Міністерство освіти і освіти України
Іванівського державного АРХІТЕКТУРНО-БУДІВЕЛЬНА АКАДЕМІЯ
Кафедра ТГВ
Курсовий проект.
Тема : Розрахунок систем газопостачання району міста.
Виконав: Осколков А. В. ТГВ -41
Прийняв: Курилов В.К.
ІВАНОВА 1998р.
Зміст проекту.
1. Вихідні дані
2. Введення.
3. Визначення чисельності населення.
4. Визначення річних витрат теплоти.
4.1. Визначення річних витрат теплоти при споживанні газу в квартирах.
4.2. Визначення річних витрат теплоти при споживанні газу напідприємствах побутового обслуговування.
4.3. Визначення річних витрат теплоти при споживанні газу напідприємствах громадського харчування.
4.4. Визначення річних витрат теплоти при споживанні газу взакладах охорони здоров'я.
4.5. Визначення річних витрат теплоти при споживанні газу нахлібозаводах.
4.6. Визначення річних витрат теплоти на опалення, вентиляцію, гарячеводопостачання житлових і громадських будівель.
4.7. Визначення річних витрат теплоти при споживанні газу на потребиторгівлі, підприємств побутового обслуговування населення, шкіл та ВНЗ.
4.8. Складання підсумковій таблиці споживанні газу містом.
5. Визначення річних і часових витрат газу різними споживачамиміста.
6. Побудова графіка річного споживання газу містом.
7. Вибір і обгрунтування системи газопостачання.
8. Визначення оптимального числа ГРС та ГРП.
8.1. Визначення числа ГРС.
8.2. Визначення оптимального числа ГРП.
9.Тіповие схеми ГРП та ГРУ.
9.1. Газорегуляторні пункти.
9.2. Газорегуляторні установки.
10. Вибір обладнання газорегуляторних пунктів і установок.
10.1. Вибір регулятора тиску.
10.2. Вибір запобіжно-запірний клапан.
10.3. Вибір запобіжно-скидного клапана.
10.4. Вибір фільтру.
10.5. Вибір запірної арматури.
11. Конструктивні елементи газопроводів.
11.1. Труби.
11.2. Деталі газопроводів.
12. Гідравлічні розрахунки газопроводів.
12.1. Гідравлічний розрахунок кільцевих мереж високого та середнього тиску.
12.1.1. Розрахунок в аварійних режимах.
12.1.2. Розрахунок відгалужень.
12.1.3. Розрахунок при нормальному потокораспределеніі.
12.2. Гідравлічний розрахунок газових мереж низького тиску.
12.3. Гідравлічний розрахунок тупикових газопроводів низького тиску.
13. Бібліографічний список.
1. Вихідні дані.
1. План району міста: Варіант 4.
2. Район будівництва: м. Новгород.
3. Щільність населення: 270 чол/га.
4. Охоплення газопостачанням (%):
- кафе та ресторанів (4) 50
- лазень і пралень (2) 100
- хлібозаводів (2) 50
- лікувальних установ (2) 50
- шкіл (2) 100
- дитячих садів (1) 100
- котелень ( 1) 100
5. Частка населення (%), що користується:
- кафе і ресторанами 10
- лазнями 50
- пральнями 20
6. Витрата теплоти на промпідприємство: 250 • 106 МДж/рік.
7. Початкова тиск газу в кільцевому газопроводі: 0,6 МПа.
8. Кінцевий тиск газу в кільцевому газопроводі: 0,15 МПа.
9. Початкова тиск газу в мережі низького тиску: 5 кПа.
10. Допустимий перепад тиску в мережі низького тиску: 1200 Па.
2. Введення.
Постачання природним газом міст і населених пунктів має своєїметою: поліпшення побутових умов населення; заміну більш дорогого твердого палива або електроенергії в тепловихпроцесах на промислових підприємствах, теплових електростанціях, накомунально-побутових підприємствах, в лікувальних установах, підприємствахгромадського харчування і т. п.;поліпшення екологічної обстановки в містах і населених пунктах, так якприродний газ при згоранні практично не виділяє в атмосферу шкідливихгазів.
Природний газ подається до міста і селища по магістральнихгазопроводами, що починається від місць видобутку газу (газових родовищ) ізакінчуються у газорозподільних станцій (ГРС), розташованих біляміст і селищ.
Для постачання газом всіх споживачів на території міст будуєтьсярозподільна газова мережа, обладнуються газорегуляторні пункти абоустановки (ГРП і ГРУ), споруджуються необхідні для експлуатаціїгазопроводів контрольні пункти та інше обладнання.
На території міст і селищ газопроводи прокладаються тільки підземлею.
На території промислових підприємств і теплових електростанційгазопроводи прокладаються над землею на окремо стоячих опорах, поестакадам, а також по стінах і дахах виробничих будівель.
Прокладання газопроводів виконують відповідно до вимог СНиП
[1].
Природний газ використовується населенням для спалювання в побутових газовихприладах: плитах, водяних газових нагрівачах, в опалювальних котлах
На підприємствах комунально-побутового обслуговування населення газвикористовується для отримання гарячої води і пари, випічки хліба,приготування їжі в їдальнях і ресторанах, опалення приміщень.
