Газоснабжение района города

Министерство энергетики Республики Беларусь ГПО «Белтопгаз»

ГИПК «Газ-Институт»

Кафедра «Газоснабжение и местные виды топлива»

Курсовая работа по дисциплине: «Объекты газораспределительной системы и газовое оборудование»

тема: «Газоснабжение района города»

Выполнил:

Ярмак В.И.

Минск, 2015

Оглавление Введение

1. Характеристика города и потребителей газа

2. Определение свойств газа

3. Определение количества ГРП

3.1 Расчет количества жителей в кварталах и тепловых нагрузок по кварталам

4. Определение расходов газа потребителями кварталов города

4.1 Определение расчетных расходов газа сетевыми ГРП

4.2 Определение расчетных расходов газа сосредоточенными потребителями

5. Определение расхода газа котельными

6. Гидравлический расчет газопроводов среднего (высокого) давления

7. Гидравлический расчет квартальной сети

8. Расчёт внутридомовых газопроводов

9. Подбор оборудования ГРП Список литературы

Введение

Современные городские распределительные системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов газовых сетей низкого, среднего и высокого давления, газораспределительных станций (ГРС), газорегуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ), системы связи и телеуправления, средства защиты газопроводов от коррозии. Для управления эксплуатацией этой системой имеется специальная служба с соответствующими средствами, обеспечивающими возможность бесперебойного газоснабжения.

Проекты газоснабжения областей, городов, поселков разрабатывают на основе схем перспективных потоков газа, схем развития и размещения отраслей народного хозяйства и проектов районных планировок, генеральных планов городов с учетом их развития на перспективу. Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в эксплуатации, простой и удобной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения отдельных элементов или участков газопровода для производства ремонтных и аварийных работ.

Основным элементом городских систем газоснабжения являются газопроводы, которые классифицируются по давлению газа и назначению. В зависимости от максимального давления газа городские газопроводы разделяют на следующие группы:

— газопроводы низкого давления с давлением газа до 5 кПа;

— газопроводы среднего давления с давлением от 5 кПа до 0,3 МПа;

— газопроводы высокого давления II-ой категории с давлением от 0,3 до 0,6 МПа;

— газопроводы высокого давления I-ой категории с давлением газа от 0,6 до 1,2 МПа.

Газопроводы низкого давления служат для транспортирования газа в жилые, общественные здания и предприятия бытового обслуживания.

Газопроводы среднего и высокого (II категории) давления служат для питания городских распределительных сетей низкого и среднего давления через ГРП.

Городские газопроводы высокого (I категории) давления являются основными артериями, питающими крупный город, их выполняют в виде кольца, полукольца или в виде лучей.

В данной курсовой работе необходимо выполнить выбор и расчет района города, внутриквартальной и внутридомовой системы газоснабжения, а также подбор оборудования ГРП согласно исходным данным.

1. Характеристика города и потребителей газа

В городе Барановичи, для района которого проектируется система газоснабжения, [2], преобладающее направление ветра — юго-западное. газ квартал город давление Так как город средних размеров и в нем имеются потребители, которые требуют различных давлений, то принимаем двухступенчатую схему газоснабжения с газопроводом среднего (5кПа-0,3МПа) и низкого (до 5кПа) давления. В данном случае газопровод среднего давления проектируется кольцевым, т.к. он является основной артерией питающей газом район города. К сети среднего давления присоединяются крупные потребители газа: промышленное предприятие, больница, хлебозавод, районные котельные, банно-прачечный комбинат, квартальная котельная, ГРП. Газопровод прокладывается по окраинам района города, в районах с малой плотностью населения и меньшим количеством подземных коммуникации.

Сети низкого давления состоят из тупиковых газопроводов и отдельных ответвлений.

Связь между газопроводами среднего и низкого давления осуществляется через ГРП, где давление снижается до необходимой величины и поддерживается постоянным автоматически.

Газораспределительная станция находится на западе города на расстоянии от границы застройки.

В районе города принята иэтажная застройка. Кварталы имеют низкую градостроительную ценность. В домах установлены газовые плиты.

В городе одна районная котельная, хлебозавод, больница, промышленное предприятие и банно-прачечный комбинат.

2. Определение свойств газа

Почти все характеристики газообразного топлива могут быть определены, если известен состав, по свойствам простых газов, компонентов смеси.

