Газоснабжение района города. Методические указания к курсовому проектированию

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА. Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция». Составители: к.т.н., доцент Сурков А.П., к.т.н., доцент Цыренова С.С. Подписано в печать 2003 г. Формат 60х34 1/16. Усл.п.л. 1,86,уч.-изд.л. 1,2. Тираж 50 экз. С.27 РИО ВСТИ.Улан-Удэ.Ключевская,40,а. Ротапринт ВСГТУ. Улан-Удэ,Ключевская,42. © Восточно-Сибирский государственный технологический университет, 2003 г.

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический университет

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция» дневного и заочного форм обучения.

Улан-Удэ, 2003

В методических указаниях к курсовому проектированию по газоснабжению района города изложены методика определения характеристик газообразного топлива, расчетных расходов газа бытовыми и коммунально-бытовыми потребителями по годовым нормам, гидравлического расчета магистральных газопроводов высокого давления, распределительных газопроводов низкого давления, внутридомового газопровода, расчет и подбор оборудования газорегуляторных пунктов (ГРП), расстановка газового оборудование жилых зданий. Основные нормативные данные для расчета приведены в «Приложениях к методическим указаниям к курсовому проектированию по газоснабжению района города». Методические указания к курсовому проектированию предназначены для студентов всех форм обучения по специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

СОДЕРЖАНИЕ Стр. Аннотация Содержание Введение Задание Объем проекта 1. Основные характеристики газообразного топлива 2. Определение расхода газа районом города 3. Гидравлический расчет газопроводов высокого или среднего давления 4. Гидравлический расчет распределительных газопроводов низкого давления 5. Гидравлический расчет внутридомового газопровода 6. Расчет и подбор оборудования ГРП Список использованной литературы

2 2 3 3 4 5 6 13 16 22 26 31

ВВЕДЕНИЕ Выполнение курсового проекта «Газоснабжение района города» является одним из методов закрепления и пополнения теоретических знаний, полученных студентами при изучении курса «Газоснабжение», дает навыки по правильной трассировке и проектировании магистральных ГРД, распределительных ГВД, а также внутридомовых газопроводов. Кроме того, студент получает навыки в расчете и подборе газового оборудования ГРП, выборе и установке бытовых газовых приборов (плит и водонагревателей). ЗАДАНИЕ 1. Источник газоснабжения (месторождение природного газа) (см. П-1 табл.1); 2. Город, в соответствии с которым выбираются расчетные тeмпepaтуры для отопления, вентиляции (см. П-I табл.2); 3. Ук- Процент охвата населения газоснабжением; Z1 - доля людей, охваченных централизованным горячим водоснабжением; Z2 - доля людей, имеющих в квартирах водонагреватели; Z3 - доля людей, проживающих в квартирах без горячего водоснабжения и отсутствии водонагревателей; Уп - процент охвата прачечных газоснабжением; Zп - доля людей, пользующихся услугами прачечных; Уб - процент охвата бань газоснабжением; Zб - доля людей, пользующихся услугами бань; Упоп - процент охвата предприятий общественного питания газоснабжением; Zпоп -доля людей, пользующихся услугами

предприятий общественного питания; Ууз - процент охвата учреждений здравоохранения газоснабжением; Zуз - доля людей, посещающих учреждения здравоохранения Ухп – процент охвата предприятий хлебопекарной промышленности газоснабжением; 4. Генплан района города в М1:10000; 5. Паспорт типового проекта жилого здания; 6. Тип водонагревателя; 7. Давление газа на выходе из ГРС, кПа; 8. Нагрузка на промышленные предприятия, м3 /час; 9. Номинальное давление газа перед приборами, Па; 10. Этажность жилого здания; 11. Номер источника газоснабжения; 12. Номер расчетного ГРП. ОБЪЕМ ПРОЕКТА Проект должен отражать полную картину газоснабжения района города, включая газопроводы высокого (среднего, низкого давления) и внутридомовые, с расчетом и подбором оборудования и типоразмера ГРП, комплектования квартир бытовыми приборами. Расчетно-пояснительная записка: 1. Определение характеристик газообразного топлива. 2. Определение расчетных расходов газа районом города. 3. Гидравлический расчет газовой сети высокого или сред него давления. 4. Гидравлический расчет распределительной сети низкого давления для расчетного ГРЛ. 5. Расчет и подбор оборудования ГРП. 6. Гидравлический расчет внутридомового газопровода. 7. Описание способа прокладки газопроводов, защита газопроводов от коррозии, техника безопасности и охрана труда при строительстве и монтаже газопроводов и

газового оборудования, эксплуатации ГРП, расчет отопления и вентиляции ГРП. Графическая часть проекта: I. Генплан района города в М 1:10000 с газопроводами высокого или среднего давления, распределительными сетями низкого давления расчетного ГРП; 2. Расчетные схемы магистральных ГВД, распределительных ГНД; 3. Продольный профиль участка магистрального газопровода от ГРС до промышленного предприятия, ГРП или котельной, 4. План первого или типового этажа жилого здания в Ml:100 с внутридомовым газопроводом. 5. Аксонометрическая схема внутридомового газопровода, 6. Спецификация материалов, приборов, оборудования и запорной арматуры на внутридомовой газопровод. 7. Аксонометрическая схема газопроводов ГРП. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА I. OCHOВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА – 10%. I.I. Определение теплоты сгорания газа по формуле: Qhp = Qhc ∗ K (1.1.)

