Проектирование системы газоснабжения низкого давления в сельском населенном пункте

Газоснабжение — организованная подача и распределение газового топлива для нужд народного хозяйства.

Газ, добытый из скважины, поступает в сепараторы, где от него отделяются твердые и жидкие механические примеси. Далее по промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и промысловые газораспределительные станции, где он очищается в масляных пылеуловителях, осушается, одорируется; давление газа снижается до расчетного значения, принятого в магистральном газопроводе.

Для возможности проведения ремонтов предусматривают линейную запорную арматуру, которую устанавливают не реже, чем через 25 км.

Для надежности газоснабжения магистральные газопроводы выполняют в две или несколько ниток. Газопровод заканчивается газораспределительной станцией, которая подает газ крупному городу или промышленному узлу. По пути газопровод имеет ответвления, по которым газ поступает к газораспределительным станциям промежуточных потребителей.

Для выравнивания сезонной неравномерности потребления газа служат подземные хранилища газа, для которых используются истощенные газовые и нефтяные месторождения, а при их отсутствии — в подземных водоносных пластах.

Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ. Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — до 98%. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана, а также другие неуглеводородные вещества.

Применение газа:

в коммунальном хозяйстве для приготовления пищи;

для технологических нужд предприятий коммунально-бытового обслуживания;

для нагревания воды, расходуемой для хозяйственно-бытовых и санитарно-гигиенических целей;

для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий.

Глава 1. Описание газифицируемого объекта

Необходимо запроектировать систему газоснабжения низкого давления в заданном сельском населенном пункте и разработать внутриквартальную и внутридомовую системы газоснабжения.

Исходные данные:

Климатические условия района проектирования характеризуются температурой наружного воздуха: для проектирования отопления tр. а= -31єС, для района проектирования — пос. Перелюб.

Газ природный. Теплота сгорания газа Qнр=33 МДж/м3.

Плотность населения a, чел/га:

1 квартал = 210 чел/га;

2 квартал = 195 чел/га;

3 квартал = 175 чел/га;

4 квартал = 180 чел/га;

5 квартал = 205 чел/га.

4. Процент охвата населения газоснабжением — 95%;

Процент охвата газоснабженмого населения централизованным теплоснабжением (включая горячее водоснабжение) и обеспеченность различными типами газовых приборов:

Процент централизованного теплоснабжения (включая горячее водоснабжение) — 40%;

Процент потребителей, имеющих мелкие отопительные установки, работающие на газе — 60%;

Процент потребителей, у которых установлены только газовые плиты при отсутствии централизованного горячего водоснабжения — 20%;

Процент потребителей, у которых установлены газовые плиты и проточные водонагреватели при отсутствии централизованного горячего водоснабжения -40%.

40% газоснабжаемого населения имеет домашний скот из расчёта 1 корова и 1 свинья на 2 человека.

Норма общей площади жилых зданий принимается 12 м² на человека.

В населённом пункте имеются следующие коммунально-бытовые потребители, не использующие газ на хозяйственно-бытовые нужды: столовая, больница, баня, а также мелкие предприятия торговли и коммунально-бытового обслуживания. Все коммунально-бытовые потребители имеют централизованное отопление.

Централизованное теплоснабжение каждого квартала осуществляется от котельных, работающих на газе среднего давления, за исключением квартала с наименьшей площадью застройки, которая присоединяется к газовым сетям низкого давления.

Генплан населённого пункта М 1:10 000 (рис 1).

Рис. 1

Глава 2. Определение охвата населённого пункта газоснабжением

В населённом пункте газ используется для:

хозяйственно-бытового потребления (приготовление пищи и горячей воды в домашних условиях);

коммунально-бытового потребления (бани, столовые, больницы и т. п.);

отопления жилых и общественных зданий;

вентиляции общественных зданий;

горячего водоснабжения.

Общая численность населения определяется исходя из заданной плотности населения и площади каждого квартала в населённом пункте, причем численность населения определяется отдельно для каждого квартала:

N = a· F,

где N — число жителей, чел.;

а — плотность населения, чел/га;

F — площадь квартала, га, определяется по генплану по масштабу.

F1=14 га;

F2=28 га;

F3=24,5 га;

F4=12,5 га;

F5=12,5 га;

Определяем численность жителей в каждом квартале и населенном пункте:

N1 =210· 14=2940 чел.;

N2 =195· 28=5460 чел.;

N3 =175· 24,5=4288 чел.;

N4 =180· 12,5=2250 чел.;

N5 =205· 12,5=2562 чел.

