Гидравлический расчёт кольцевой сети среднего давления для трёх режимов эксплуатации сети

На генплане города наносим сеть среднего давления. Расходы газа потребителями известны. Расчетный перепад давления определяется исходя из условия создания при допустимых перепадах давления наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивую работу ГРП и ГРУ. Поэтому начальное давление принимают максимальным для данной системы (0,3 МПа), а конечное таким, чтобы при максимальной нагрузке сети обеспечивалось минимально допустимое давление газа перед регуляторами ГРП и ГРУ (0,15 МПа).

При расчете кольцевой сети необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы газоснабжения при аварийных гидравлических режимах. Принятый запас давления должен проверяться расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций, которые возникают при выключении головных участков сети.

Ввиду кратковременности аварийных ситуаций допускается некоторое снижение качества системы, которое оценивается коэффициентом обеспеченности, зависящим от категории потребителя. Однако во всех случаях режим давления в газовой сети должен обеспечивать нормальную работу газогорелочных устройств неотключаемых агрегатов.

Для кольцевой сети среднего давления рассчитываются 2 аварийных режима (при отключении головных участков слева и справа от точки питания) и нормальный режим, когда за расчетное принимается наиболее рациональное направление потока газа по полукольцам.

Расчет кольцевой сети среднего давления производится в следующей последовательности:

• 1. Составляются расчетные схемы сети для 2-х аварийных и нормального режима эксплуатации, нумеруются узлы сети, проставляются длины участков, выписываются расчетные расходы газа каждым потребителем.
• 2. Производится предварительный расчет диаметра кольца по приближенным зависимостям:

(9.1).

где V_р^э — расчетный эквивалентный по создаваемой потере давления расход газа всеми потребителями газа в аварийной ситуации, м³/ч;

V_i — расчетный расход газа i-м потребителем, м³/ч;

К_обi — коэффициент обеспеченности i-го потребителя в аварийной ситуации. Принимается по табл. 9.9. [5];

А_ср — среднеквадратичный перепад давления в сети, МПа²/км;

Р_н, Р_к — абсолютные давления газа в начале и в конце сети, МПа;

L_к — протяженность расчетного кольца, км;

1,1 — коэффициент, учитывающий падение давления в местных сопротивлениях.

Диаметр газопровода принимается по номограмме рис. 9.1. [5], при этом стремятся к подбору единого диаметра кольца. Если это не удается, то участки газопровода, расположенные диаметрально противоположно точке питания, следует принимать меньшего диаметра, но не менее 0,75 диаметра головного участка.

3. Выполняются два варианта гидравлического расчета сети при аварийных режимах. Расходы потребителей определяются с учетом необходимой обеспеченности их газом

(9.3).

Расчетные расходы каждого участка находят суммированием, начиная от последнег…

— теоретическое количество воздуха, необходимого для горения, .

— температура воздуха в помещении котельной, .

м.

Принимаем ширину щели а=90 мм.

• · Минимальное разрежение в топке котла:
• ·

.

Что соответствует необходимому.

· Определяем глубину проникновения струй газа, вытекающих из отверстий коллектора, в поток воздуха в самом узком сечении щели, где происходит смесеобразование, или дальнобойность струй газа.

.

· Диаметр газовых отверстий, их число и давление газа рассчитываем из условия наиболее равномерного распределения струй газа по сечению воздушного потока. При этом скорость газа на выходе из отверстий должна быть в 10…15 раз больше скорости воздуха в щели, т. е.

.

Диаметр выходных газов отверстий (сопел коллектора) можно определить:

где.

— опытный коэффициент, зависящий от шага отверстий S в коллекторах при =6.10.

— угол атаки — угол встречи потоков газа и воздуха.

.

.

Принимаем = 2 мм, т.к. при меньшем диаметре отверстий в процессе эксплуатации происходит засорение их сажистыми отложениями, что приводит к нарушению режима работы горелки.

· Уточняется скорость выхода газа из отверстий.

.

· Определяется расстояние между отверстиями в коллекторе (шаг сопел).

.

Принимаем шаг отверстий S=19 мм. Тогда 9,5 — в пределах значений, рекомендованных по экспериментальным данным.

· Количество отверстий в одном коллекторе при двухрядном их расположении.

.

• · Уточняем действительный расход газа через 159 отверстий диаметром =2 мм при скорости его истечения .
• · Определяется невязка, т. е. расхождение между расчётным и действительным значениями расходов газа на один коллектор:

что допустимо (меньше 5%), и корректировку проводить не требуется. Фактический расход газа горелкой будет несколько больше расчётного и за счёт запальных сопел на соединительной трубе.

· Размеры отверстий для выхода газа из коллектора и их количество должны быть подобраны для равномерной загрузки всех сопел таким образом, чтобы отношение их суммарной площади к площади сечения коллектора не превышало 30%,.

.

.

.

что удовлетворяет условию.

· Необходимое давление газа перед горелкой:

.

где.

• — сумма коэффициентов местных сопротивлений от последней задвижки перед горелкой, включая её, до выходных отверстий горелки. Задвижка =0,5; тройник поворот =1,5; отвод =0,3; истечение из отверстия =1; итого 3,3;
• — суммарная площадь всех выходных отверстий (в рассматриваем случае);
• — коэффициент расхода, равен 0,6…0,7.

тогда.

что соответствует рекомендуемому значению.