Плотность газообразного топлива в н.у. определяется по выражению [6]:

(2.1)

где — объёмное процентное содержаниего компонента смеси, ;

— плотностьго компонента газовой смеси при н.у., .

Плотность любого компонента принимают по справочным данным или определяют по формуле [6]:

(2.2)

где — молекулярная массаго компонента смеси, ;

— объем одного кмольго компонента смеси, .

Определим плотность газообразного топлива в н.у.:

Низшая теплота сгорания смеси горючих газов определяется по выражению [6]:

(2.3)

где — низшая объемная теплота сгоранияго компонента,. Принимается по

справочным данным.

Пределы воспламенения для газовых смесей, не содержащих балластных примесей, определяются по правилу аддитивности по формуле Ле Штелье [6]:

(%) (2.4)

где — предел воспламенения (нижний и верхний) смеси горючих газов в газовоздушной среде, об.;

— нижний или верхний предел воспламенения i-го компонента в газовоздушной смеси, об.

При наличии в газе балластных примесей пределы воспламенения могут быть определены по формуле [6]:

(%) (2.5)

где — предел воспламенения (нижний и верхний) смеси горючих газов с балластными примесями, об.;

— нижний или верхний предел воспламенения горючей части смеси, об.;

Б — содержание балластных примесей (и) в газообразном топливе, доли единицы.

Состав горючей части газа без балластных примесей находится по формуле:

.

Количество воздуха теоретически необходимого для полного сгорания природного газа находится по выражению [6]:

, (2.6)

где — объемное процентное содержание углеводородов, входящих в состав газовой смеси, ;

— соответственно число атомов углерода и водорода в каждом углеводороде,

— объёмное процентное содержание сероводорода в газовом топливе,%.

С учетом влажности воздуха [6]:

, (2.7)

где — влагосодержание воздуха,.

.

Действительное количество воздуха подаваемого в топку для сжигания газа определяется по формуле [6]:

, (2.8)

где — коэффициент избытка воздуха, зависящий от типа горелки. Принимаем .

.

При сжигании природного газа в продуктах сгорания образуется углекислый газ, вода, азот, кислород.

Содержание углекислого газа в продуктах сгорания зависит от количества углерода в углеводородах и содержания его в самом газе и определяется по формуле [6]:

, (2.9)

где — объемное процентное содержание углекислого газа в газообразном топливе, .

Содержание водяных паров, образующихся при сжигании газа, зависит от количества водорода в компонентах топлива и от влажности воздуха и газа и определяется по формуле [6]:

, (2.10)

где — объемное процентное содержание сероводорода в топливе, ;

— влагосодержание газа (принимаем газ осушенным).

Количество азота в продуктах сгорания зависит от содержания его в газовом топливе и в воздухе и определяется по выражению [6]:

(2.11)

где — объемное процентное содержание азота в газообразном топливе, .

Содержание кислорода в продуктах сгорания зависит от коэффициента избытка воздуха, при котором ведется процесс, находим по формуле [6]:

(2.12)

При наличии в газообразном топливе в продуктах сгорания образуется сернистый ангидрид:

(2.13)

Полный объем продуктов сгорания газообразного топлива составит:

3. Определение количества ГРП

Количество ГРП для газоснабжения бытовых и мелких коммунальных потребителей может быть определено по формуле [6]:

(3.1)

где — газифицируемая площадь, включая площадь проездов, ;

— оптимальный радиус действия ГРП,, .

Каждый ГРП размещают в центре зоны его действия и для каждой зоны определяют расчетные расходы газа (нагрузки ГРП).

Газифицируемая площадь города принимается по внешнему обмеру за вычетом площади кварталов, занятых сосредоточенными потребителями и зелеными насаждениями:

.

Определяем количество ГРП:

.

Принимаем 2 ГРП, определяем зоны их действия и размещаем ГРП на генплане города в центре зоны их действия.

ГРП 1 обслуживает кварталы: с населением 19 567 человек.

ГРП 2 обслуживает кварталы: с населением 7354 человека.

3.1 Расчет количества жителей в кварталах и тепловых нагрузок по кварталам Для определения расчетных расходов газа различными потребителями необходимо знать количество жителей, проживающих в городе, по отдельным кварталам и в целом. Количество жителей определяется по формуле:

(3.2)

где — площадь квартала в красных линиях застройки, ;

— расчетная плотность населения, .