Общее число жителей N = 2940+5460+4288+2250+2562=17 500 (человек).

Определяем численность газоснабжаемого населения в каждом квартале и населенном пункте:

n=N· x1 ,

где x1 — доля населения, использующего газ.

n1=2940· 0,95=2793 чел.;

n2=5460· 0,95=5187 чел.;

n3=4288· 0,95=4074 чел.;

n4=2250· 0,95=2138 чел.;

n5=2562· 0,95=2434 чел.

Общая численность газоснабжаемого населения: n=2793+5187+4074+2138+2434=16 626 чел.

Общая отапливаемая площадь в каждом квартале: F=b· n,

где b — норма общей площади на человека, м2.

F1=12· 2793=33 516 м2;

F2=12· 5187=62 244 м2;

F3=12· 4074=48 888 м2;

F4=12· 2138=25 656 м2;

F5=12· 2434=29 208 м2.

Общая отапливаемая площадь: F=33 516+62244+48 888+25656+29 208=199512 м2.

Определяем численность населения по категориям потребителей:

а) централизованного теплоснабжения (включая горячее водоснабжение):

n1=n· x1,1 ,

где x1,1 — доля газоснабжаемого населения, имеющего централизованного теплоснабжения, чел.

n11=2793· 0,4=1117 чел.;

n12=5187· 0,4=2075 чел.;

n13=4074· 0,4=1630 чел.;

n14=2138· 0,4=855 чел.;

n15=2434· 0,4=974 чел.

n1общ.=1117+2075+1630+855+974=6651 чел.

б) потребители, у которых установлены только газовые плиты при отсутствии централизованного горячего водоснабжения:

n2=n· x1,2,

где x1,2 — доля потребителей, у которых установлены только газовые плиты при отсутствии централизованного горячего водоснабжения.

n21=2793· 0,4=559 чел.;

n22=5187· 0,4=1037 чел.;

n23=4074· 0,4=815 чел.;

n24=2138· 0,4=428 чел.;

n25=2434· 0,4=487 чел.

n2общ.=559+1037+815+428+487=3326 чел.

в) потребители, у которых установлены газовые плиты и проточные водонагреватели при отсутствии централизованного горячего водоснабжения:

n3=n· x1,3,

где x1,3 — доля потребителей, у которых установлены газовые плиты и проточные водонагреватели при отсутствии централизованного горячего водоснабжения.

n31=2793· 0,4=1117 чел.;

n32=5187· 0,4=2075 чел.;

n33=4074· 0,4=1630 чел.;

n34=2138· 0,4=855 чел.;

n35=2434· 0,4=974 чел.

n3общ.= 1117+2075+1630+855+974=6651 чел.

г) потребители, имеющие мелкие отопительные установки, работающие на газе:

n4=n-n1,4,

где n1,4 — доля потребителей, имеющих мелкие отопительные установки, работающие на газе.

n41=2793−1117=1676 чел.;

n42=5187−2075=3112 чел.;

n43=4074−1630=2444 чел.;

n44=2138−855=1283 чел.;

n45=2434−974=1460 чел.

n4общ.=1676+3112+2444+1283+1460=9975 чел.

Определяем число жителей, имеющих домашний скот: n5=0,4· n 1,

где 0,4 — доля газоснабжаемого населения, имеющего домашний скот (в соответствии с заданием).

n51=2793· 0,4=1117 чел.;

n52=5187· 0,4=2075 чел.;

n53=4074· 0,4=1630 чел.;

n54=2138· 0,4=855 чел.;

n55=2434· 0,4=974 чел.

n5общ.=1117+2075+1630+855+974=6651 чел.

Определяется количество голов домашнего скота из расчёта, что одна корова и одна свинья приходится на 2 человека:

1 квартал — 559 коров, 559 — свиней;

2 квартал — 1037 коров, 1037 — свиней;

3 квартал — 815 коров, 815 — свиней;

4 квартал — 428 коров, 428 — свиней;

5 квартал — 487 коров, 487 — свиней.

Всего по населённому пункту 3327 коров, 3327 свиней.

Рассчитываем пропускную способность предприятий коммунально-бытового обслуживания, пользуясь нормами расчёта приложения 1 учебно-методического пособия «Газоснабжение населённого пункта»:

Больница

Число мест в больнице: 17 500· 12/1000=210 коек.

Столовая.

Число жителей, пользующихся столовой: 17 500· 0,3=5250 человек;

число обедов в год: 5250· 365=1 916 250;

число ужинов в год: 5250· 365=1 916 250;

число завтраков в год: 5250· 365=1 916 250.

