Pi – расчетный расход газа на i-ом участке, м³/ч

V_i – расход газа i-ым потребителем, м³/ч

K_ОБi - значение коэффициента обеспеченности потребителей газом при аварийных ситуациях [6].

Расходы газа потребителями

Наим.	К об	Принят К об	Расход газа	Расчетный расход
КК	0,7-0,75	0,7	358,2	250,74
ГРП-1	0,8-0,85	0,85	854,06	725,95
ГРП-2	0,8-0,85	0,85	826,24	702,30
ГРП-3	0,8-0,85	0,85	1150,04	977,53
ГРП-4	0,8-0,85	0,85	1486,3	1263,36
БПК	0,6-0,7	0,6	1435,4	861,24
РК-1	0,7-0,75	0,75	5919,4	4439,55
РК-2	0,7-0,75	0,75	9504,1	7128,08
ПП	0,8-0,9	0,8	1000	800,00
ХЗ	0,7	0,7	417	291,90
Б	0,85	0,85	954,3	811,16
			23905	18252

Необходимо рассчитать кольцевую систему газоснабжения среднего давления. Расчетные расходы газа Vi, м³/ч, нумерация участков и их длины L, км, показаны на чертеже.

Предварительно определяем основной диаметр кольца по расчетному эквивалентному расходу газа V_р^экв, м³/ч, и среднеквадратичный перепад давления А_ср, (МПа)²/км, для рассматриваемого направления газового потока.

_Vр^экв=0,59K_ОБ·V_i; V_р^экв=0,59·18252=10768,7 м³/ч;

(МПа)²/км.

где Р_н и Р_к – соответственно начальное и конечное абсолютное давление газа в сети, МПа;

L_к – суммарная протяженность сети по расчетному направлению, км ;

1,1 – коэффициент, учитывающий потери давления в местных сопротивлениях.

Тогда определяем основной диаметр кольца по номограмме, приведенной в [6], и он равен 325×8.

Затем для диаметра газопровода, принятого из предварительного расчета, определяем среднеквадратичное давление для каждого участка и конечное давление для каждого участка по формуле:

_,

где Р_н и Р_к – соответственно начальное и конечное абсолютное давление газа на i-ом участке, МПа;

L_рi – расчетная длина i-ого участка , м (км),

, м;

А_фi – фактический среднеквадратичный перепад давления для i-ого участка, определяемого по формуле:

,

А_i – среднеквадратический перепад давления для i-ого участка, (МПа)²/км, принимаем по номограмме;

ρ₀ – плотность использованного газа при н.у., ρ₀ =0,847 кг/м³;

ρ_т – плотность стандартного газа при н.у., ρ_т =0,73 кг/м³.

Давление в конечной точке должно отличаться от заданного не более чем на 10%. Если давление окажется слишком большим, уменьшаем диаметр какого-либо участка из числа тех, что расположены напротив точки питания и изменяем расчет. Если конечное давление окажется малым, увеличиваем диаметры одного двух участков у точки питания.

Расчет аварийного режима 2 выполняется в той же последовательности. После расчета обоих аварийных режимов из двух принимаем максимальный диаметр сети необходимый для расчета нормального режима. Далее рассчитываем сеть при нормальном режиме (при 100% загрузке потребителей) для двух веток полуколец. Затем выполняется расчет всех ответвлений при нормальном режиме эксплуатации.

Результаты расчета заносим в таблицу 4 .

Таблица 4.