Размеры кварталов принимаются по генплану города.

Плотность населения принимается в зависимости от зоны различной степени градостроительной ценности территории для жилых районов по табл.1, для микрорайонов по табл.2 Прил.4.

Для определения расхода газа на отопление, вентиляцию жилых и общественных зданий необходимо определить расчётные тепловые нагрузки для каждого квартала города.

Расчетные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение определяют для каждого квартала города по укрупненным показателям, согласно.

Максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий

(3.3)

где q0 — укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, Вт/м2 (приложение 1 [5];

А — общая площадь жилых зданий, м2;

К1 — коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий: К1 =0,25.

Общую площадь жилых зданий А, м2, определяют, исходя из жилой Fж и безразмерного планировочного коэффициента квартиры К, который принимается равным 0,6 [6]

(3.4)

Жилую площадь квартала Fж, м2 можно найти двумя способами. Первый — по плотности жилого фонда Р, м2/га, и площади квартала в гектарах

(3.5)

Второй способ — исходя из плотности населения Рн, чел/га и нормы жилой площади на человека fж, м2/чел. Количество жителей m, чел., и жилая площадь кварта Максимальный тепловой поток, Bт, на вентиляцию общественных зданий

(3.6)

гдеК2 — коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий: К2 = 0,6.

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

(3.7)

Где q_h — укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, пронимаем равным 376 Вт/чел. ;

N — число жителей в квартале.

Максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

(3.9)

Определяя расчетный расход теплоты для района города, учитывают, что при транспорте теплоносителя происходят потери теплоты в окружающую среду, которые принимаются равными 5% тепловой нагрузки. Поэтому суммарные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение умножают на коэффициент 1,05.

Определим количество жителей и расчетные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района города, включающего девять кварталов. Расчетная температура наружного воздуха t0=-22 °С.

Все расчеты сводим в таблицу 3.1. В графы 1, 2, 3, 4 таблицы заносим соответственно номер, площадь квартала в гектарах, этажность и плотность жилого фонда в чел/га.

Для примера рассмотрим расчет параметров 1 квартала:

Количество жителей в квартале (графа 5):

N= 19.25*350=6 737 чел.

Норму площади на человека принимаем 18 м² (графа 6) для всего района.

Жилая площадь квартала (графа 7):

F_ж= 6 737*18=121 266 м²;

Приняв безразмерный планировочный коэффициент квартиры К = 0,6 находим общую площадь жилых зданий квартала № 1 (графа 8)

А=121 266/0,6=202 110 м²;

Принимая укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий q0 = 50 Вт/м2, по формуле (3.3) находим расчетный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий квартала № 1 (графа 9)

Q_omax = 50· 202 110 (l + 0,25) = 12 631 875Вт = 12 632 кВт.

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий квартала № 1 (графа 10) определяем по формуле (3.6)

Q_{в max} = 0,25· 0,6·50·202 110 = 1 515 825 Вт = 1 516 кВт.

Принимая норму расхода воды на горячее водоснабжение в сутки на 1 человека, а =105 л/сут. находим укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение q_h = 376 Вт/чел.

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий квартала № 1 (графа 11)

Q_hm = 376· 6 737=2 533 112 Вт = 2 533,1 кВт.

Суммарное теплопотребление квартала № 1 (графа 12) складывается из расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

4. Определение расходов газа потребителями кварталов города

4.1 Определение расчетных расходов газа сетевыми ГРП Необходимо определить нагрузку сетевых ГРП, которые обслуживают жилой район, застроенный 5- и 9-этажными зданиями.

В кварталах этажностью до этажей включительно в квартирах устанавливаются газовые плиты и проточные водонагреватели. В кварталах этажностью более этажей квартиры полностью благоустроены, в них имеется централизованное горячее водоснабжение от РК и установлены только газовые плиты. В районе имеются столовые, которые получают газ из сетей низкого давления. Используется газ природный с низшей теплотой сгорания .

Расчетный расход газа,, находим как долю годового расхода [6]:

(4.1)

где — коэффициент часового максимума. Величина зависит от общего числа жителей, снабжаемых газом в зоне действия ГРП.

