Глава 4. Определение количества грп.

Для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне в системах газоснабжения населенных пунктов предусматриваются газорегуляторные пункты (ГРП).

Оптимальное количество ГРП в системе газоснабжения может быть определено:

n_ГРП= F/2·R²_опт=210336/2·500²=0,42. Принимаем 1 ГРП

F — газифицируемая площадь, включая проезды, м²; R_опт – оптимальный радиус действия ГРП (может быть принят равным 500 -1000 м).

ГРП в зависимости от назначения и технической целесообразности следует размещать в отдельно стоящих зданиях; встроенными в производственные здания или пристроенными к ним; в шкафах, устанавливаемых на отдельно стоящих опорах из негорючих материалов или на несгораемых наружных стенах газифицируемых зданий.

Отдельно стоящие ГРП (включая шкафные на опорах) в населённых пунктах следует размещать в зоне зеленых насаждений на расстоянии не менее указанных в таблице 4.

Расстояние от отдельно стоящих ГРП до зданий и сооружений Таблица 4

давл. на входе в ГРП, МПа	расстояние в свету по горизонтали, м, до
	зданий и сооруж.	ж/д и трамвайных путей (до ближ. рельса)	автодорог (до обочины)	воздуш. линий электропер.
до 0,6	10	10	5	не менее 1,5 высоты опоры
св. 0,6 до 1,2	15	15	8

Глава 5. Гидравлический расчёт газовых сетей населённого пункта.

Гидравлический расчёт газовых сетей производится для определения диаметров газопроводов, обеспечивающих при допустимых перепадах давления пропуск необходимого количества газа в часы максимального газопотребления. Гидравлический расчёт газопроводов производится по методике, изложенной в СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение».

Давление газа в распределительных сетях низкого давления после ГРП принимают равным 3000 Па при номинальном давлении газа в газовых приборах 2000 Па. Допустимый (расчётный) перепад давления следует принимать равным 1800 Па, в том числе в уличных распределительных газопроводах 1200 Па, во внутриквартальных и домовых газопроводах 600 Па. Расчётный перепад давления ∆Р_р расходуется на преодоление сил трения и местных сопротивлений при движении газа по трубопроводам:

∆Р_р=∆Р_тр+∆Р_м.с.

При гидравлическом расчёте уличных распределительных газопроводов потери давления в местных сопротивлениях допускается учитывать путём увеличения фактической длины газопроводов на 5-10%.

Толщина стенок труб должна быть не менее 3 мм для подземных газопроводов и не менее 2 мм для надземных.

1. Наносим на генплан посёлка схему газовых сетей низкого давления и замеряем длины расчётных участков (отрезков газовой сети, вдоль которых не меняется расход газа и диаметр). Нумеруем узловые точки (точки пересечения участков или границы участка). Нумеруем все контуры (кольца, полукольца) газовой сети, питающие кварталы населённого пункта. Желательно, чтобы номер квартала и охватывающего его кольца совпадал.

2. Задаём начальное распределение потоков газа в сети. Из закольцованной сети выбираем главные замкнутые контуры, по которым стрелками показываем основные транзитные потоки. Точки питания (ГРП) выбираем так, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путём, а точки их встречи (точки схода потоков или нулевые точки) располагались диаметрально противоположно точкам питания. Участки, примыкающие к точкам питания, должны бать взаимозаменяемы, а их расчётные расходы – примерно одинаковы. Затем намечаем вспомогательные направления потоков газа, чтобы обеспечить продвижение газа от ГРП. Желательно, чтобы в кольцах длина участков с положительными (по часовой стрелке) направлениями потоков газа была примерно равна длине участков с отрицательными (против часовой стрелки) направлениями потоков газа, т.е. чтобы кольца были равноплечими (рис. 2).

В нашем случае выделены три замкнутых контура: 1–2–9–8–7, 1–2–11–12–5, и 1–2–3–4–10–11 по этим контурам направим основные транзитные потоки. Точку питания выбираем так, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путём. Точки схода потоков (10,12,8) располагаем диаметрально противоположно точке питания. Затем намечаем вспомогательные направления потоков газа (4–5, 3–6). При направлении потоков следим, чтобы кольца были равноплечими.