0,804 , (1.2.) 0,804 + d г где dг - влагосодержание газа, зависящее от температуры. Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу определяется по формуле: Qнс = 0,01 ∗ ∑ Qнic ∗ ri , (1.3.) К=

(

)

C Hi

где Q - низшая теплота сгорания i- го компонента газа; ri - объемная доля i- го компонента газа, % об. 1.2. Плотность газообразного топлива определяется по формуле: ρ0 = (ρс+dг) * К, (1.4) где ρс- плотность газа на сухую массу, кг/м3, которая определяется по формуле: ρс=0,01∑( ρсi*ri), (1.5) где ρсi - плотность i-го компонента газообразного топлива. 1.3. Относительная плотность газа по воздуху определяется по формуле: S = ρг + ρв , (1.6) где ρв - плотность воздуха при нормальных условиях, 2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА РАЙОНОМ ГОРОДА-5%.

Р

где QН - низшая теплота сгорания газа, в пересчете на рабочую массу топлива, кДж/м3 Qhc - низшая теплота сгорания газа на сухую массу топлива, кДж/м.3; К - коэффициент, учитывающий влагосодержание газа и определяемый по формуле:

2.1. Определение количества жителей. По заданному генплану района города выполняем нумерацию кварталов с определением площадей кварталов, знал этажность застройки района города (см. табл.1) находим плотность населения. Количество жителей по кварталам определяется по формуле:

N=F*b, (2.1) где F - площадь кварталов района города, м2*104; b - плотность населения района города, чел / (м2*104). Таблица I Плотность населения района города /4/, 9 м2/чел. Этаж-cть 2 3 4 5 6 7 8 9 10 зданий Кол. жит. 222 289 311 356 378 400 422 467 495 чел/га Площадь кварталов вычисляют по генплану, не включая площади улиц, проспектов, площадей, парков, территории промышленных предприятий и заносят в таблицу 2. Таблица 2 Кварталы, численность населения и расчетный расход газа №№ Площадь Кол. жит. в Расчетный Примекварта квартала квартале, расход чание 2 4 3 м *10 -лов газа, м /ч чел 1 2 3 4 5 2.2. Определение расхода газа районом города. Расчетный расход газа определяется по годовым нормам. Потребление теплоты в квартирах определяется по формуле: Y Z ⎞ Z Z ⎛ Qk = k ∗ N ∗ ⎜ q k1 1 + q k 2 2 + q k3 3 ⎟ , (2.2) 100 100 100 ⎠ ⎝ 100 где N – количество жителей района города, чел.: q k1 , q k 2 , q k3 - соответственно нормы расхода

тепла на приготовление пищи при наличии в квартире централизованного горячего водоснабжения, наличия и отсутствия водонагревателя, МДж.

Потребление газа в механизированных прачечных, включая дезинфекцию белья, сушку и глажение определяется по формуле: Z Y N (qΠ + qд ) , QΠ = 100 Π ∗ Π ∗ (2.3) 100 100 1000 где 100- норма грязного белья на I чел. в год, кг.; qп, qд - норма расхода теплоты на стирку и дезинфекции белья, МДж. Потребление теплоты на мытье в банях без ванн определяется по формуле: Z Y Qб = б ∗ б ∗ N ∗ 52 ∗ qб , (2.4) 100 100 где 52 -количество помывок в год одним человеком; qб - норма расхода теплоты на мытье в банях, МДж. Потребление теплоты на предприятиях общественного питания определяется по формуле: Z Y QΠΟΠ = 360 ΠΟΠ ∗ ΠΟΠ ∗ N (qоб + qз ) , (2.5) 100 100 где qоб, qз - норма расхода теплоты на приготовление обедов, завтраков или ужинов, МДж. Потребление теплоты в учреждениях здравоохранения определяется по формуле: Y 12 Qб = ∗ уз ∗ N ∗ q уз , (2.6) 1000 100 где

12 - количество коек на I тысячу жителей; qуз - нормы расхода теплоты в учреждениях здравоохранения на приготовление пищи и горячей воды, МДж. Потребление газа на предприятиях хлебопекарной промышленности определяется по формуле: 365 Yхп ср Qб = (0,6...0.8) ∗ ∗ N ∗ q хп , (2.7) 1000 100