Годовой расход газа, , на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды равномерно распределенными потребителями определяем по выражению [6]:

, (4.2)

где — численность населения, ;

— число расчетных потребителей на 1 тыс. жителей [3];

— степень охвата газоснабжением в долях единицы;

— нормативный расход газа в тепловых единицах на хозяйственно-бытовые икоммунальные нужды,, табл.2 [1];

— низшая теплота сгорания газа, .

Расчёт сведён в таблицу 4.1.

Расход газа на приготовление пищи и санитарно-гигиенические нужды рассчитывается при полном охвате газоснабжением жилой застройки (, графа 4). В графе 6 проставляем нормативный расход газа в тепловых единицах на 1 чел. в год, , [1, табл. 2], при этом учитывается расход теплоты на стирку белья в домашних условиях; в графе 7 — годовой расход газа,; в графе 8 — годовой расход, вычисленный по формуле.

Значение расчетного расхода газа, проставляем в графе 10.

При расчете расхода газа на приготовление пищи на предприятиях общественного питания число единиц потребления в столовых района (количество завтраков, обедов и ужинов) находим в соответствии с нормативными показателями (прил.1)[5] и из условия, что столовые работают в две смены. С учетом средней загрузки предприятий общественного питания принимаем охват обслуживанием населения общей численности населения, считая, что каждый человек, регулярно пользующийся столовыми и ресторанами, потребляет в день примерно 1 обед и 1 ужин (или завтрак).

Тогда общее число завтраков, обедов или ужинов составит.

Степень охвата газоснабжением столовых в данном случае; — число дней работы предприятий общественного питания за год. Этот расчет приводим в графе 5.

По нормативным расходам газа определяем годовой и расчетный расходы газа столовыми. Значение принимаем по. Результаты расчета заносим в соответствующие графы табл. 4.1.

Дополнительно учитываем расход газа на нужды предприятий бытового обслуживания населения, принимая его в размере от суммарного расхода газа в жилых домах.

Нагрузка ГРП определяется как сумма расчетных расходов газа по всем видам потребления.

4.2 Определение расчетных расходов газа сосредоточенными потребителями Необходимо определить расчетный расход газа для сосредоточенных потребителей: больницы, хлебозавода, банно-прачечного комбината, расположенных в районе города Барановичи с населением человек. Используется газ с .

В больнице газ расходуется на приготовление пищи, горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и на лечебные процедуры, на стирку белья в механизированной прачечной, а также для покрытия расходов теплоты на отопление и вентиляцию больницы (при выполнении курсовой работы необходимо предусмотреть на территории больницы котельную).

Число мест в больнице определяется органами здравоохранения [3]. По существующим рекомендациям в городе с населением 26 915 человек больница должна иметь коеки (прил.1). Заполняем табл. 4.2, графу 5. При определении расчётных расходов газа на приготовление пищи и горячей воды значение принимаем для числа коек 322: [1, табл.4].

Количество стираемого белья в механизированной прачечной больницы находим из условия стирки белья в год на одну койку (прил. 1), т. е. (графа 5).

Нормативные значения расходов газа заносим в графы 6 и 7 и определяем годовые и расчётные расходы газа для больницы (графы 8, 10). Значение для прачечной больницы принимаем по [1,табл. 5]: .

Расчетный расход газа на отопление и вентиляцию больницы находим по формулам:

(4,3)

(4,4)

где — коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты в системе отопления;

 — удельные отопительная и вентиляционная характеристики здания соответственно,;

для больниц можно принимать и

[4];

— объем здания по наружному обмеру,; для больниц удельная кубатура принимается в пределах на одну койку [4];

 — соответственно расчетные температуры внутреннего воздуха в помещении и наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции,

— коэффициент, учитывающий затраты теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха, (в зданиях с приточной вентиляцией);

— КПД котельной установки, принимаемый ;

— температурный коэффициент, определяемый по формуле из.

В нашем случае: ;;;

;;;

Удельную кубатуру принимаем равной на одну койку.

;

;

.

Расход газа для больницы:

.

Эта величина и составляет нагрузку ГРП больницы.