У лікувальних установах природний газ використовується для санітарноїобробки, приготування гарячої води, для приготування їжі.
На промислових підприємствах газ спалюють в першу чергу в котлах тапромислових печах. Його також використовують у технологічних процесах длятеплової обробки виробів, що випускаються підприємством.
У сільському господарстві природний газ використовується для приготування кормутваринам, для обігріву сільськогосподарських будівель, у виробничихмайстерень.
При проектуванні газових мереж міст та селищ доводиться вирішуватинаступні питання:
4. визначити всіх споживачів газу на газифікованими території;
5. визначити витрати газу для кожного споживача;
6. визначити місця прокладання розподільних газопроводів;
7. визначити діаметри всіх газопроводів;
8. підібрати устаткування для всіх ГРП і ГРУ і визначити місця їх розташування;
9. підібрати всю запірну арматуру (засувки, крани, вентилі);
10. визначити місця встановлення контрольних трубок і електродів для контролю за станом газопроводів час їх експлуатації;
11. розробити способи прокладки газопроводів при їх перетині з іншими комунікаціями (дорогамі. теплотрасами, річками, ярами тощо);
1. визначити кошторисну вартість будівництва газопроводів і всіх споруд на них; розібрати заходи для безпечної експлуатації газопроводів.
Обсяг розв'язуваних питань з наведеного переліку визначається завданням на курсовій або дипломний проект.
Вихідними даними для проектування мереж газопостачання є: склад і характеристики природного газу або родовища газу; кліматичні характеристики району будівництва; план забудови міста або населеного пункту;відомості про сферу охоплення газопостачанням населення; характеристики джерел теплопостачання населення і промисловихпідприємств; дані з випуску продукції промисловими підприємствами і норми витраттеплоти на одиницю цієї продукції; чисельність населення міста або щільність населення на один гектар; перелік всіх споживачів газу на період газифікації і перспективирозвитку міста чи селища на найближчі 25 років; перелік і тип газовикористовуючого обладнання на промислових ікомунально-побутових підприємствах; поверховість забудови житлових районів.
3.Определеніе чисельності населення.
Витрати газу на комунально-побутові та теплофікаційні потреби міста абоселища залежить від кількості мешканців. Якщо число жителів точно не відомо, тонаближено його можна визначити в такий спосіб.
За щільністю населення на один гектар газифікованими території.
N = FP • m, чол., де FP - площа району у га., отримана в результаті вимірів за планомзабудови; m - щільність населення, чол/га.
FP = 178,445315 (га), m = 270 (осіб/га).
N = 178,445315 • 270 = 48180,25505? 48180, (осіб).
4.Визначення річних витрат теплоти.
Витрати газу на різні потреби залежить від витрат теплоти,необхідною, наприклад, для приготування їжі, прання білизни, випічки хліба,вироблення того чи іншого виробу на промпідприємств тощо.
Точний розрахунок витрати газу на побутові потреби зробити дуже складно, такяк витрата газу залежить від цілого ряду чинників, які не піддаютьсяточному обліку. Тому споживання газу визначають за усередненим нормамвитрати теплоти, отриманим на підставі статистичних даних. Зазвичай цінорми визначаються в розрахунку або на одну людину, або на сніданокйди обід, або на одну тонну білизни, або на одиницю продукції, що випускаєтьсяпромпідприємствам. Витрата теплоти вимірюють в МДж або в кДж.
Норми витрати теплоти за СНиП [2] на господарсько-побутові такомунальні потреби наведені в таблиці 3.1. [10].
4.1 Визначення річної витрати теплоти при споживанні газу в квартирах.
Розрахункова формула для визначення річної витрати теплоти (МДж/рік)при споживанні газу в квартирах записується у вигляді
QK = YK • N • (g K1 • Z 1 + g K2 • Z 2 + g K3 • Z 3), МДж/рік, тут YK - ступінь охоплення газопостачанням міста (визначаєтьсязавданням);
N - число жителів;
Z 1 - частка людей, які проживають у квартирах з централізованим гарячимводопостачанням (визначається розрахунком);
Z 2 - частка людей, які проживають у квартирах з гарячим водопостачанням відгазових водонагрівачів (визначається розрахунком);
Z 3 - частка людей, які проживають у квартирах без централізованогогарячого водопостачання і не мають газових водонагрівачів (визначаєтьсярозрахунком); g К1, g К2, g К3 - норми витрати теплоти (табл. 3.1) [10] на одноголюдину на рік у квартирах з відповідним Z.
Для населення, що користується газом Z 1 + Z 2 + Z 3 = 1.
Z 1 = 66,351565/178,445315 = 0,372
Z 2 = 48,875/178,445315 = 0,274
Z 3 = 63,21875/178,445315 = 0,354
YK = 1 g K1 = 2800 (МДж), g K2 = 8000 (МДж), g K3 = 4600 (МДж);
QK = 1 • 48180 • (2800 • 0,372 + 8000 • 0,274 + 4600 • 0,354) =
232256,508 (МДж/рік).
4.2 Визначення річної витрати теплоти при споживанні газу на підприємствах побутового обслуговування.