Баня.

Число жителей, пользующихся баней: 17 500· 0,5=8750 человек.

Число помывок в год: 8750· 52=455 000 помывок.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 1 и 2.

Таблица 1 — Хозяйственно-бытовые потребители

газопровод сеть населенный пункт Таблица 2 — Коммунально-бытовые потребители

Глава 3. Определение газопотребления

Для того чтобы запроектировать систему газоснабжения населенного пункта, необходимо определить расчетные часовые расходы газа по всем участкам системы газоснабжения.

Расчетные часовые расходы газа на хозяйственно-бытовые нужды могут определяться либо по нормам годового расхода газа потребителями, либо по номинальным расходам газа газовыми приборами.

Определение расхода газа по номинальным расходам газовых приборов осуществляется в том случае, когда известно количество установленных приборов и их тип. Если же такие данные отсутствуют, то расход газа определяется по нормам годового расхода в соответствии со СНиП 2.04.08−87 «Газоснабжение».

Расход газа на отопление и вентиляцию определяют по укрупненным показателям по жилой площади.

Расход газа на горячее водоснабжение определяют по укрупненным показателям по количеству потребителей.

За расчетный часовой расход газа принимают максимальный часовой расход за сутки максимального газопотребления.

3.1 Определение годовых и расчетных часовых расходов газа на хозяйственно-бытовое и коммунально-бытовое потребление

Годовой расход теплоты на хозяйственно-бытовые нужды с учётом приготовления кормов и подогрева воды домашнему скоту в целом по населённому пункту составит:

Qгоджил= 4100· 6651+10 000·6651 +6000· 3326+4200·3326+ 8400· 3326 +420(3326+3326) =1584,6· 105 МДж/год.

Годовой расход теплоты на хозяйственно-бытовые нужды и мелкие торговые и коммунально-бытовые предприятия:

Qгодбыт= 1584,6· 105·1,05=1663,83·105 МДж/год.

Годовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды и мелкие торговые и коммунально-бытовые потребители:

Vгодбыт= Qгодбыт/ Qнр=1663,83· 105 /33=5 041 909,1 м3/год.

Принимаем, что газовые сети населённого пункта представляют собой самостоятельную систему. Коэффициент часового максимума для числа жителей 16 626: Кm=1/2266,3. Расчётный часовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды и мелкие торговые и коммунально-бытовые предприятия:

Vчбыт=1· 5 041 909,1/2266,3=2224,7 м3/ч.

Расчётные расходы газа на хозяйственно-бытовые нужды квартала составят:

Vчбыт кв= Vчбыт· nкв/ n;

Vчбыт 1= 2224,7· 2793/16 626 =374 м3/ч;

Vчбыт 2= 2224,7· 5187/16 626 =694 м3/ч;

Vчбыт 3= 2224,7· 4074/ 16 626=545 м3/ч;

Vчбыт 4= 2224,7· 2138/ 16 626=286 м3/ч;

Vчбыт5= 2224,7· 2434/ 16 626=326 м3/ч.

Годовой и расчётный часовой расход газа коммунально-бытовыми потребителями составит:

Больница.

Vгодбол= м3/год;

Vчбол=1· 78 909,1/2500=31,6 м3/ч.

Столовая.

Vгодст= м3/год;

Vчст=1· 487 773/2000=244 м3/ч.

Баня.

Vгодб= м3/год;

Vчб=1· 551 515,2/2700=204,3 м3/ч.

Общий годовой и расчётный часовой расход газа коммунально-бытовыми потребителями составит:

Vгодосн быт =1 118 197,3 м3/год; Vчком быт=480 м3/ч.

Расчётные часовые расходы газа на коммунально-бытовые потребления по кварталам составят:

Vчком быт 1= 480 · 2793/16 626=81 м3/ч;

Vч ком быт 2= 480 · 5187/16 626=150 м3/ч;

Vч ком быт 3= 480 · 4074/16 626=118 м3/ч;

Vч ком быт 4= 480 · 2138/16 626=62 м3/ч;

Vч ком быт 5= 480 · 2434/16 626=70 м3/ч;

3.2 Определение расчётно-часовых расходов газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Расчётный часовой расход газа на отопление жилых зданий составит:

Qотжил=3,6· q0·F,

где q0 — укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий, Вт/м2.

Qотжил=3,6· 231·199 512=1659,1·105 кДж/ч.