3. На основании известных количеств потребляемого газа и принятой схемы газопроводов вычисляем сосредоточенные и удельные путевые расходы для всех контуров питания потребителей. Сосредоточенными можно считать потребителей с расчётным часовым расходом газа более 100-150 м³/ч. В данной работе в качестве сосредоточенного потребителя может быть принята котельная, обеспечивающая централизованное теплоснабжение пятого квартала (квартала с наименьшей площадью застройки), т.к. котельные, обеспечивающие централизованное теплоснабжение других кварталов, присоединяются к газовым сетям среднего давления, которые в данном проекте не рассматриваются. Таким образом, расчётный часовой расход газа на централизованное теплоснабжение пятого квартала, равный 491 м³/ч (см. табл. 3), рассматриваем, как сосредоточенный V_с и присоединяем его к узлу 3.

Путевой расход – расход, который равномерно разбирается по длине расчётного участка. Удельный путевой расход газа по каждому контуру V_удl определяют путём деления расчётного часового расхода газа по каждому кварталу V_кв (таб.3, исключая сосредоточенные расходы и расходы, которые обеспечиваются газопроводами среднего давления) на периметр питающего контура П.

Расчет оформляем в виде таблицы 4.

Удельные путевые расходы газа в контурах газовой сети Таблица 4

№ контура	I	II	III	IV	V
П, м	2320	2230	2460	1480	1370
Vкв, м3/ч	1677	1288	1950	846	594
Vудl= Vкв/П, м3/ч·м	0,723	0,578	0,793	0,572	0,433

Суммарный расход газа на сети низкого давления по всему пункту составляет:

V_ч^max=∑ V_кв+ V_с=(1677+1288+1950+846+594)+491=6355+491=6846 м³/ч.

4. Определяем путевые расходы газа по всем участкам сети V_пут, умножая удельный путевой расход на участке на длину участка. При этом учитываем, если есть, двухсторонний разбор газа на участке. Так, если один и тот же участок питает два квартала, то удельный путевой расход на этом участке будет равен сумме удельных путевых расходов в соответствующих контурах газовой сети. На участке ГРП-1 отсутствует путевой расход, т.е. к нему потребители не присоединяются. Расчёт оформляем в виде таблицы 5.

№ участка	длина уч., м	удел. пут. расход на уч., м3/ч·м	Vпут, м3/ч
1–2	120	0,793+0,572=1,365	163,8
1–7	440	0,793+0,572=1,365	600,6
7–8	670	0,793	531,31
8–9	560	0,793	444,08
9–2	670	0,578+0,793=1,371	918,57
9–12	330	0,578	190,74
12–11	700	0,578	404,6
11–2	540	0,723+0,578=1,301	702,54
2–3	365	0,723+0,572=1,295	472,6
3–4	255	0,723+0,433=1,156	294,78
3–6	560	0,572+0,433=1,005	562,8
4–5	560	0,433	242,48
4–10	540	0,723	390,42
10–11	620	0,723	448,26
			ΣVпут=6367,58

Путевые расходы газа по участкам сети Таблица 5

Сумма путевых расходов по всем расчётным участкам должна быть равной суммарному расчётному путевому расходу на сети низкого давления по всему населённому пункту, исключая сосредоточенные нагрузки. Погрешность не должна превышать 1-2%, что в данном расчёте соблюдается, а именно: погрешность составляет 0,2 %.

5. Определяем узловые расходы газа в узловых точках газовой сети, тем самым путевые расходы газа на участках сети, примыкающих к узловой точке, как бы собираются в одну точку и превращаются в условный сосредоточенный расход. Узловой расход определяют как полусумму путевых расходов всех участков, примыкающих к узлу, плюс сосредоточенный расход V_с в данном узле:

V_узл= (∑ V_{пут i}/2)+ V_с,

i – номер расчетного участка.

Для данного проекта определение узловых расходов производится:

V_{узл 1}=( V_пут^1-2+V_пут^1-10)·0,5;

V_{узл 2}=( V_пут^1-2+V_пут^2-5+ V_пут^2-3+ V_пут^2-8)·0,5+ V_с.

Расчеты оформляем в виде таблицы 6.

Узловые расходы газа Таблица 6

№ узла	Узловой расход, Vузл, м3/ч
1	(163,8+600,6)/2	382,2
2	(163,8+918,57+472,6+702,54)/2	1128,7
3	(472,6+294,78+562,8)/2+491	1156,1
4	(242,48+294,78+390,42)/2	463,84
5	242,48/2	121,24
6	562,8/2	281,4
7	(600,6+531,31)/2	581
8	(531,31+444,08)/2	487,7
9	(444,08+918,57+190,74)/2	776,7
10	(390,42+448,26)/2	419,34
11	(404,6+702,54+448,26)/2	777,7
12	(190,74+404,6)/2	297,67
		ΣVузл.= 6873,59

6. Вычисляем расчетные расходы газа на участках V_pi, исходя из условия

равновесия каждого узла, согласно которому количество газа, входящее в узел, равно количеству газа, выходящему из узла с учетом узлового расхода, который также считаем выходящим из узла. Принимаем, что расходы, входящие в узел, положительны, а выходящие из узла — отрицательны, тогда алгебраическая сумма расчетных расходов на участках, примыкающих к узлу, и узлового расхода для каждого узла — равна нулю.