где (0,6...0,8)- норма суточной выпечки хлеба на I тысячу жителей, т; q СР ХП - средний расход теплоты на выпечку хлеба на предприятиях хлебопекарной промышленности, МДж/(год·чел), который определяется по формуле: q + q 2 + q3 ср , (2.8) q хп = 1 3 Потребление теплоты на предприятиях торговли, ателье определяется по формуле: Qт=0,05*Qк(2.9) где Qк - потребление газа в жилых зданиях, МДж/год. Определяем суммарный годовой расход теплоты на район города по формуле: ∑Qгод= Qк + Qп + Qб + Qпоп + Qуз + Qхп + Qт , (2.10) Расчетный расход газа районом города определяется по формуле: ΣQгод Vp = Km , (2.11) Qнр Кm - коэффициент часового максимума, год/час. Коэффициент часового максимума определяется в зависимости от количества жителей методом интерполяции [8]. Удельный расход газа, [м3/(год·чел)] определяется по формуле: Vp V уд = , (2.12) N Расход газа на квартал определяется по формуле: (2.13) Vi=Vуд ·Ni, где Vi - расход газа i-го квартала, м3/час; Ni - количество жителей i-го квартала, чел. Результаты расчета сводятся в таблицу 2. 2.3. Определение расхода газа квартальными или районными котельными

производится по максимальному часовому расходу тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по формуле: Q + Q + Qгв Vкот = о р в 3600 , (2.14) Qн *η где Vкот- расход газа на котельные, м3/час; Qо, Qв, Qгв - максимальные часовые расходы тепла, соответственно, на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, кВт; η - КПД квартальных или районных котельных с учетом КПД тепловых сетей (η =0,8 [4]). Расчетный расход тепла на отопление жилых и общественных зданий, Qо, кВт, определяется по формуле: (2.15) Qо=a·qo(tв-tн)Vн·10-3, где qо - удельная отопительная характеристика здания, Вт/(м3·К); а - коэффициент, учитывающий изменение qо в зависимости от tн, принимаемой по П-I табл.7 с учетом интерполяции; tв- расчетная температура внутреннего воздуха, °С[5]; tн - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, °С[2]; Vн - наружный объем отапливаемых зданий, м3. Наружный строительный объем отапливаемых зданий определяется по формуле: Ж общ (2.16) V = VН + VН , н

Ж Н

где V - строительный объем жилых зданий, м 3; VНобщ - то же, общественных зданий, м3 . Строительный объем отапливаемых жилых зданий определяется по формуле: VНЖ =60·N, (2.17)

где 60 -норма строительной кубатуры на I человека, м3/чел. Строительный объем отапливаемых общественных зданий определяется по формуле: VНобщ =0,25· VНЖ , (2.18) где 0,25 - процент общественных зданий в районе города; Расчетный расход тепла на механическую вентиляцию общественных зданий, Qв, кВт, определяется по формуле: общ (2.19) Q =q (t -t ) VН ·10-3, в

в в н

где qв - удельная вентиляционная характеристика общественных зданий, в отсутствии их перечня принимается равным 0,23...0,26 Вт/(м3·°К); tн - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции, °С[2]; VНобщ - наружный строительный объем общественных зданий, м3 (принимается в пределах 50/6). Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение, Qгв, кВт, от районных или квартальных котельных определяется по формуле: N (c + d ) Qгв = 1,163 ∗ K c ∗ K ч 1 (65 − t хв )10 −3 , (2.20) 24 где N1- количество жителей, охваченных централизованным горячим водоснабжением, чел.; Кс, Кч – соответственно, суточный и часовой коэффициенты неравномерности потребления горячей воды (Кс=1,2 и Кч=(1,7...2,0) [4]); c, d - нормы расхода горячей воды, соответственно, для жилых и

общественных зданий, л/(сут·чел) [7]); tхв - температура холодной водопроводной воды, °С [7]); 65 - температура горячей воды, °С [7]. На район города желательно принимать минимум две районные или квартальные котельные. 3.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ ВЫСОКОГО ИЛИ СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ – 20% 3.1. Определение количества газорегуляторных пунктов (ГРП). Газорегуляторные пункты предназначены для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне независимо от расхода. Для городов с населением от 50 до 250 тысяч человек рекомендуется двухступенчатая система газоснабжения [7]. При известном расчетном расходе газообразного топлива районом города определяется количество ГРП, исходя из оптимального радиуса действия (Rопт=0,5...1,0 км.) и оптимальной производительности (Vопт=1500...2000 м3/ч) по формулам: V n= р , (3.1) Vопт F n= , (3.2) 2 2 Rопт где n - количество ГРП, шт.; Vр - расчетный расход газа районом города, м3/ч; Rопт- оптимальный радиус действия ГРП, м; Vопт - оптимальная производительность ГРП, м3/ч; F - газифицируемая площадь района города, м2.

