9.1 Гидравлический расчет сети низкого давления

Городские сети низкого давления, распределяющие газ по всей территории застройки к бытовым и мелким коммунальным предприятиям, представляют собой сложную по конфигурации систему сопряженных колец, которые получают газ от нескольких ГРП и снабжают газом многочисленные ответвления на кварталы и отводы к отдельным зданиям.

При расчете такую сеть разбивают на отдельные районы по количеству точек питания (ГРП), и сеть каждого района рассчитывают отдельно. Расчет сети производится в две стадии. Вначале рассчитывают распределительную (уличную) сеть, затем внутриквартальную разводку.

Задача проектировщика заключается в том, чтобы выбрать наилучший вариант движения потоков газа и так подобрать диаметры сети, чтобы добиться намеченного распределения потоков.

Направления движения потоков газа выбирают так, чтобы газ от точки питания подавался: ко всем потребителям по кратчайшему пути. При этом диаметры сети будут наименьшими. Направления движения газа выбираются, начиная от точки питания к периферии. При таком порядке выбора легче избежать возможности ошибок. В результате выявляются нулевые точки – конечные точки встречи потоков газа, идущих по разным направлениям.

Пути движения транзитных потоков газа выбирают так, чтобы, соблюдая первое условие, одновременно добиваться как можно более равномерного рас­пределения потоков газа по всем направлениям. На расчетной схеме показы­вают «отcечки» (точки встречи потоков) – точки, через которые транзитные расходы газа не проходят. Необходимо также учитывать возможность увязки сети. При расчете каждой такой сети вначале рассчитываются самые длинные направления от ГРП и ну­левым точкам.

Основные исходные данные для расчета кольцевой газовой сети низкого давления:

1. Общая протяженность сети, l_i, м.

2. Максимальное часовое потребление газа ,Q_i, м³/ч.

3. Расчетный перепад давления ΔP=1200 Па (принимается в соответствии с вари­антом задания).

4. Схема газифицируемых кварталов.

Расчет производится в следующей последовательности.

1. Определяются максимальные часовые расхода для каждой зоны (кольца), Q_к, м³/ч, по формуле:

, (35)

где N_ж – численность населения квартала, чел.

Удельный расход газа на одного человека по району застройки е, м³/(ч·чел) определяют по формуле:

, (36)

где – часовой расход сети низкого давления, района застройки, м³/час;

N_района – численность населения района застройки, чел.

2. Рассчитывается суммарная длина питающего контура l_К, м, для каждой из зон (колец) по формуле:

, (37)

Например, для кольца I, l = 4350 м.

3. Определяются удельные расходы q_К, м³/(ч·м), для каждого контура по формуле:

. (38)

Результаты расчетов удельных путевых расходов для всех питающих кон­туров сети заносятся в таблицу 8.

Таблица 8 – Удельные путевые расходы для всех питающих контуров кольцевой газовой сети

№ кольца (контура)	Газоснабжаемые зоны
	Раход газа, QK, м3/ч	Длина питающего контура,lK , м	Удельный путевой расход,qK , м3/ч м
I	1562,84	4350	0,359
II	1487,25	4442	0,335
III	1530,18	4631	0,330

Сумма часовых расходов, приходящихся на площади всех колец ΣQ_к, должна сходиться с часовым расходом газа сети низкого давления . Про­верка:=, невязка до 5%.

4. Задается начальное распределение потоков газа в сети. Первоначально назначаются направления движения газа от точки питания по газопроводам к периферии кратчайшим путем. В результате получаются две концевые точки схода пото­ков и концевых точек тупиковых ответвлений. Для по­вы­шения надежности сети, в частности, для взаимного резервирования участ­ков, выполняются 2 контура.

5. Определяются путевые расходы для всех участков сети на основе дан­ных, полученных в таблице 7. При этом удельные расходы для участков, при­надлежащих двум различным контурам , м³/ч, суммируются, то есть:

(39)

6. Путевые расходы для каждого из участков Q_п, м³/ч, определяются по формуле:

. (40)

7. Расходы в начале участка Q_i, м³/ч, принимаются равным:

. (41)

8. Расчетный расход газа на участке Q_р, м³/ч, принимается равным

. (42)

Результаты определения расчетных расходов газа заносятся в Приложение 4 Таблицу 4.1 .

Предварительные расчетные расходы по участкам сети определены верно, если отклонение расчетных расходов на головных участках ГРП от мак­симального часового расхода на район не превышает 10%.

Отклонение расчетных расходов на головных участках ГРП от макси­мального часового расхода на район δ, %, о формуле:

. (43)

Далее переходим к расчету гидравлики сети низкого давления.

9. Допустимые потери давления на трение с десяти процентным запасом на местные сопротивления составляют

. (44)

ΔР_т = 1200 / 1,1 = 1091 Па/м.

10. Определяются удельные потери давления на трение ΔР_уд, Па/м, на каждом из направлений (колец) по формуле:

(45)

Па/м. Па/м.Па/м.Па/м.

11. По номограмме [2] определяются диаметры для каждого из участков сети, мм.

Результаты расчета диаметров d, удельных перепадов давлений, перепа­дов давлений на участках, а также отношений заносятся в Приложение 5 Таблицу

5.1(столбцы 1-9) .

Значения ΔР/L, Q_р, ΔР следует записывать со знаком «+», если газ дви­жется по часовой стрелке, и со знаком «–», если газ движется против часовой стрелки.

Целесообразно по ходу расчета, оценивать возможность невязки в коль­цах и учитывать их при назначении диаметров. Чем точнее будет осуществлен предварительный подбор диаметров кольцевой сети, тем меньше труда будет затрачено на увязку сети и дальнейшие расчеты.

12. Далее определяем невязку в каждом кольце δ_к , %по формуле:

. (46)

где к – номер соответствующего кольца;

i – условный номер участка кольца;

n – количество всех участков кольца.

Если δ_к > 10% то выполняем гидравлическую увязку колец. Если невязка не превышает 10 %, то расчет можно ограничить первой итерацией.

13. Гидравлическая увязка колец. Для этого, прежде всего, рас­считываются первые поправочные круговые расходы для всех колец ΔQ´, м³/ч, по формуле:

. (47)

14. Рассчитываются вторые поправочные расходы колец ΔQ´´, м³/ч, по формуле:

. (48)

15. Рассчитываются полные круговые поправочные расходы колец ΔQ_К, м³/ч, по формуле:

. (49)

16. Определяются полные поправочные расходы участков, принадлежа­щие к двум смежным кольцам ΔQ_УЧ, м³/ч, по формуле:

. (50)

17. Определяются полные поправочные расходы участков принадлежа­щих одному кольцу по формуле:

. (51)

18. Определяются новые расчетные расходы на участках в первом при­ближении (итерация) , м³/ч, по формуле:

. (52)

19. По номограмме [2, Приложение 9] определяются в первом при­ближении удельные перепады давления, Па/м.

20. Определяются перепады давления в первой итерации для каж­дого из участков по формуле:

. (53)

21. Определяется невязка (ошибка) в определении давления. Если невязка не превышает 10 %, то расчет можно ограничить первой итерацией. Если не­вязка превысит 10 %, то расчеты следует продолжить, то есть выполнить вто­рую итерацию.

Результаты всех расчетов заносим в Приложение 5 Таблица 5.1

(столбцы 10-15).