Витрата теплоти для даних споживачів враховує витрати газу на праннябілизни в пралень, на миття людей в лазнях, на санітарну обробку вдезкамера. Дуже часто в містах і селищах пральні і лазні об'єднуютьсяв одне підприємство. Тому витрата теплоти для них повинен бути такожоб'єднаний.
QБ-П = QБ + QП
Витрата теплоти в лазнях визначається за формулою
QБ = Z Б • YБ • N • 52 • g Б (МДж/рік), де Z Б - частка населення міста, що користується банями (задається);
YБ - частка лазень міста, що використовують газ у вигляді палива
(задається); g Б - норма витрати теплоти на миття однієї людини;
Всі g приймаються за табл.3.1 з [10].
У формулі закладена частота відвідування лазень, що дорівнює одному разу на тиждень.
Z Б = 0,5, YБ = 1, g Б = 50 (МДж),
Q Б = 0,5 • 1 • 48180 • 52 • 50 = 62634000 (МДж/рік)
Витрата теплоти на прання білизни в пралень визначається за формулою:
Q П = 100 • (Z П • YП • N)/1000 • g П (МДж/рік), тут Z П - частка населення міста, що користується пральнями (задається);
YП - частка пралень міста. використовують газ у вигляді палива
(задається); g П - норма витрати теплоти на 1 тонну сухої білизни
(таблиця).
У формулу закладена середня норма надходження білизни у пральні, яка дорівнює
100 тоннам на 1000 жителів.
Всі g приймаються за табл.3.1 з [].
Z П = 0,2, YП = 1, g П = 18800 (МДж),
Q П = 100 • (0,2 • 1 • 48180)/1000 • 18800 = 18115680 (МДж/рік),
QБ-П = QБ + QП = 80749680 ( МДж/рік).
4.3 Визначення річної витрати теплоти при споживанні газу на підприємствах громадського харчування.
Витрата теплоти на підприємствах громадського харчування враховує витратигазу на приготування їжі в їдальнях, кафе і ресторанах.
Вважається, що на приготування сніданків і вечерь витрачається один іту ж кількість теплоти. Витрата теплоти на приготування обіду більше, ніжна приготування сніданку або вечері. Якщо підприємство громадського харчуванняпрацює весь день, то витрата теплоти тут має бути і на сніданок, і навечерю, і на обід. Якщо підприємство працює півдня, то витрата теплотискладається з витрат теплоти на приготування сніданку та обіду, абообіду і вечері.
Витрата теплоти на підприємствах громадського харчування визначається заформулою:
Q П. ОП = 360 • Z П. ОП • Y П. ОП • N • g П. ОП (МДж/рік) тут Z П. ОП - частка населення міста, що користується підприємствамигромадського харчування (задається);
Y П. ОП - частка підприємств громадського харчування міста, що використовуютьгаз у вигляді палива (задається); g П. ОП - об'єднана норма витрати теплоти на приготування сніданків,обідів і вечерь, g П. ОП = g З + g О + g У (МДж), де g З, g О, g У - норми витрати теплоти на приготування одногосніданку, обіду, вечері.
Вважається, що з числа людей, що постійно користуються столовими, кафе іресторанами, кожна людина відвідує їх 360 раз на рік.
Всі g приймаються за табл.3.1 з [10].
Z П. ВП = 0,1, Y П. ОП = 0,5, g П. ВП = 2,1 + 4,2 + 2,1 = 8,4 (МДж),
Q П. ОП = 360 • 0,1 • 0,5 • 48180 • 8,4 = 7284816 (МДж/рік).
4.4 Визначення річної витрати теплоти при споживанні газу в закладах охорони здоров'я.
При витраті газу в лікарнях і санаторіях слід враховувати, що їхзагальна місткість повинна становити 12 ліжок на 1000 жителів міста абоселища. Витрата теплоти в установах охорони здоров'я необхідний дляприготування їжі хворим, для санітарної обробки білизни, інструментів,приміщень.
Він визначається за формулою:
Q ЗД = (12 • YЗД • g ЗД)/1000 • N (МДж/рік), тут YЗД - ступінь охоплення газопостачанням установ охорони здоров'яміста (задається); g ЗД - річна норма витрат теплоти в лікувальних установах; g ЗД = g П + g Г, де g П, g Г - норми витрати теплоти на приготування їжі іприготуванні гарячої води в лікувальних установах.
Всі g приймаються за табл.3.1 з [10].
YЗД = 0,5, g ЗД = 3200 + 9200 = 12400 (МДж) ,
Q ЗД = (12 • 0,5 • 12400)/1000 • 48180 = 3584592 (МДж/рік).
4.5. Визначення річної витрати теплоти при споживанні газу на хлібозаводах та пекарнях.
При випічки хліба і кондитерських виробів, що складають основний видпродукції даних споживачів газу, слід враховувати різницю в споживаннітепла на різні види продукції. Норма випічки хліба на добу на 1000 жителівприймається в розмірі 0,6 ч 0,8 тони. У цю норму входить і чорного випічкаі білого хліба, а так само випічка кондитерських виробів. Точно визначитискільки якого виду продукції споживають жителі дуже важко. Тому загальнунорму 0,6 ч 0,8 тонни на 1000 жителів можна умовно поділити навпіл,вважаючи, що хлібозаводи та пекарні порівну випікають чорний і білий хліб.