После определения количества ГРП намечают их месторасположение на генплане района города, устанавливая их в центре газифицируемой площади на территории кварталов. 3.2.Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого или среднего давления (ГВД и ГСД). На генплане района города намечают прокладку газопроводов высокого или среднего давления (согласовать с преподавателем). Закольцовывание газопроводов наиболее целесообразно в районах с многоэтажной застройкой кварталов. Трассировка газопроводов производится таким образом, чтобы длина ответвлений от кольцевого газопровода была минимальной (не более 200 м для повышения надежности газовых сетей). К газопроводу высокого или среднего давления присоединяются все промышленные предприятия, районные или квартальные котельные и газорегуляторные пункты (ГРП). Гидравлический расчет кольцевого газопровода высокого или среднего давления производить после согласования с руководителем проекта намеченной трассы газовых сетей. Гидравлический расчет магистральных газопроводов производится для двух аварийных и нормального режимов потребления газа. Начальное давление газа принимается по

заданию (давление газа на выходе из газораспределительной станции - ГРС). Конечное давление газа при максимальной нагрузке газовой сети должно обеспечивать нормальную работу регулятора давления газа. В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь избыточное давление газа примерно 200...250 кПа [3]. На расчетной схеме газопроводов высокого или среднего давления наносятся номера участков, расстояние между участками в 3 метрах, расчетные расходы газа в м /ч, наименование промышленных предприятий и их расходы, квартальные или районные котельные. Сначала на расчетной схеме ГВД или ГСД намечается нормальный режим, когда поток газа движется по полукольцам. Точка слияния потоков газа находится по средней длине газопроводов. Для выравнивания нагрузок по полукольцам производим распределение расходов газа на котельные №1 и №2, для этого определяем расходы газа по полукольцам магистрального газопровода V1 и V2, находим абсолютную невязку по формулам: (3.3) ∆V=V1- V2, где V1 - суммарная нагрузка по первому полукольцу, м3/ч; V2 - то же, по второму полукольцу, м3/час. Расход газа на котельную №1 (№2) определяется по формуле: V − ΔV Vкот.1 = кот , (3.4) 2 где Vкот.1- расход газа на котельную наиболее нагруженного полукольца газопровода, м3/ч; ΔV - абсолютная невязка расходов газа по двум

полукольцам газопровода для нормального режима движения газа. Расход газа на котельную №2 (№1) определяется по формуле: Vкот.2=Vкот-Vкот.1, (3.5) Определение аварийного расхода газа производится по формуле: n

Vав = 0,59∑ (Vi ∗ K об .i ) ,

(3.6)

i =1

где Vав - аварийный расход газа по магистральному кольцевому газопроводу, м3/ч; Vi- расход i-х потребителей газа, м3/ч; Коб.i- коэффициент i-х потребителей газа. Коэффициент обеспеченности газом при аварийных ситуациях для бытовых потребителей (ГРП) можно принять в пределах от 0,8 до 0,85 ; для отопительнопроизводственных котельных от 0 до 0,75 - в зависимости от наличия резервного топлива; для промышленных предприятий от 0,5 до 0,9 [3]. Среднеквадратичную потерю давления газа по кольцу определяем по формуле: . Р 2 − Рк2 , (3.7) Аср = н ∑l р где Рн, Рк- соответственно, начальное и конечное давление газа, кПа абс; ℓр- расчетная длина кольцевого газопровода, м. Расчетная длина участков магистрального газопровода принимается с учетом 10% потерь давления газа в местных

сопротивлениях по формуле: (3.8) ℓр =1,1·ℓф, где ℓф, - фактическая длина участка газопровода, м. По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления по Vав и Аср определяем предварительные диаметры кольцевого газопровода. Желательно по кольцу иметь один диаметр, максимум - два. Первый аварийный режим, когда отключен головной участок магистрального газопровода слева от источника газоснабжения (ГРС), второй аварийный режим - когда отключен участок газопровода справа от ГРС. Диаметрами газопроводов задаемся предварительно выбранными по номограмме для гидравлического расчета высокого или среднего давления в зависимости от расчетного расхода газа и диаметра определяем фактическую квадратичную потерю давления газа на участках газопровода, чтобы давление газа у последнего потребителя не было ниже минимально допустимого предела (Рк = 50 кПа). Конечное давление газа на участке определяется по формуле:

Рк = Рн2 − А ∗ l р ,

(3.9)

где Рн - начальное давление газа на участке, кПа; А - среднеквадратичная потеря давления газа, кПа2/м; ℓр - расчетная длина участка газопровода, м. Конечное давление газа для данного участка газопровода равно начальному давлению газа следующего участка. Коэффициент, зависящий от плотности газообразного топлива определяется по формуле:

β=

ρ табл , ρг

где ρ табл,- плотность газа, для которой построена номограмма; ρ - плотность газообразного г топлива, кг/м3. Результаты расчетов свести в таблицу 3. Перед таблицей гидравлического расчета необходима расчетная схема ГВД или ГСД. Таблица 3. Гидравлический расчет сети высокого или среднего давления № ℓф ℓр Vр Dн* δ А А*ℓр Рн Рк 1

полукольцам должен быть равен сумме расходов газа по полукольцам, без учета коэффициента обеспеченности. Расчет ответвлений начинается с нормального режима. По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого давления для известного расхода газа и среднеквадратичной потери давления (Аср=100 кПа2/м) находим ближайший диаметр газопровода. Начальное давление газа на участке ответвления принимается равным конечному давлению газа на участке для аварийных и нормального режимов движения потоков газообразного топлива.