На хлебозаводе газ используется для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий. Производительность хлебозавода определяем из условия выпечки в сутки на жителей [7], т. е. в год на жителей хлебобулочных изделий и кондитерских изделий (прил.1). Нормативный расход газа на выпечку изделия зависит от вида изделия. Принимаем, что выпечка хлеба формового составляет, подового—, батонов, булок, сдобы— от общего количества хлебобулочных изделий. Расчет количества выпекаемых хлебобулочных и кондитерских изделий приводим в графе 5. Коэффициент часового максимума для хлебозавода .

Нагрузка ГПР хлебозавода .

В банно-прачечном комбинате газ расходуется на приготовление горячей воды для мытья в бане (в ваннах и без ванн) и для стирки белья в механизированной прачечной. Количество помывок в бане (графа 5) определяем из расчета помывки в год одним человеком (прил.1). Считаем, что баней пользуются от общего числа жителей города, причем для половины из них учитываем расход газа на мытье без ванн, для остальных — мытье в ваннах. Значение для бани принимаем по [1, табл.5]: .

В прачечную белье для стирки поступает от жителей города, от предприятий общественного питания, поликлиник, бани, гостиницы, детских учреждений (в больнице имеется собственная прачечная).

Принимаем, что от общего, числа жителей сдают белье в прачечную.

При норме на одного человека в год количество белья, поступающего от населения, составит:

.

Количество белья, сдаваемого в прачечную предприятиями общественного питания, зависит от числа единиц потребления в столовых (от количества обедов, завтраков, ужинов). При норме на один обед, завтрак или ужин:

.

Множитель учитывает количество завтраков (или ужинов) и обедов на одного человека.

Количество белья, поступающего в прачечную из поликлиник, бани и гостиницы соответственно равно:

;

;

.

Здесь — расчетные показатели стираемого белья на одно посещение поликлиники, бани и на одно место в гостинице;

— количество посещений поликлиники в день, приходящееся на жителей;

— число дней работы поликлиники в году;

— количество мест в гостинице на жителей;

— число помывок в бане в год (графа 5, табл. 3.3)

При расчете количества белья, поступающего в прачечную из детских учреждений, принимаем, что число детей ясельного возраста составляет, в возрасте от до лет— от общего числа жителей, а охват обслуживанием детскими учреждениями. При норме белья в год на одного ребенка в яслях и в детских садах количество сдаваемого белья соответственно равно:

;

.

Суммарное количество белья, стираемого в прачечной, составит:

.

Эту цифру проставляем в графу 5 табл. 3.3

Нагрузку ГРП банно-прачечного комбината определяем как сумму расчетных расходов на баню и прачечную:

.

5. Определение расхода газа котельными В городе имеется две районные котельные.

Районная котельная РК1 обслуживает кварталы с общим числом жителей человек.

Районная котельная РК2 обслуживает кварталы с общим числом жителей.

Расход газа котельными определяем по выявленным расходам теплоты (кВт) на отопление жилых и общественных зданий, вентиляцию общественных зданий и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий .

Расход теплоты находим по укрупненным показателям.

Расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий:

(3.8)

где — укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий,, ;

— общая площадь жилых зданий, :

где — норма общей площади на одного человека,, [3];

— количество жителей в обслуживаемой зоне;

— коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий,

.

Приняв при, получим:

Для РК1: ;

Для РК2: ;

Расход теплоты на вентиляцию общественных зданий:

(3.10)

где — коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий,

.

Для РК1: ;

Для РК2: ;

Среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий в зоне — этажной застройки определяем по формуле:

(3.11)

где — укрупненный показатель среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение на

одного человека,. Приняв норму расхода воды на горячее водоснабжение для одного человека, находим [5];

— число жителей, пользующихся централизованным горячим водоснабжением.

Для РК1: ;

Для РК2: ;

Для зоны с — этажной застройкой расход теплоты на горячее водоснабжение учитываем только для общественных зданий (в кухнях квартир жилых зданий установлены газовые водонагреватели):

(3.12)

— число жителей в зоне — этажной застройки;

— укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение с учётом потребления только в общественных зданиях на одного человека, .

=73;

Для РК1: ;

Для РК2: ;

Для выявленного теплопотребления города расход газа всеми котельными, найдем по формуле:

(3.13)

КПД котельных установок принимаем:

— для котельных малой и средней мощности ;

— для котельных большой мощности .

Для РК1: ;

Для РК2: .