Випічка кондитерських виробів може бути врахована окремо, наприклад, урозмірі 0,1 тонни на 1000 жителів на добу.
При розрахунку витрати газу слід враховувати охоплення газопостачаннямхлібозаводів і пекарень. Загальна витрата теплоти (МДж/рік) на хлібозаводи тапекарні визначаються за формулою:
QХЗ = YХЗ • N • [(0,3 ч 0,4) • g ЧХ + (0,3 ч 0,4) • g БХ + 0,1 • g КІ]
• 365/1000, де YХЗ - частка охоплення газопостачанням хлібозаводів і пекарень
(задається); g ЧХ - норма витрати теплоти на випічку 1 тонни чорного хліба g БХ - норма витрати теплоти на випічку 1 тонни білого хліба g КІ - норма витрат теплоти на випічку 1 тонни кондитерськихвиробів.
Всі g приймаються за табл.3.1 з [10].
YХЗ = 0,5, g ЧХ = 2500 (МДж), g БХ = 5450 (МДж), g КІ = 7750
(МДж),
QХЗ = 0,5 • 48180 • [0,4 • 2500 + 0,4 • 5450 + 0,1 • 7750] • 365/
1000 = 34775721,75 (МДж/рік).
4.6 Визначення річної витрати теплоти на опалення, вентиляцію, гаряче водопостачання житлових і громадських будівель.
Річна витрата теплоти (МДж/рік) на опалення та вентиляцію житлових ігромадських будівель розраховують за формулою:
Q ОВ = (g ОВ • F • n О /? О) • [(t ВН - t СР.О)/(t ВН - t РО)] • [ 24
• (1 + K) + Z • K 1 • K] (МДж/рік), t ВН, t СР.О, t РВ - температури відповідно внутрішнього повітряопалювальних приміщень, середня зовнішнього повітря за опалювальний період,розрахункова зовнішня для даного району будівництва по [2], ОС.
К, К 1 - коефіцієнти, що враховують витрати теплоти на опалення івентиляцію громадських будівель (за відсутності конкретних даних беруть
К = 0,25 і K 1 = 0,4);
Z - середня кількість годин роботи системи вентиляції громадських будівель упротягом доби (Z = 16); n О - тривалість опалювального періоду в добі;
F - загальна площа опалювальних будівель, м2; g ОВ - укрупнений показник максимального годинного витрат теплоти наопалення житлових будинків по табл.3.2 з [10], МДж/год • м2;
? В - коефіцієнт корисної дії опалювальної котельні (? О = 0,8 год
0,85); t ВН = 18 (° С), t СР.О = - 2,6 (° С), t = РВ - 27 (° С), n О = 220
(на добу), g ОВ = 0,62 (МДж/год • м2),
Використовуючи дані з табл.2.1 [] обчислюємо F:
F = 3200 • 48,875 + 4200 • 66,351565 = 435076,5 (м2),
Q
ОВ = (0,62 • 435076,5 • 220/0,85) • [(18 +2,6)/(18 +27)] • [24 • (1 +0,25) +16 • 0,4 • 0,25] =
= 1022988648 (МДж/рік).
Річна витрата теплоти (МДж/рік) на централізоване гарячеводопостачання від котелень і ТЕЦ визначають за формулою:
Q ГВ = 24 • g ГВ • N ГВ • [n О + (350 - n О) • (60 - t ХЛ)/(60 - t ХЗ )
•?] • 1 /? О (МДж/рік), де g ГВ - укрупнений показник середньогодинної витрат теплоти нагаряче водопостачання визначається за табл.3.3 [10] (МДж/чол. • год);
N ГВ - число жителів міста, які користуються гарячі?? водопостачанням відкотелень або ТЕЦ, чол.;
? - Коефіцієнт що враховує зниження витрати гарячої води в літнійперіод (? '0, 8); t ХЗ, t ХЛ - температури водопровідної води в опалювальний та літнійперіоди, ° С (при відсутності даних беруть t ХЛ = 15, t ХЗ = 5). g ГВ = 1,47 (МДж/(чол • г)), N ГВ = 270 • 66,351565 = 17915.
Q ГВ = 24 • 1,47 • 17915 • [220 + (350 -220) • (60-15)/(60 -
5) • 0,8] • 1/0, 85 = 226857585,8 (МДж/рік).
4.7 Визначення річної витрати теплоти при споживанні газу на потреби торгівлі, підприємств побутового обслуговування населення, шкіл та ВНЗ .
У школах та вузах міста газ може використовуватися для лабораторнихробіт. Для цих цілей приймають середня витрата теплоти на одного учняйди студента в розмірі 50 МДж/(год • чол .):
Q Ш = 0,3 • N • 50 (МДж/рік), де N - кількість жителів, (осіб), коефіцієнт 0, 3 - частка населення шкільного віку і молодше,
Q Ш = 48180 • 0,3 • 50 = 722700 (МДж/рік).
4.8 Складання підсумковій таблиці споживання газу містом.
Підсумкова таблиця витрати газу містом.