(3.10)

2 3 4 5 6 7 8 9 1 аварийный режим Расчет ответвлений 2 аварийный режим Расчет ответвлений Нормальный режим (I полукольцо) Нормальный режим (2 полукольцо) Расчет ответвлений При расчете аварийных и нормального режимов движения потока газа диаметры на участках газопровода должны быть одинаковыми. Невязка по давлению при расчете нормального режима не должна превышать 10%, если данное условие не соблюдается, то вносятся изменения диаметров в расчет аварийных режимов. Расход газа на головном участке газопровода от ГРС до разветвления по 4.1. Определение расходов газа

Рк* β 10

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ – 20% Гидравлический расчет газопроводов низкого давления производится для одного расчетного ГРП (по заданию). На генплане намечаем прокладку газовых сетей по проездам города. На отдельном листе вычерчивается схема газопроводов низкого давления, желательно закольцованная. Длина ответвлений или тупиков от распределительной сети к потребителям не должна превышать 200м. На расчетной схеме наносится потокораспределение газа от ГРП до точек слияния, которое согласовывается с руководителем проекта, определяются номера участков и по генплану находят фактические длины участков газопровода. Расчетная длина участков определяется с учетом потерь давления газа в местных сопротивлениях (10% от линейных потерь)

Удельный расход газа определяется по кольцам в зависимости от отношения расхода газа кварталом на расчетную длину газопровода, охватывающий квартал по формуле: Vi , (4.1) Vуд = ∑l p где Vуд - удельный расход газа, м3 /ч*м; Vi - расчетный расход газа i-го квартала, м3/час; ℓр - расчетная длина периметра квартала, м. Для точности расчетов удельный расход газа определяется до третьего знака после запятой. Путевой расход газа при одностороннем потреблении определяется по формуле: Vп=Vуд.i*ℓрi, (4.2) где Vуд.i - удельный расход газа i-го квартала м3/ч*м; ℓрi - расчетная длина участка газопровода, м. Путевой расход газа на участке газопровода при двухстороннем потреблении газа определяется по формуле: VΠ = (VудΙ + VудΙΙ ) ∗ l р , (4.3) V удI ,VудII

- соответственно, удельные расходы I и 2 кварталов, м3/ч*м. Транзитный расход газа начинают определять с концевого участка газопровода, где происходит слияние потоков газа по двум направлениям (он равен нулю). На следующем участке газопровода транзитный расход газа равен путевому расходу предыдущего участка, а на последующих участках он определяется как сумма путевых и транзитных расходов газа предыдущего участка по формуле: n −1 n Vтр = (Vn + Vтр ) , (4.4) где

где Vтрn - транзитный расход n - го участка газопровода, м3/ч. Vn - путевой расход газа (n-1) участка, м3/ч;

Vтр- транзитный расход газа (n-1) участка, м3/ч. Эквивалентный или сосредоточенный расход газа на участке газопровода определяется по формуле: (4.5) Vэ=0,55*Vп, Расчетный расход газа на участке газопровода определяется по формуле: (4.6) Vр=(Vтр+ Vэ ), Результаты расчета сводятся в таблицу 4. Таблица 4. Расходы газообразного топлива №№ Длина, м Прим. Расходы газа, м3/ч уч. ℓр Vуд Vп Vт Vэ Vр ℓф 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Сумма путевых расходов газа по всем участкам распределительных газопроводов низкого давления не должна отличаться от производительности ГРП не более, чем на 3%. Расчетный расход газа на головном участке (от ГРП) также не должен отличаться от расхода газа на ГРП не более, чем на 3%. ∑Vэкв =0,55*Vгрп. 4.2. Гидравлический расчет ГНД Основной целью расчета является определение оптимальных диаметров газопровода с поддержанием заданного перепада давления в газовой сети низкого давления. Расчетный перепад давления газа в распределительных сетях определяется по формуле: ∆Р=0,6*Рном - для 3 кПа, ∆Р=2400 Па - для 5 кПа, (4.7) где Рном- номинальное давление газа перед газовым прибором, Па. Диаметры газопроводов d н × δ , мм, определяются по номограмме для гидравлического расчета газопроводов

низкого давления по среднему падению давления газа от ГРП до нулевой точки по формуле: ΔΡ , (4.8) hср = ∑lΡ где hср – среднее удельное падение давления газа на участках газопровода от ГРП до точки слияния потоков газа, Па/м; Δ Р - расчетный перепад давления в газовой сети, Па; ℓр - расчетная длина газопровода от ГРП до нулевой точки, м. Начальное давление газа (давление газа на выходе из ГРП) принимается по табл.9 в зависимости от плотности газа. Если плотность газообразного топлива находится в пределах от 0,7 до 0.9 кг/м3, то Рн=3000 Па; если плотность газа более 0,9 кг/м3-Pн=5000 Па с учетом 1 коэффициента β .