Для централизованного отопления:

Qотжил. цент=0,4· 1659,1·105=663,64·105 кДж/ч.

Доля отопления от мелких отопительных установок:

Qотжил. печи=0,6· 1659,1·105=995,46·105 кДж/ч.

Расчётный часовой расход теплоты на отопление общественных зданий:

Qотобщ=0,25· Qотжил=0,25· 1659,1·105=414,8·105 кДж/ч.

Расчётный часовой расход газа на централизованное отопление населённого пункта:

Vч от. цент= м3/ч.

При этом? — КПД отопительных систем, для мелких отопительных установок, принимаем 0,75. Расчётный часовой расход газа на централизованное отопление мелких отопительных установок:

Vч от. печи=995,46· 105/=4022,1 м3/ч.

Расчётные часовые расходы газа на отопление кварталов определяются пропорционально численности газоснабжаемого населения:

Vч от. центр 1=4085· 2793/16 626=686 м3/ч;

Vч от. печи 1=4022,1· 2793/16 626=676 м3/ч;

Vч от. центр 2=4085· 5187/16 626=1274 м3/ч;

Vч от. печи 2=4022,1· 2793/16 626=676 м3/ч;

Vч от. центр 3=4084· 4074/16 626=1001 м3/ч;

Vч от. печи 3=4022,1· 4074/16 626=986 м3/ч;

Vч от. центр 4=4085· 2138/16 626=525 м3/ч;

Vч от. печи 4=4022,1· 2138/16 626=517 м3/ч;

Vч от. центр 5=4085· 2434/16 626=598 м3/ч;

Vч от. печи 5=4022,1· 2434/16 626=589 м3/ч;

Расчётный часовой расход газа на вентиляцию общественных зданий:

Vч в=0,4· Qотобщ/ Qнр· ?= 0,4· 414,8·105 /=628,5 м3/ч.

Расчётный часовой расход газа на вентиляцию на каждый квартал пропорционален численности газоснабжаемого населения:

Vч в 1=628,5· 2793/16 626=106 м3/ч;

Vч в 2=628,5· 5187/16 626=196м3/ч;

Vч в 3=628,5· 4074/16 626=154 м3/ч;

Vч в 4=628,5· 2138/16 626=81 м3/ч;

Vч в 5=628,5· 2434/16 626=92 м3/ч;

Расчётный расход газа на горячее водоснабжение:

Qг.в=3,6· 2,4·qг.в·n1,

где qг. в — укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, Вт, равное 376 Вт, по приложению;

Значение? при определении расхода газа на вентиляцию и горячее водоснабжение принимаются в размере 0,8−0,85, так как источником тепла является котельная.

Vч гв= Qг. в /=3,6?2,4?376?6651/33· 0,8·103=818,4 м3/ч.

Расчётные часовые расходы газа на горячее водоснабжение кварталов определяется пропорционально числу жителей, имеющих горячее водоснабжение:

Vч г. в 1=818,4· 1117/6651=138 м3/ч;

Vч г. в 2=818,4· 2075/6651=255 м3/ч;

Vч г. в 3=818,4· 1630/6651=201 м3/ч;

Vч г. в 4=818,4· 855/6651=105 м3/ч;

Vч г. в 5=818,4· 974/6651=120 м3/ч.

Результаты вычислений расчётных часовых расходов газа на все нужды населённого пункта заносим в таблицу 3.

Таблица 3 — Расчётные часовые расходы газа по населённому пункту

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:

nГРП= F/2· R2опт, где F — газифицируемая площадь, включая проезды, м2; Rопт — оптимальный радиус действия ГРП (может быть принят равным 500 -1000 м).

nГРП =1 050 000/2· 8002=0,82, следовательно принимаем 1 ГРП.

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.

Таблица 4 — Расстояние от отдельно стоящих ГРП до зданий и сооружений

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? Рр расходуется на преодоление сил трения и местных сопротивлений при движении газа по трубопроводам:

?Рр=?Ртр+?Рм.с

?Ртр — потери давления на преодоление сил трения;

?Рм.с — потери давления в местных сопротивлениях.

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: 1−2-10−9-8, 1−2-3−4-7−8, и 1−2-3−4-5−6-7 по этим контурам направим основные транзитные потоки. Точку питания выбираем так, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путём. Точки схода потоков (6,7,9) располагаем диаметрально противоположно точке питания. Затем намечаем вспомогательные направления потоков газа (5−11, 3−12, 10−13). 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 четвертого квартала, равный 711 м3/ч (см. табл. 3), рассматриваем, как сосредоточенный Vс и присоединяем его к узлу 3.