Таблиця 1
| Nо | | Річний | Річний | Кількість годин | Часовий |
| п/п | Споживач | витрати | витрати газу, | використання | витрата газу |
| | | Теплоти, | VГОД | макс. | VЧ |
| | | QГОД | м3/год | Навантаження, m, | м3/ч |
| | | МДж/рік | | год./рік | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Квартири | 232,256 • 106 | 6831,059 • | 2600 | 2627,33 |
| | | | 103 | | 3767,04 |
| 2 | Бані | 62,634 • 106 | 1842,176 • | 2700 | 682,29 |
| | | | 103 | | |
| 3 | Пральні | 18,116 • 106 | 532,823 • 103 | 2900 | 183,73 |
| 4 | Підприємства | 7,285 • 106 | 214,265 • 103 | 2000 | 107,13 |
| | Громадського харчування | | | | |
| 5 | Установи | 3,585 • 106 | 105,441 • 103 | 2700 | 39,05 |
| | Охорони здоров'я | | | | |
| 6 | Хлібозаводи | 34,776 • 106 | 1022,823 • | 6000 | 170,47 |
| | | | 103 | | |
| 7 | Опалення та | 1022,989 • 106 | 30,088 • 106 | 2417 | 12448,49 |
| | Вентиляція | | | | |
| 8 | Гаряче | 226,856 • 106 | 6672,235 • | 2417 | 2760,54 |
| | Водопостачання | | 103 | | |
| 9 | Котельня | 1249,846 • | 36,760 • 106 | 2417 | 15208,94 |
| | | 106 | | | |
| 10 | Школи і д/с | 722700 | 21256 | 2000 | 10,63 |
| 11 | Промисловість | 250 • 106 | 7352,941 • | 6500 | 1131,22 |
| | | | 103 | | |
5. Визначення річних і часових витрат газу різними споживачами міста.
Річна витрата газу в м3/год для будь-якого споживача міста чи районувизначається за формулою:
Vi РІК = Qi РІК/Q Н Р (м3/год),
Qi РІК - річна витрата теплоти відповідного споживача газу
(береться з графи 3 табл. 1);
Q Н Р - нижча теплота згоряння (Мдж/м3), визначається за хімічнимскладу газу (за відсутності даних приймається рівною 34 Мдж/м3).
Результати розрахунків річних витрат газу по всім споживачам міставносять до таблиці 1 в графу 4.
Споживання газу в місті різними споживачами залежить від багатьохфакторів. Кожен споживач має свої особливості і споживає газ по -своєму. Між ними існує певна нерівномірність у споживаннігазу. Облік нерівномірності споживання газу здійснюється шляхом введеннякоефіцієнта годинного максимуму, який обернено пропорційний періоду, впротягом якого витрачається річний ресурс газу при максимальному йогоспоживанні
Km = 1/m, де m - кількість годин використання максимуму навантаження в році, ч /рік
За допомогою Km визначається часовий витрата газу для кожного споживачаміста (м3/ч)
Vi ЧАС = Vi РІК • Km = Vi РІК/mi (м3/ч),
Значення коефіцієнта m наведені в таблиці 4.1 [10].
Кількість годин використання максимуму для опалювальних котеленьвизначається за формулою: m КОТ = 24 • n О • [(t ВН - t СР.О)/(t ВН - t р.о)] (ч/рік), m КОТ = 24 • 220 • [(18 + 2,6)/(18 + 27)] = 2417 (год/рік).
6. Побудова графіка річного споживання газу містом.
Графіки річного споживання газу є основною як дляпланування видобутку газу, так і для вибору та обгрунтування заходів,забезпечують регулювання нерівномірності споживання газу. Крімтого, знання річних графіків газоспоживання має велике значення дляексплуатації міських систем газопостачання, тому що дозволяє правильнопланувати попит на газ за місяцями року, визначати необхідну потужністьміських споживачів - регуляторів, планувати проведення реконструкціїі ремонтних робіт на газових мережах та їх спорудах. Використовуючи провали вспоживанні газу для відключення окремих ділянок газопроводу ігазорегуляторних пунктів на ремонт, можна провести його без порушення подачігазу споживачам [З].
Різні споживачі газу в місті по-різному забирають газ ізгазопроводів. Найбільшою сезонною нерівномірністю володіють опалювальнікотельні і ТЕЦ. Найбільш стабільними споживачами газу єпромислові перед прийняття. Комунально-побутові споживачі маютьпевною нерівномірністю в споживанні газу, але значно меншою запорівняно з опалювальними котлами.
Взагалі, нерівномірність витрачання газу окремими споживачамивизначається низкою чинників: кліматичними умовами, укладом життянаселення, режимом роботи промпідприємств, і т. п. Всі фактори, що впливають нарежим газоспоживання у місті, врахувати неможливо. Тільки накопиченнядостатньої кількості статистичних даних про споживання газу різнимиспоживачами може дати об'єктивну характеристику місту з точки зоругазоспоживання.
Річний графік споживання газу містом будують, з огляду насередньостатистичні дані споживання газу по місяцях року для різнихкатегорій споживачів. Загальна витрата газу на протязі року розбивається помісяцях. Витрата газу для кожного місяця в загальному газоспоживаннявизначається на підставі наступного розрахунку
Vi МІС = Vi РІК • qi/100 де qi - частка цього місяця в загальнорічний споживанні газу,%.