β , характеризующий отношение Коэффициент плотностей табличного и реального газа, определяется по формуле 3.10. Конечное давление газа на участке газопровода должно быть равным начальному давлению газа на последующем н − ΔΡ )β Ι в точке участке газопровода и не менее (Ргрп 1

слияний потоков газа: (Ргрпн − ΔΡ )β Ι < Ρуз.1 * β Ι ≤ (Ргрпн − ΔΡ )β Ι +50, Па. В случае несоблюдения этого условия и невозможности увязки давления диаметрами, ставят запорнорегулирующую арматуру для снижения давления до заданного. Результаты расчетов сводятся в таблицу 5. Таблица 5. Гидравлический расчет распределительных ГНД h h*ℓр Руз Руз* βI ℓр Vр Dн* δ № ℓф 1

2

3

4

5

6

7

8

9

Dн* δ

h

h*ℓр

Руз

Руз* βI

1 2 3 4 5 Квартал 1. Направление 1. Квартал 1. Направление 2. Квартал 2. Направление 1.

6

7

8

9

№

ℓф

ℓр

Vр

Невязка по давлению для одного квартала по двум направлениям не должно превышать 5%. 5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВНУТРИДОМОВОГО ГАЗОПРОВОДА Внутридомовые газопроводы выполняются из труб по ГОСТ 3262-75 (водогазопроводные), а для подземных газопроводов применяются бесшовные трубы по ГОСТ 8732 - 78 и ГОСТ 8734 - 75, сварные по ГОСТ 10704 - 91. Газовый колодец на ответвление к жилому зданию должен располагаться на. расстоянии не менее половины высоты здания. Глубина заложения дворового газопровода должна быть не менее 0,8 м от поверхности земли до верха трубы и диаметром не менее 57x3 мм. Дворовый газопровод под землей подходит к углу газифицируемого жилого здания и на выходе из земли на него надевается футляр для предотвращения механического повреждения. Газопровод до ввода в здание прокладывается открыто с креплением к стенам здания при помощи кронштейнов над окнами первого этажа по дворовому фасаду здания. Ввод газопровода в здание осуществляется в нежилые помещения: лестничные клетки, кухни, коридоры и т.д. Газопроводы внутри здания прокладываются также открыто с креплением к несгораемым стенам при помощи кронштейнов. Газовые стояки располагаются на кухнях, если они находятся одна над другой. Если расположение кухонь по

этажам различно, то газовые стояки рационально размещать на лестничных клетках. Гидравлический расчет внутридомового газопровода производят для наиболее удаленного газового стояка и газоиспользующего прибора (газовой плиты или водонагревателя) с соблюдением заданного перепада давления газа (см. П-2 табл.9). Диаметр подводки к газовым плитам и емкостным водонагревателям типа АГВ и АОГВ равен 15 мм, а к проточным водонагревателям типа ВПГ, Л-1, КГИ - 20 мм. Гидравлический расчет внутридомового газопровода производится в два этапа. Сначала определяются расчетные расходы газа по участкам сети по формуле: n q Vi = ∑ iP K o * ni * 3600 , (5.1) i =1 QH где Vi - расход газа, м3/ч; qi - номинальная тепловая нагрузка i-го прибора или группы однотипных приборов, кВт (см. П-3 табл.12); Ко- коэффициент одновременности действия для однотипных приборов или группы приборов (см. П-3 табл.II); ni- количество однотипных приборов или групп приборов; n - количество типов или групп приборов. После определения расчетных расходов газа на каждом участке внутридомового газопровода приступаем ко второму этапу - гидравлическому расчету. Диаметром внутридомового газопровода задаемся и по номограмме для гидравлического расчета газопроводов низкого давления определяем удельную потерю давления на участке газопровода в зависимости от расчетного расхода газа Расчетная длина участка определяется как сумма фактической и эквивалентной длины, которая учитывает потери давления в местных сопротивлениях.

Эквивалентная длина участка внутридомового газопровода определяется как произведение удельной эквивалентной длины и суммы коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода. Удельная эквивалентная длина определяется по номограмме для определения эквивалентных длин в зависимости от расчетного расхода газа и принятого диаметра газопровода. Местные сопротивления определяются- для расчетного участка газопровода по П-3 табл.12. Эквивалентная длина участка газопровода определяется по формуле: n

l экв = l э ∗ ∑ ξ ,

(5.2)

i =1

где ℓэ - удельная эквивалентная длина, м; ∑ξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений. Расчетная длина участка газопровода определяется по формуле: (5.3) ℓр=ℓф+ℓэкв, где ℓф - фактическая длина участка газопровода, м; ℓэкв - эквивалентная длина участка газопровода, м. В гидравлическом расчете внутридомового газопровода необходимо учитывать гидростатическое давление из-за большой разницы отметок начала и конца участка газопровода по формуле: (5.4) Нг=±zg(ρв-ρг), где Нг - гидростатическое давление, Па; z - разность геометрических отметок начала и конца учаcтка внутридомового газопровода, м; ρв- плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3; ρг- плотность газообразного топлива, кг/м3. Знак (+) принимается в случае, если газ легче воздуха и направление потока газа сверху вниз, и знак (-) - при подаче газа снизу вверх и наоборот. Потери давления газа в бытовых газовых плитах можно