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

Таблица 5 — Удельные путевые расходы газа в контурах газовой сети

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

Vчmax=? Vкв+ Vс=(1131+1520+1659+865+985)+711=6150+711=6861 м3/ч.

4. Определяем путевые расходы газа по всем участкам сети Vпут, 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 6.

Таблица 6 — Путевые расходы газа по участкам сети

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 Vс в данном узле:

Vузл= (? Vпут i/2)+ Vс,

i — номер расчетного участка.

Для данного проекта определение узловых расходов производится:

Vузл 1=(Vпут1−2+Vпут1−8)· 0,5;

Vузл 2=(Vпут1−2+ Vпут2−3+ Vпут2−10)· 0,5;

Vузл 3=(Vпут3−4+ Vпут2−3+ Vпут3−12)· 0,5+ Vс.

Расчеты оформляем в виде таблицы 7.

Таблица 7 — Узловые расходы газа

6. Вычисляем расчетные расходы газа на участках Vpi, 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. Vpi? 0,5 Vпут 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. 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:

Vpi = 0,5 Vпут i.

Таблица 8 — Вычисление расчётных расходов по участкам сети

7. Исходя из допустимого перепада давления Дрр (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 lпр i=1,1?li. 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 ?Дрi — сумма потерь давления на участках, рассчитанных по предыдущим направлениям, Па;

?lпр — сумма приведенных длин участков рассчитываемого направления, м;

?lпрi — 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.

Таблица 9 — Гидравлический расчет кольцевой сети

Таблица 10 — Гидравлический расчет ответвлений

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

Таким образом, расчетный перепад использован в среднем на 97,5%, что можно считать удовлетворительным.

Глава 6. Расчет внутридомового и внутриквартального газопровода

Задача гидравлического расчета внутриквартального и внутридомового газопроводов — определение диаметров газопроводов при условии подачи необходимых (расчетных) расходов газа при допустимых потерях давления, которые для внутриквартальных и внутренних (до газовых горелок) газопроводов принимают Дрр = 600 Па. При этом между внутриквартальной и внутридомовой сетью допустимый перепад давления распределяют так:

1) для многоэтажной застройки:

а) внутриквартальная сеть Дрр = 250 Па, б) внутридомовая сеть Дрр = 350 Па;

2) для малоэтажной застройки:

а) внутриквартальная сеть Дрр = 350 Па;

б) внутридомовая сеть Дрр = 250 Па.

Расчетные расходы газа на каждом из участков газовой сети определяем по сумме номинальных расходов газа всеми приборами, снабжаемыми через данный участок, с учетом коэффициента одновременности их действия:

Vр = ?К0?qi?Ni,

где К0 — коэффициент одновременности работы однотипных приборов или групп приборов; выбираем по приложению из методического пособия для общего числа приборов, снабжаемых газом через данный участок, для жилых зданий — это общее число квартир;

Ni — количество однотипных приборов или групп приборов;

qi — номинальный расход газа прибором или группой приборов, ;

четырехконфорочная плита — 1,2 ;

двухконфорочная плита — 0,8 ;

емкостной водонагреватель — 1,17 ;

проточный водонагреватель — 2 .

Диаметры участков газопроводов определяем по расчетному расходу газа и располагаемым удельным потерям давления на единицу длины. Обычно опуск и подводку газа к плитам и к емкостным водонагревателям выполняют из труб dу = 15 мм, к проточным водонагревателям и к отопительным печам — из труб dу = 20 мм, стояки выполняют из труб dу = 20, 25 мм. Потери давления в местных сопротивлениях выражаем через эквивалентную длину прямого участка трубы lэкв, на которой потери давления на трение равны потерям давления в местных сопротивлениях. В этом случае расчетная (приведенная) длина заданного участка газопровода складывается из фактической длины li и эквивалентной длины:

lпр = li+ lэкв?? ж, где? ж — сумма коэффициентов местных сопротивлений расчетного участка.

При гидравлическом расчете внутридомового газопровода необходимо учитывать гидростатический напор, дополнительное избыточное давление, возникающее за счет разности плотностей газа и воздуха:

Дрг = ± 9,81h (св — сг),

где Дрг — гидростатический напор, Па;

h — разность геометрических отметок конца и начала участка газопровода, м;

св — плотность воздуха, ;

сг — плотность газа при н.у., .

Знак «+» — движение природного газа вверх, «-» — вниз по отношению к отметке начала участка.