Если в уравнении равновесия узла неизвестно несколько расходов, то неизвестными расходами задаются за исключением одного, который вычисляем из условия равновесия узла. Величины расходов, которыми задаёмся, могут быть приняты произвольно, но они должны составлять не менее половины путевых расходов для соответствующих расчетных участков, т.е. V_pi ≥ 0,5 V_{пут i}. Рассмотрение узловых точек начинаем от точек схода и, двигаясь от узла к узлу, подходим к точке питания. Для удобства вычисления на расчетную схему наносим узловые расходы. Расчет оформляем в виде таблицы 7. Расчетные расходы также наносим на схему (рис.3). Уравнение равновесия узла питания I служит для проверки правильности расчета. Расчетный расход на участке ГРП-1 должен быть равен суммарному расходу газа на сети низкого давления по всему населённому пункту. Погрешность не должна превышать 1-2 %. Расчётные расходы по участкам сети можно определять по формуле:

V_pi = 0,5 V_{пут i}.

Вычисление расчётных расходов по участкам сети Таблица 7

№ узла	Условие равновесия узла	Задаёмся Vpi, м3/ч	Расчётный расход на участке Vpi, м3/ч
5	Vр 5–4=Vуз.5		Vр 5–4=121,24
6	Vр 3–6=Vуз.6		Vр 3–6=281,4
10	Vуз.10=Vр 4–10 + Vр 10–11	Vp10-11=0,5·Vпут10–11=224,13	Vр 4–10=419,34–224,13=195,21
8	Vуз.8=Vр 7–8 + Vр 8–9	Vp7–8=0,5·Vпут7–8=265,6	Vр 8–9=487,7–265,6=222,1
12	Vуз.12=Vр 12–9 + Vр 11–12	Vр 12–9=95,37	Vр 11–12=297,67–95,37=202,3
7	Vр 1–7=Vуз.7+ Vр 7–8	Vp7–8=0,5·Vпут7–8=265,6	Vр 1–7=265,6+581=846,6
4	Vр4–3=Vp4-5+Vp4-10+Vуз.4		Vр4–3= =121,24+195,21+463,84=780,29
11	Vр2–11=Vp11–10+Vp11–12+ +Vуз.11		Vр2–11= =224,13+202,3+777,7=1204,13
3	Vр3–2=Vp3–4+Vp3–6+Vуз.3		Vр3–2= =780,29+281,4+1156,1=2217,79
9	Vр2–9=Vp9–12+Vp8–9+ +Vуз.9		Vр2–9= =95,37+222,1+776,7=1094,17
2	Vр1–2=Vp2–3+Vp2–9+ +Vр2–11+Vуз.2		Vр1–2=2217,79+1094,17+ +1204,13+1128,7=5644,79
1	VГРП= Vp1–2+Vp1–7+ +Vуз.1		VГРП=5644,79+846,6+382,2= =6873,59

7. Исходя из допустимого перепада давления Δр_р (1200 Па для уличных распределительных газопроводов) вычисляем располагаемые удельные потери давления на единицу длины газопровода в различных направлениях от ГРП до самых удаленных точек. Потерю давления на тех участках, которые при расчете попадают повторно, надо принимать по направлению с меньшим значением потерь давления на данных участках, т.к. эти участки обслуживают несколько направлений, являются ответственными и должны выполняться из труб большего диаметра. Потери давления на местных сопротивлениях оцениваются в 10% от потерь на трение. Для этого в расчет принимаем приведенную длину каждого участка l_{пр i}=1,1·l_i. По величинам располагаемых удельных потерь давления и расчетных расходов на участках по приложениям из уже указанного методического пособия определяем диаметры участков газопроводов, а по выбранным диаметрам определяем соответствующие им действительные удельные потери давления. Умножая их на приведенную длину участков, получаем действительные потери давления на трение и местные сопротивления на каждом участке.