У Таблиця 5.1 [10] наведено дані для визначення місячних витратгазу для різних категорій споживачів [3].
Частка річної витрати газу в кожному місяці опалювально-вентиляційноїнавантаження визначається за формулою gi О.В = (t В - t СР.М) • n М/S (t В - t СР.М) • n M, t СР.М - середньомісячні температури, (° С); n М - кількість опалювальних днів у місяці.
Витрата газу в кожному місяці на гаряче водопостачання можна вважатирівномірним. Цей витрата газу визначає мінімальне навантаження котельної влітній період.
Певні за формулою місячні витрати газу зображають на графікурічного споживання газу містом у вигляді ординат, постійних для даногомісяці. Після побудови всіх ординат для кожного місяця для всіх категорійспоживачів роблять побудову загального річного витрати по місяцях. Цейздійснюється шляхом підсумовування ординат всіх споживачів в межахкожного місяця.
Таблиця 1.1.
| Споживач | Відсоток від річного споживання газу на місяць |
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 1 Квартири | | | | | | | | | | | | |
| 2 Бані | | | | | | | | | | | | |
| 3 Пральні | | | | | | | | | | | | |
| 4 Їдальні і | | | | | | | | | | | | |
| кафе | | | | | | | | | | | | |
| 5 Лікарні | | | | | | | | | | | | |
| 6 Хлібозаводи | | | | | | | | | | | | |
| 7 Опалення та | | | | | | | | | | | | |
| вентиляція | | | | | | | | | | | | |
| 8 Гаряче | | | | | | | | | | | | |
| водопостачання | | | | | | | | | | | | |
| 9 Школи і д/| | | | | | | | | | | | |
| з | | | | | | | | | | | | |
| 10 | | | | | | | | | | | | |
| Промисловість | | | | | | | | | | | | |
| ь | | | | | | | | | | | | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
Рис. 1 Графік річного споживання газу.
7. Вибір і обгрунтування системи газопостачання.
Системи газопостачання являють собою складний комплекс споруд.
На вибір системи газопостачання міста впливає ряд факторів. Цеперш за все: розмір газифікованими території, особливості її планування,щільність населення, число і характер споживачів газу, наявністьприродних і штучних перешкод для прокладки газопроводів (рік,дамб, ярів, залізничних колій, підземних споруд тощо). Припроектуванні системи газопостачання розробляють ряд варіантів іпроводять їх техніко-економічне порівняння. Для будівництва застосовуютьнайвигідніший варіант.
У залежності від максимального тиску газу міські газопроводиподіляють на наступні групи: високого тиску 1 категорії з тиском від 0,6 до 1,2 МПа; середнього тиску від 5 кПа до 0.3 МПа; низького тиску до 5 кПа;
Газопроводи високого та середнього тиску служать для харчування міськихрозподільних мереж середнього і низького тиску. За ним йде основнамаса газу до всіх споживачів міста. Ці газопроводи є основнимиартеріями, що живлять місто газом. Їх виконують у вигляді кілець, підлоги кілець йдипроменів. Газ у газопроводи високого та середнього тиску подається відгазорозподільних станцій (ГРС).
Сучасні системи міських газових мереж мають ієрархічну системупобудови, яка узгоджується з наведеною вище класифікацієюгазопроводів по тиску. Верхній рівень складають газопроводи високоготиску першої і другої категорії, нижній газопроводи низького тиску.
Тиск газу при переході з високого рівня на більш низький поступовознижується. Це здійснюється за допомогою регуляторів тиску, встановленихна ГРП.
За кількістю ступенів тиску, застосовуваних у міських газових мережах, вониподіляються на:двоступінчасті, що складаються з мереж високого або середнього тиску танизького тиску;триступінчаті, що включають газопроводи високого, середнього та низькоготиску;багатоступінчасті, в яких газ подається по газопроводах високого (1 і 2категорій) тиску, середнього та низького тиску.
Вибір системи газопостачання в місті залежить від характеру споживачівгазу, яким потрібний газ відповідного тиску, а також від довжиниі навантаження газопроводів. Чим різноманітніше споживачі газу і чим більшупротяжність і навантаження мають газопроводи, тим складніше буде системагазопостачання.
У більшості випадків для міст з населенням до 500 тисяч чоловікнайбільш економічно доцільною є двоступенева система. Длявеликих міст з населенням більше 1000000 чоловік і наявністю великихпромпідприємств кращою є трьох або багатоступеневасистеми.
8.Определеніе оптимального числа ГРС та ГРП.
8.1 Визначення числа ГРС.
Газорозподільні станції стоять на чолі систем газопостачання.
Через них іде харчування кільцевих газопроводів високого чи середньоготиску. До ГРС газ надходить з магістральних газопроводів під тиском 6ч 7 МПа. На ГРС тиск газу знижується до високого або середнього. Крімтого, на ГРС газ набуває специфічний запах. Його одорізіруют. Тутгаз також піддається додаткової очищення від механічних домішок іпідсушується.
Вибір оптимального числа ГРС для міста є одним з найважливішихпитань. Зі збільшенням числа ГРС зменшуються навантаження і радіус діїміських магістралей, що призводить до зменшення їх діаметрів і зниженнявитрат на метал. Однак збільшення числа ГРС збільшує витрати на їхспорудження та будівництво магістральних газопроводів, що підводять газ до
ГРС, збільшуються експлуатаційні витрати за рахунок вмістуобслуговуючого персоналу ГРС.