Тогда суммарные потери давления в газопроводе:

Др = Дртр+ Дрм.с.- Дрг.

При движении природного газа вверх гидростатический напор уменьшает потери давления в газопроводе, а при движении вниз гидростатический напор увеличивает потери давления в газопроводе.

Последовательность гидравлического расчета внутридомового и газопровода двухэтажного жилого дома, где на кухнях установлены: I этаж — 4-хконфорочная плита и емкостной водонагреватель; II этаж — 2-хконфорочная плита и проточный водонагреватель, состоит:

1. Составляем схему газопровода.

2. Гидравлический расчет газопроводов начинаем с наиболее удаленной точки от ввода — место подключения водонагревателя на кухне 2 этажа. Весь путь газа в выбранном направлении разбиваем на расчетные участки, характеризующиеся постоянным расходом газа, нумеруя их от самой удаленной точки сети к узлу ввода.

3. Определяем расчетные расходы газа на участках:

Vр1−2 = 1?2?1 = 2 ;

Vр2−3 = 0,75?(2+0,8)?1 = 2,1 ;

Vр3−4 = 2,1+0,85?(1,2+1,17)?1 = 4,12 ;

Vр5−6 = 0,85?1,17?1 = 0,9945 ;

Vр6−3 = 0,85?(1,2+1,17)?1 = 2 ;

4. По величине располагаемых удельных потерь давления и расчетных расходов на участках определяем диаметры участков газопроводов, а по выбранным диаметрам определяем соответствующие им удельные потери давления на трение и эквивалентные длины для? ж = 1.

5. Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений для каждого участка? ж.

6. Определяем приведенные длины участков lпр.

7. Определяем потери давления на трение и местные сопротивления на каждом участке Дрi, умножая удельные потери давления на трение на каждом участке на приведенную длину участка.

8. Рассчитываем гидростатический напор на участках:

Дрг1−2 = - 9,81?0,945?(1,293 — 0,73) = - 5,22 Па;

Дрг2−3 = + 9,81?3,5?(1,293 — 0,73) = 19,33 Па;

Дрг3−4 = 0 Па (т.к. отсутствует разность высот);

Дрг5−6 = - 9,81?1,5?(1,293 — 0,73) = - 8,28 Па;

Дрг6−3 = 0 Па (т.к. отсутствует разность высот).

9. Определяем суммарные потери давления на участках с учетом гидростатического напора.

10. Определяем суммарные потери в газопроводах с учетом потерь в трубах и арматуре прибора (до газовых горелок).

11. Определяем расчетные расходы газа на участках внутриквартального газопровода:

Vр7−8 = 0,64?(2+0,8)?2+0,85?(1,2+1,17)?2 = 3,584+4,029=7,6 (2 дома);

Vр8−9 = 0,52?(2+0,8)?3+0,85?(1,2+1,17)?3 = 4,368+6,044=10,4 (3 дома);

Vр9−10 = 0,39?(2+0,8)?4+0,85?(1,2+1,17)?4 = 4,368+5,967=10,3 (4 дома).

12. Рассчитываем гидростатический напор на участках внутриквартального газопровода:

Дрг9−10 = 9,81?2,2?(1,293 — 0,73) = 29,95 Па;

Дрг2−3 = 9,81?1,0?(1,293 — 0,73) = 5,52 Па;

13. Расчеты оформляем в таблице 10.

Таблица 11 — Гидравлический расчет внутридомового и внутриквартального газопровода

В итоге потери давления во внутридомовом и внутриквартальном газопроводах меньше 600 Па, а именно 423,16 Па < 600Па, что допустимо.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта мы получили полное представление о расчете и проектировании газовых сетей, познакомились с действующими нормативными документами, приобрели навыки работы с технической и справочной литературой.

В результате запроектировали систему газоснабжения низкого давления в сельском населенном пункте пос. Перелюб и разработали внутриквартальную и внутридомовую системы газоснабжения двухэтажного жилого здания. Для снижения давления и поддержания его на заданном уровне в данной системе газоснабжения населенного пункта предусмотрели один газорегуляторный пункт. Для того чтобы лучше снабдить потребителей природным газом, в нашей системе газоснабжения мы выделили три кольца потока газа и два ответвления, причем расчетный перепад давления в системе можно считать удовлетворительным.

Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.08−87. Газоснабжение. — М.: Стройиздат, 1987. 69 с.

2. Ионин А. А. Газоснабжение. — М.: Стройиздат. 1981. 415 с.

3. Конспект лекций по газоснабжению.