принять от 40 до 60 Па, а в водонагревателях – 80…100 Па [4]. Коэффициент β’’, учитывающий разность плотностей табличного и реального газа, определяется по формуле:

β '' =

ρг , ρ табл

(5.5)

После определения потерь давления на всех участках расчетной газовой сети с учетом коэффициента β” необходимо сравнить ее с нормативной величиной, приведенной в П-2 табл.9. Результаты расчетов сводятся в таблицу 6. Таблица 6 Гидравлический расчет внутридомового газопровода № 1

Vp 2

dy 3

ℓф 4

ℓэ 5

∑ξ 6

ℓэкв 7

ℓp 8

h 9

hℓp 10

z 11

Hг 12

hℓp±Hг 13

β’’ 14

6. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ГРП-7% Газорегуляторные пункты (ГРП) предназначены для -снижения давления газа с высокого или среднего на низкое давление; -поддержания давления на постоянном уровне независимо от расхода газа. В комплект оборудования ГРП входят: фильтр, предохранительно-запорный клапан, регулятор давления, предохранительно-сбросной клапан, пункт измерения расхода газа, контрольно-измерительные приборы (КИП), комплекты запорной и регулирующей арматуры. Основным оборудованием ГРП является регулятор давления. МосгазНИИпроектом разработано 20 типоразмеров ГРП с регулятором непрямого действия типа РДУК2 с прибором учета расхода газа, которые приведены в приложении П-2 табл.14. 6.1. Расчет и подбор регулятора давления Расчет регулятора давления производят по расчетному

расходу газа через ГРП в зависимости от давления газа на входе в ГРП (из расчета ответвлений сети высокого или среднего давления) и давления газа на выходе из ГРП (из расчета распределительных газопроводов низкого давления). Пропускная способность регулятора давления определяется по паспортным характеристикам РДУК2, которые приведены в П-2 табл.14. Паспортная пропускная способность регулятора давления определяется по формуле: Р2 VΓΡΠ при > 0,5 VΠ = , (6.1) Р1 ΔΡ ∗ Ρ2 0,032

ρΓ

V ∗ ρΓ Р2 ≤ 0,5 , (6.2) VΠ = ΓΡΠ 0,016 ∗ Ρ1 Р1 где Р2 - давление газа на выходе из ГРП, кПа абс; Р1 - то же, на входе в ГРП, кПа абс; ∆Р - расчетный перепад давления в регуляторе, кПа; Vгрп- расчетный расход газа через ГРП, м3/ч; ρг - плотность газа, кг/м3. После определения паспортной характеристики регулятора давления по П-2 табл.14 подбирается регулятор с ближайшими большими техническими характеристиками и рассчитывается пропускная способность регулятора давления по формуле: Р2 ΔΡ ∗ Ρ2 > 0,5 при , (6.3) V = 0,031VΠ Р1 ρΓ при

Р2 Ρ ≤ 0,5 (6.4) V = 0,0157VΠ 1 , Р1 ρΓ Максимальная пропускная способность ГРП должна быть на 20% выше, чем расчетный расход газа через ГРП и определяется по формуле: Vmax=1,2Vгрп, (6.5) Нормальная работа регулятора давления возможна в при

пределах от 10 до 80% пропускной способности регулятора давления согласно формуле: Vнорм=(0,1…0,8)V, (6.6) Если максимальный расход газа через ГРП находится в пределах нормальной работы регулятора давления, то регулятор давления подобран верно. Аналогично производится расчет и подбор регуляторов давления для остальных ГРП и результаты расчета сводятся в таблицу 7. Таблица 7. Расчет и подбор регуляторов давления № 1

P1

Р2 Р1

2

3

Vгрп 4

Пасп. проп. спос. РД Vп 5

Тип РД

Проп. спос. РД V

6

7

Макс. проп. спос. РД Vmax 8

Норм проп. спос. РД Vнорм 9

Тип установ РД, пилота 10

6.2. Расчет и подбор фильтра Очистка газообразного топлива от механических примесей производится в фильтрах. При диаметрах газопровода dу > 50 мм применяются волосяные фильтры, а при dу < 50 мм - сетчатые. Рабочий перепад давления в чистом фильтре должен лежать в пределах от 4 до б кПа, а при перепаде давления в фильтре более 10 кПа может произойти разрыв кассеты фильтра /3/. Фильтры подбираются по графику в зависимости от расхода газа по графику и расчетного расхода газа через ГРП при выбранном диаметре фильтра. Расчетный перепад давления при рабочих параметрах газа и расходу газа через ГРП определяется по формуле: 2

⎛V ⎞ ρ ΔΡ = ΔΡΗΡ ⎜⎜ ΓΡΠ ⎟⎟ Γ 102 , (6.7) ⎝ VΓΡ ⎠ ρ1 где ∆Ргр-перепад давления газа по графику, кПа; Vгрп-расход газа через ГРП, м3/ч;