Гидравлический расчёт газопроводов среднего давления.
№ участка	Длина, км			Расход газа							А, (Мпа)2/км				А*Lр*rг/ r0,(Мпа)2				Давление газа, Мпа
	По плану L	Расчетная	в начале уч.Рн																в конце участка Рк = (Рн2-АLр)1/2
1	2	3	4		5					6				7				8			9
Аварийный режим 1
ГРС-1	0,945	1,04	18252		325		x	8	0,019			0,0229					0,4000			0,3703
1-2	0,56	0,62	18252		325		x	8	0,019				0,0136				0,3703			0,3515
2-3	0,552	0,61	17391		325		x	8	0,017				0,0122				0,3515			0,3338
3-4	0,205	0,23	16413		325		x	8	0,015				0,0040				0,3338			0,3277
4-5	0,518	0,57	11973		325		x	8	0,008				0,0055				0,3277			0,3192
5-6	0,875	0,96	11162		325		x	8	0,007				0,0081				0,3192			0,3063
6-7	0,404	0,44	9899		325		x	8	0,006				0,0030				0,3063			0,3014
7-8	0,748	0,82	9607		273		x	7	0,013				0,0128				0,3014			0,2794
8-9	0,195	0,21	8905		273		x	7	0,012				0,0029				0,2794			0,2742
9-10	0,26	0,29	8654		273		x	7	0,011				0,0036				0,2742			0,2675
10-11	1,074	1,18	7854		273		x	7	0,009				0,0124				0,2675			0,2432
11-12	0,054	0,06	7128		325		x	8	0,003				0,0002				0,2432			0,2428
12-РК2	0,078	0,09	7128		273		x	7	0,007				0,0007				0,2428			0,2412
S	6,468
Невязка:																(0,2412-0,25)/0,25=						-3,51%
Аварийный режим 2
ГРС-1	0,945	1,04	18252		325		x	8	0,019				0,0229				0,4000			0,3703
1-12	0,273	0,30	18252		325		x	8	0,019				0,0066				0,3703			0,3613
12-11	0,054	0,06	11124		325		x	8	0,007				0,0005				0,3613			0,3606
11-10	1,074	1,18	10398		273		x	7	0,016				0,0215				0,3606			0,3294
10-9	0,26	0,29	9598		273		x	7	0,013				0,0044				0,3294			0,3226
9-8	0,195	0,21	9347		273		x	7	0,013				0,0032				0,3226			0,3177
8-7	0,748	0,82	8645		273		x	7	0,011				0,0104				0,3177			0,3008
7-6	0,404	0,44	8353		273		x	7	0,010				0,0053				0,3008			0,2920
6-5	0,875	0,96	7089		273		x	7	0,007				0,0083				0,2920			0,2774
5-4	0,518	0,57	6278		325		x	8	0,002				0,0016				0,2774			0,2746
4-3	0,205	0,23	1839		325		x	8	0,00023				0,000061				0,2746			0,2745
3-2	0,552	0,61	861		133		x	4	0,005				0,0037				0,2745			0,2677
2-БПК	0,077	0,08	861		133		x	4	0,005				0,0005				0,2677			0,2667
S	6,18
Невязка:																(0,2667-0,25)/0,25=						6,69%
Нормальный режим полукольца ГРС-1-2-3-4-5-6-7-ХЗ
ГРС-1	0,945	1,04	23905		325		x	8	0,0323				0,0390				0,4000			0,3479
1-2	0,56	0,62	11362		325		x	8	0,0075				0,0054				0,3479			0,3401
2-3	0,552	0,61	9927		325		x	8	0,0058				0,0041				0,3401			0,3341
3-4	0,205	0,23	8777		325		x	8	0,0045				0,0012				0,3341			0,3323
4-5	0,518	0,57	2858		325		x	8	0,0005				0,0003				0,3323			0,3318
5-6	0,875	0,96	1903		325		x	8	0,0002				0,0003				0,3318			0,3314
6-7	0,404	0,44	417		325		x	8	0,000016				0,000008				0,3314			0,3314
7-ХЗ	0,311	0,34	417		108		x	4	0,0041				0,0016				0,3314			0,3289
Нормальный режим полукольца ГРС-1-12-11-10-9-8-ГРП2
ГРС-1	0,945	1,04	23905		325		x	8	0,0323				0,0390				0,4000			0,3479
1-12	0,273	0,30	12543		325		x	8	0,0091				0,0032				0,3479			0,3433
12-11	0,054	0,06	3039		325		x	8	0,0006				0,0001				0,3433			0,3432
11-10	1,074	1,18	2184		273		x	7	0,0008				0,0011				0,3432			0,3417
10-9	0,26	0,29	1184		273		x	7	0,0002				0,0001				0,3417			0,3415
9-8	0,195	0,21	826		273		x	7	0,0001				0,000032				0,3415			0,3414
8-ГРП-2	0,075	0,08	826		108		x	4	0,0151				0,0014				0,3414			0,3394
Расчет ответвлений
2-БПК	0,077	0,08	1435,4		133		x	4	0,0140				0,0014				0,3401			0,3381
3-ГРП3	0,068	0,07	1150,04		108		x	4	0,0287				0,0025				0,3341			0,3304
4-РК1	0,068	0,07	5919,4		159		x	4,5	0,0879				0,0076				0,3323			0,3207
5-Б	0,053	0,06	954,3		108		x	4	0,0199				0,0013				0,3318			0,3298
6-ГРП4	0,061	0,07	1486,3		108		x	4	0,0474				0,0037				0,3314			0,3258
7-ХЗ	0,311	0,34	417		108		x	4	0,0041				0,0016				0,3314			0,3199
8-ГРП2	0,075	0,08	826,24		108		x	4	0,0151				0,0014				0,3414			0,3394
9-КК	0,053	0,06	358,2		89		x	3	0,0078				0,0005				0,3415			0,3408
10-ПП	0,084	0,09	1000		89		x	3	0,0571				0,0061				0,3417			0,3326
11-ГРП1	0,066	0,07	854,06		89		x	3	0,0419				0,0035				0,3432			0,3380
12-РК2	0,078	0,09	9504,1		273		x	7	0,0131				0,0013				0,3433			0,3414