При визначенні числа ГРС можна орієнтуватися на наступне: для невеликих міст і селищ з населенням до 100 г 120 тисяч чоловікнайбільш раціональними є системи з одного ГРС; для міст з населенням 200 ч 300 тисяч чоловік найбільш раціональнимиє системи з двома і трьома ГРС; для міст з населенням більше 300 тисяч людей найбільш економічнимиє системи з трьома ГРС.
ГРС, як правило, розташовані за межами міста. Якщо число ГРСбільше однієї, то вони розташовуються з різних сторін міста. ГРС з'єднуютьсяяк правило двома нитками газопроводів, що забезпечує більш високунадійність газопостачання міста. Дуже великі споживачі газу (ТЕЦ,промпідприємства, металургійні заводи тощо) живляться безпосередньовід ГРС.
8.2 Визначення оптимального числа ГРП.
Газорегуляторні пункти стоять на чолі розподільних газових мережнизького тиску, що живлять газом житлові будинки. Оптимальне число ГРПвизначається зі співвідношення n ОПТ = V ЧАС/V ОПТ (шт), де V час - часовий витрата газу на житлові будинки, м3/год;
V ОПТ - оптимальна витрата газу через ГРП, м3/ч .
Для визначення V ОПТ необхідно спочатку визначити оптимальний радіус дії ГРП, який повинен знаходитися в межах 400 ч 800 метрів. Цей радіус визначається за формулою:
R ОПТ = 249 • (? P0, 081 /? 0,245 • (m • e) 0,143) (м), де? P - розрахунковий перепад тиску в мережах низького тиску ( 1000 год 1200 Па);
? - Коефіцієнт щільності мереж низького тиску, 1/м;
? = 0,0075 + 0,003 • m/100 (1/м), m - щільність населення по району дії ГРП, чол/га; e - питома часовий витрата газу на одну особу, м3/чел.ч, якийзадається або обчислюється, якщо відомо кількість жителів (N),споживають газ, і відомо кількість газу (V), споживаного ними на годину e = V/N (м3/чел. ч)
Оптимальна витрата газу через ГРП визначається зі співвідношення:
V ОПТ = m • e • R ОПТ 2/5000
Отримане оптимальне число ГРП використовують при конструюванні газовихмереж низького тиску. Мережеві ГРП розміщують, як правило, в центрігазифікованими території так, щоб всі споживачі газу були розташованівід ГРП приблизно на однакових відстанях. Максимальне видалення ГРП відпроектованих магістральних газопроводів високого чи середнього тискумає становити 50 год 100 метрів.
? = 0,0075 + 0,003 • 270/100 = 0,0156 (1/м), e = 2627,33/48180 = 0,0545 (м3/чел.ч),
R ОПТ = 249 • 10000,081/[0,01560,245 • (270 • 0,0545) 0,143] = 822
(м),
V ОПТ = 270 • 0,0545 • 8002/5000 = 1883,52 (м3/ч), n ОПТ = 2627,33/1883,52 = 1,5? 2 (шт),
відкоригуємо VКЧАС у відповідність з отриманим числом ГРП:
VКЧАС = n ОПТ • V ОПТ (м3/ч),
VКЧАС = 2 • 1883,52 = 3767,04 (м3/ч).
9. Типові схеми ГРП та ГРУ.
Газорегуляторні пункти (ГРП) розміщують в окремо розташованих будівлях зцегли або залізобетонних блоків. Розміщення ГРП в населених пунктахрегламентується СНиП [2]. На промислових підприємствах ГРП розміщуються намісцях вводів газопроводів на їх територію.
Будівля ГРП має 4 окремих приміщення (мал. 8.1) [10]: основне приміщення 2, де розміщується всі газо-яке регулює обладнання; приміщення 3 для контрольно-вимірювальних приладів; приміщення 4 для опалювального обладнання з газовим котлом; приміщення 1 для вступного та вивідного газопроводу і ручного регулюваннятиску газу.
У типовому ГРП, зображеного на рис. 8.1 [10], можна виділити наступнівузли: вузол вводу-виводу газу з байпасом 7 для ручного регулювання тискугазу після ГРП; вузол механічного очищення газу з фільтром 1; вузол регулювання тиску газу з регулятором 2 і запобіжно -замочним клапаном 3; вузол вимірювання витрат газу з діафрагмою 6 або лічильником газу.
У приміщенні для контрольно-вимірювальних приладів розміщуютьсясамопишучі манометри, що вимірюють тиск газу до і після ГРП, витратоміргазу, дифманометра, що вимірює перепад тиску на фільтрі. В основномуприміщенні ГРП встановлюються показують манометри, що вимірюють тискгазу до і після ГРП; термометри розширення, що вимірюють температуру газу навведенні газу в ГРП та після вузла вимірювання витрати газу.
Аксонометріческая схема газопроводів ГРП зображена на рис. 8.2. [] Насхемою в умовних зображеннях відповідно до ГОСТ 21.609-83 показанітрубопроводи, запірна арматура, регулятори (2), запобіжно-запірніклапана (З), фільтр (1), гідроеатвор (5), свічки для скидання газу в атмосферу
(10,9,8), діафрагма (6) і байпас (7).