Vгр- расход газа по графику, м3/ч; ρг-плотность газообразного топлива, кг/м3; Р1-давление газа на входе в ГРП, кПа абс. Подбор фильтра производится методом последовательных приближений. Сначала задаются диаметром фильтра, расходом газа по графику и определяют перепад давления газа по графику, затем по формуле (6.7) находят расчетный перепад давления газа. Если расчетный перепад давления газа находится в пределах от 1 до 2 кПа, то фильтр подобран правильно. Аналогично подбираются фильтры для остальных ГРП и результаты расчета сводятся в таблицу 8. Таблица 8 Расчет и подбор фильтров № ГРП

Р1

Vгрп

dу

Vгр

∆Р в филь тре

1

2

3

4

5

6

dу

Vгр

∆Р в филь тре

7

8

9

dу уст. филь тра мм 10

6.3.Подбор предохранительно-запорного клапана (ПЗК). ПЗК служат для отключения подачи газа при аварийных ситуациях при повышении или понижении давления газа после регулятора давления. Пределы срабатывания предохранительно-запорных клапанов: - при повышении давления газа Pmax=1,5*P2, (6.8) - при понижении давления газа Pmin=0,5*P2, (6.9) где Pmax - максимальное давление газа, при котором происходит срабатывание ПЗК, кПа; Pmin - минимальное давление газа, когда происходит отсечка подачи газа потребителям, кПа; Р2 - давление газа на выходе из ГРП, Па. В зависимости от пределов срабатывания подбирается тип и марка ПЗК по приложению П-3 табл.15.

Аналогично подбираются ПЗК для всех ГРП. 6.4. Подбор предохранительно-сбросных клапанов (ПСК). ПСК служат для сброса избыточного количества газа в атмосферу при возрастании давления газа после регулятора давления газа в результате уменьшения его потребления и неплотности запорно-регулирующей арматуры. ПСК настраиваются на более низкий уровень, чем ПЗК. Предел срабатывания ПСК при повышении давления: Pmax=1,25*P2, (6 .10) По приложению П-3 табл.15 подбирается тип ПСК в зависимости от пределов его срабатывания. 6.5.Пункты измерения расхода газа, КИП, запорная арматура. Для замера расхода газа могут быть использованы газовые ротационные счетчики или нормальные диафрагмы с дифманометрами. Ротационные счетчики (PC или РГ) выпускаются с номинальной пропускной способностью: 25, 40, 100, 250, 400, 600 и 1000 м3/ч. Если пропускная способность одного или двух параллельно установленных газовых счетчиков не соответствует требуемому расходу газа через ГРП, то устанавливается нормальная диафрагма. Для измерения температуры газа применяются ртутные термометры, которые устанавливаются в кармане, обтекаемом потоком газа. В качестве КИП используются показывающие манометры типа OБM класса точности 1,5, которые устанавливаются на входе и выходе газа из ГРП, на обводной линии (байпасе) для регулирования давления газа в периоды ремонта РД, ПЗК, фильтров и регистрирующие манометры: на входе - типа МТС - 710,

на выходе-типе ДОС - 710, которые записывают давление газа по времени суток. В качестве запорной арматуры используются задвижки, устанавливаемые на входе газа в ГРП и на выходе из ГРП, вентили - для плавного регулирования давления газа при его движении через байпасную линию, пробковые краны на импульсных газопроводах. 6.6. Отопление и вентиляция ГРП-3%. Для расчетного ГРП подбирают по приложению П-3 табл.13 типоразмер (длину, ширину, высоту) здания и по укрупненным показателям определяют теплопотери, задаваясь типом и параметрами теплоносителя, рассчитывают систему дежурного отопления с подбором нагревательных приборов. Вентиляция на ГРП естественная: вытяжка осуществляется при помощи дефлекторов в зависимости от скорости ветра и объема воздуха (пятикратный воздухообмен); приток - через неплотности в двери. Графика-15% (2 листа). Оформление ПЗ-5%. Список использованных источников. 1. Стаскевич Н.Л., Вигдорчик Д.Я. Справочник по сжиженным углеводородным газам. - Л.: Недра, 1986.542 с. 2.СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.- М.: Стройиздат, 1982. 3. Ионин А.А. Газоснабжение-.Учеб.для вузов.-4-е изд. ,перераб. и доп.-М.:Стройиздат, 1989.- 439 с. 4. Пешехонов Н.И. Проектирование газоснабжения. Киев, Будивельник, 1970.- 148 с. 5. Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. - Киев, Будивельник, 1968.

6. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Стройиздат, 1992. 7. Мельников О.Н., Ежов В.Т., Блонштейн А.А. Справочник монтажника сетей теплогазоснабжения. - Л.: Стройиздат, I960.- 208 с. 8. СНиП 2.04.08-87. Газоснабжение /Госстрой CCCP/. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.- 64 с.