При определении располагаемых удельных потерь давления на последующих направлениях из общего допустимого перепада давления необходимо вычесть потери давления на участках, вошедших в одно из предыдущих направлений, т.е.:

,

где ∑Δр_i – сумма потерь давления на участках, рассчитанных по предыдущим направлениям, Па;

∑l_пр – сумма приведенных длин участков рассчитываемого направления, м;

∑l_прi – сумма приведенных длин участков, рассчитанных по предыдущим направлениям, м.

Суммируя потери давления на участках полуколец, проверяем, чтобы расхождение (невязка) между суммарными потерями давления в полукольцах с положительным и отрицательным направлением движения газа не превышало 10% от наименьших потерь давления в полукольце.

Результаты расчета сведем в таблицу 8.

Гидравлический расчет кольцевой сети Таблица 8

Участки					Предварительное распределение расходов
№ кольца	№ участка	№ сосед. кольца	li, м	lпр i=1,1·li, м	Vр, м3/ч	Располагаемые Δр ∕ li, Па/м	dн×S, мм	Δр ∕ l, Па/м	Δрi, Па	Δрi / Vр
1 кольцо
Направление 1-2-11-10 Δр∕lраспол.= 1200/(120+540+620)·1,1=0,85 Па/м
Направление 1-2-3-4-10 Δр∕lраспол.= 1200/(120+365+255+540)·1,1=0,85 Па/м
1	2-3	-	365	401,5	2217,79	0,85	351×9	0,9	361,35	0,16
	3-4	-	255	280,5	780,29	0,85	245×7	0,82	230,01	0,29
	4-10	-	540	594	–195,21	0,85	145×4,5	0,85	–504,9	0,85
	10-11	-	620	682	–224,13	0,85	159×4,5	0,9	–613,8	0,63
	11-2	2
Невязка (1096,26-1141,66)/1096,26·100%=4,15 %									∑-46,2	∑2,82
2 кольцо
Направление 1–2–11–12 Δр∕lраспол.= 1200/(120+540+700)·1,1=0,8 Па/м
Направление 1-2–9–12 Δр∕lраспол.= 1200/(120+670+330)·1,1=0,97 Па/м
2	2–11	1	540	594	1204,13	0,85	299×8	0,89	528,66	0,89
	11–12	–	700	770	202,3	0,8	152×4,5	0,82	631,4	3,12
	12–9	–	330	363	–95,37	0,97	114×4	1	–363	3,8
	9–2	3
Невязка (1160,06-1100)/1100·100%=5,4 %									∑60,06	∑8,48
3 кольцо
Направление 1-2-9–8 Δр∕lраспол.= 1200/(120+670+560)·1,1=0,81 Па/м
Направление 1-7–8 Δр∕lраспол.= 1200/(440+670)·1,1=0,98 Па/м
3	1–2	-	120	132	5644,79	0,81	530×7	0,55	72,6	0,013
	2–9	2	670	737	1094,17	0,97	273×7	1	737	0,67
	9–8	-	560	616	222,1	0,81	159×4,5	0,78	480,48	2,15
	7–8	-	670	737	–265,6	0,98	159×4,5	0,99	–729,63	2,75
	1–7	-	440	484	–846,6	0,98	245×7	0,95	–459,8	0,54
Невязка (1290,08-1189,43)/1189,43=8,5 %									∑100,65	∑6,12

Гидравлический расчет ответвлений Таблица 9

№ участка	li, м	lпр i=1,1·li, м	Vр, м3/ч	Располагаемые		dн×S, мм	Δр∕l, Па/м	Δрi, Па
				Δрi, Па	Δр∕l, Па/м
Участок 5–4 Δр∕lраспол.= (1200-(72,6+361,35))/485·1,1=1,43 Па/м
Участок 3–6 Δр∕lраспол.= (1200-(72,6+361,35+230,01))/740·1,1=0,66 Па/м
3–6	560	616	281,4	406,56	0,66	180×6	0,8	492,8
4–5	560	616	121,24	880,88	1,43	114×4	1,2	739,2

После выполнения расчета проверяем использование расчетного перепада давления в сети по основным направлениям.

Участок	Δр, Па
1–2–9–8	72,6+737+480,48=1190 729,63+459,8=1189,43 72,6+528,66+631,4=1132 72,6+361,35+492,8=926,7 72,6+361,35+739,2=1173,15 72,6+528,66+613,8=1195 72,6+361,35+230,01+504,9=1168,8 72,6+737+363=1172,6
1–7–8
1–2–11–12
1–2–3–6
1–2–3–4–5
1–2–11–10
1–2–3–4–10
1–2–9–12

Таким образом, расчетный перепад использован в среднем на 95 %, что можно считать удовлетворительным.