Газопровід від міської мережі середнього або високого тиску підходить до
ГРП під землею. Пройшовши фундамент, газопровід піднімається в приміщення (1).
Аналогічно відводиться газ із ГРП. На введенні і виведенні газу в ГРП нагазопроводі встановлюється ізолюючі фланці (11).
Газ високого йди середнього тиску проходить в ГРП очищення відмеханічних домішок у фільтрі (1). Після фільтра газ направляється до лініїрегулювання. Тут тиск газу знижується до необхідного іпідтримується постійним за допомогою регулятора (2). Запобіжно -запірний клапан (3) закриває лінію регулювання у випадках підвищення іпониження тиску газу після регулятора більше допустимих меж. Верхніймежа спрацьовування клапана складає 120% від тиску, що підтримуєтьсярегулятором тиску. Нижня межа настройки клапана для газопроводівнизького тиску становить 300 - 3000 Па; для газопроводів середньоготиску - 0,003 - 0,03 МПа.
запобіжно-скидної клапан (ПСК) (4) захищає газову мережу після
ГРП від короткочасного підвищення тиску в межах 110% від величинитиску, що підтримується регулятором тиску. При спрацьовуванні ПСКнадлишок газу викидається в атмосферу через газопровід безпеки (9).
У приміщенні ГРП необхідно підтримувати позитивну температуруповітря не менше +10 ° С. Для цього ГРП обладнується місцевої системоюопалення або підключається до системи опалення одного з найближчих будинків.
Для вентиляції ГРП на даху встановлюється дефлектор, що забезпечуєтриразовий повітрообмін в основному приміщенні ГРП. Вхідні двері в основнийприміщення ГРП в нижній її частині повинна мати щілини для проходу у?? духу.
Освітлення ГРП найчастіше виконується зовнішнім шляхом установкиджерел спрямованого світла на вікнах ГРП. Можна виконувати освітлення ГРПу вибухобезпечному виконанні. У будь-якому разі включення освітлення ГРПповинно здійснюватися зовні.
Біля будівлі ГРП обладнується грозозащита та заземлюючі контур.
9.2 Газорегуляторні установки.
Газорегуляторні установки (ГРУ) за своїми завданнями і принципу роботи невідрізняються від ГРП. Основна їхня відмінність від ГРП полягає в тому, що ГРУможна розміщувати безпосередньо в тих приміщеннях, де використовується газ, абодесь поруч, забезпечуючи вільний доступ до ГРУ. Окремих будинків для ГРУне будують. ГРУ обносять загороджувальної сіткою і вивішують біля їїпопереджувальні плакати. ГРУ, як правило, споруджуються у виробничихцехах, у котельнях, у комунально-побутових споживачів газу. ГРУ можутьвиконуватися в металевих шафах, які зміцнюються на зовнішніх стінахвиробничих будівель. Правила розміщення ГРУ регламентуються СНиП [2].
На рис. 8.3 [10] зображена аксонометріческая схема типового ГРУ.
Тут прийняті наступні позначення:
1. фільтр для механічного очищення газу;
2. сталеві засувки;
3. запобіжно-запірний клапан;
4. регулятор тиску;
5.6.чугунние засувки;
7. запобіжно-скидної клапан;
8. витратомір газу;
9. самопишучі манометри;
10. що показують манометри;
11. диференціальний манометр на фільтрі;
12. термометри розширення;
13. футляри;
14. діафрагма;
15. сталеві вентилі;
16. триходові крани;
17. коркові крани на імпульсних лініях;
18.19. коркові крани.
До приміщення, де розташовано ГРУ, з точки зору вентиляції та освітленняпред'являються ті ж вимоги, що і для ГРП.
10. Вибір обладнання газорегуляторних пунктів і установок.
Вибір обладнання ГРП і ГРУ починається з визначення типу регуляторатиску газу. Після вибору регулятора тиску визначаються типизапобіжно-запірних і запобіжно-скидних клапанів. Даліпідбирається фільтр для очищення газу, а потім запірна арматура і контрольно -вимірювальні прилади.
10.1 Вибір регулятора тиску.
Регулятор тиску повинен забезпечувати пропуск через ГРП необхідногокількість газу і підтримувати постійний тиск його незалежно від витрат.
Розрахункове рівняння для визначення пропускної здатності регуляторатиску вибираються в залежності від характеру витікання газу черезрегулюючий орган.
При докритичний закінчення, коли швидкість газу при проході черезклапан регулятора не перевищує швидкість звуку, розрахункове рівняннязаписується у вигляді
VР = 5260 • KV •? •? ? P • P1 /? В • T • Z
При понад критичному тиску, коли швидкість газу в клапанірегулятора тиску перевищує швидкість звуку, розрахункове рівняння маєвигляд:
VР = 5260 • K V •? КР • P1 •? (? P/P1) КР /? В • T • Z
У формулах:
KV - коефіцієнт пропускної здатності регулятора тиску;
? - Коефіцієнт, що враховує неточність вихідної моделі для рівнянь;
? = 1 - 0,46 • (? P/P1)
? КР = 1 - 0