Если на территории газифицируемого объекта предусмотрена собственная котельная для покрытия затрат тепла этого объекта, то из расхода газа на районную котельную следует вычесть расход газа объектовой котельной. В нашем случае из нагрузки РК1 следует вычесть расход газа котельной больницы (т.е. на отопление и вентиляцию больницы). Уточняем расход газа для РК1:

.

6. Гидравлический расчет газопроводов среднего (высокого) давления При выборе системы газоснабжения города следует учитывать ряд факторов: характер источника газа и его свойства; размеры города; особенности его планировки и застройки; плотность и численность населения; направление использования газа и степень охвата газоснабжением различных категорий потребителей; количество, территориальное размещение и размеры нагрузок крупных потребителей газа; наличие больших естественных и искуственных препятствий для прокладки газопроводов; ширину уличных проездов и насыщенность их инженерными коммуникациями; климатические и геологические условия; перспективный план застройки города.

При численности населения до 100 тыс. человек со сравнительно большой плотностью нагрузки (значительная часть города застраивается 5-ти, 7-ми и 9-ти этажными зданиями) и с компактным размещением крупных потребителей газа принимается двухступенчатая система газоснабжения с давлением в первой ступени 0,6 (0,3)МПа, во второй — 3,0кПа. Применение высокого давления 0,6 МПа вместо среднего не всегда возможно из-за необходимости выдерживать гараздо большие расстояния до зданий и подземных сооружений.

Сеть среднего давления проектируем кольцевой. Такая сеть с двухсторонним питанием достаточно надёжна. Трасса кольца выбирается так, чтобы уменьшить общую протяжённость сети среднего давления. Газопроводы среднего давления прокладываются по улицам, и от них делаются ответвления к сетевым ГРП и сосредоточенным потребителям. На кольце предусматриваются секционные задвижки так, чтобы любой повреждённый участок можно было отключить с двух сторон и чтобы любого потребителя или группу из двух-трёх потребителей можно было бы питать с любой стороны кольца.

Так как потребность в газе невелика, принимается одна ГРС. Указывается месторасположение ГРС. Она размещается со стороны подхода магистрального газопровода на соответствующей окраине города на расстоянии не менее 300 м. от линии застройки.

Газапроводы низкого давления от ГРП до потребителей прокладываются внутри кварталов и микрорайонов по кратчайшему пути, т. е. из условия минимальной протяженности сети. Сети низкого давления проектируются смешанными с кольцеванием только основных линий. Гаопроводы соседнихГРП соединяются между собой перемычками.

На генплане города наносится сеть среднего давления. Расходы газа потребителями уже вычислены. Расчетный перепад давления для сетей среднего давления определяют исходя из условия создания при допустимых перепадах давления наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивую работу газорегуляторных пунктов и установок. Поэтому начальное давление принимают максимальными по [1, 2] для данного вида газоровода (0,3МПа), а конечное давление принимают таким, чтобы при максимальной нагрузке сети обеспечивалось, минимально допустимое давление газа перед регуляторами ГРП и ГРУ (0,15 МПа).

При расчете кольцевых сетей 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 оценивают коэффициентом обеспеченности, зависящим от категории потребителей. При аварийной ситуации диспетчерской службой принимаются меры по сокращению потребления газа. Этого можно добиться уменьшением подачи теплоты на отопление зданий и горячее водоснабжение, что приведёт к снижению расхода газа котельными; временным прекращением работы второстепенных цехов; переводом котельных и цехов, имеющих резервное топливоснабжение, на другой вид топлива. Однако во всех случаях режим давлений в газовой сети должен обеспечить нормальную работу газогорелочных устройств не отключённых агрегатов.

Для однокольцевой газовой сети следует рассчитывать два аварийных режима: при отключении головных участков слева и справа от точки питания. Так как при этом кольцевой газопровод превращается в тупиковый, то диаметры участков кольца можно определить из расчета тупиковых линий при лимитированном газоснабжении потребителей. Затем рассчитывается сеть при нормальном режиме, когда за расчетное принимается наиболее рациональное направление потоков газа по полукольцам.

Расчет кольцевой сети среднего давления производим для трех режимов ее работы:

1) аварийного режима I, при котором считаем, что поврежден и выключен участок 1−10 и газ движется по кольцу по часовой стрелке;

2) аварийного режима II, при котором считаем, что выключен участок и газ движется по кольцу против часовой стрелки;

3) нормального (расчетного) режима.

Расчет аварийного режима I производится в следующей последовательности:

1. Составляем расчетную схему кольца при аварийном режиме I.

2. Предварительно определяем основной диаметр кольца по эквивалентному расчетному расходу

(4.1)

где — расчетный эквивалент по создаваемой потере давления расход газа всеми потребителями газа в аварийной ситуации, ,

— расчетный расход газа i-ым потребителем, .

— коэффициент обеспеченности газом i-го потребителя в аварийной ситуации и среднеквадратичному перепаду давления, для рассматриваемого направления газового потока:

где — начальное и конечное давление газа кольца соответственно, МПа (абс.);

— суммарная длина участков сети кольца, км;

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

3. Выполняем два варианта гидравлического расчёта сети при аварийных режимах. Расходы потребителей, определяются учётом необходимой обеспеченности их газом:

(4.3)

Суммированием находятся расчётные расходы газа каждого участка, начиная от последнего потребителя по направлению к ГРС. По нанограмме (рис. 9.1 [6]) для принятого диаметра и известного расхода находят действительные значения среднеквадратичного перепада давления на 1 км (м) газопровода для каждого участка. Но так как плотность газа, отличается от плотности стандартного газа (), то в величину вводится поправка на плотность газа

(4.4)

где — удельное среднеквадратическое падение давления для стандартного газа.

— плотность используемого газа, .

— плотность стандартного газа, .

Для диаметра газопровода, принятого из предварительного расчета, определяем среднеквадратичное падение давления для каждого участка и давление в конце участка по формуле

(4.4)

где — расчетная длина участка, км;

— фактическое среднеквадратическое удельное падение давления,

Полученное давление на первом участке является начальным для последующего участка, давление в конце второго участка является начальным для третьего и т. д.

Диаметры участков корректируются таким образом, чтобы давление газа у последнего потребителя не понижалось ниже минимально допустимого значения.

4. Выполняется гидравлический расчет сети при нормальном режиме эксплуатации. В нормальном режиме определение расходов газа на участках начинается с конечного участка каждого полукольца из условия обеспечения потребителей необходимым (полным) количеством газа. Целью расчёта является определение давления газа в точках врезки ответвлений в кольцевую сеть, диаметры участков которой принимаются наибольшими из расчёта двух аварийных режимов.

5. Определяются минимальные диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при расчётном гидравлическом режиме. Давление в конечной точке должно отличаться от заданного не более чем на 10%.

В аварийном режиме I (при отключённом участке 1−10) газ поступает к потребителям по направлению ГРС-1−2-3-…-9−10-РК2. Общая протяженность газопроводов этого направления =5,85 км.

Расчетный (эквивалентный) расход газа составит

=0,59•(4938,42•0,75+581,30•0,8+221,21•0,7+712,88•0,8+

+471,71•0,85+3800,00•0,8+761,68•0,7+1096,95•0,8+3359,37•0,75)=7236,47 .

Давление газа перед наиболее удаленными от ГРС потребителем в аварийных режимах принимают Тогда среднеквадратичный перепад давления равняется Линии расхода и среднеквадратичного перепада давления пересекаются в точке, лежащей между диаметрами газопроводов 273×7 и 219×6.

Такие диаметры назначаем, выполняя гидравлический расчет; при этом больший диаметр принимаем на участках кольца, близлежащих ГРС, а меньший — на участках, расположенных диаметрально противоположно точке питания сети газом (ГРС).

Расчёт системы сводим в таблицу 4.

Аналогичным образом выполняется расчет сети для второго аварийного режима с направлением газового потока ГРС-1−10−9-…-3−2-РК1.

Для расчёта сети при нормальном режиме её работы выбираем расчётные направления потоков газа от ГРС к потребителям из условия подачи газа к каждому из них по кратчайшему пути. В данном случае одно расчетное направление принято ГРС-1−2-3−4-5-ГРП2, другое — ГРС-1−10−9-8−7-6-Б. Участок 5−6 рассматриваем как резервирующую перемычку. Принимаем диаметры газопроводов — наибольшие из двух вариантов выполнения расчетов сети для аварийных режимов. Диаметр газопроводов ответвлений к сосредоточенным потребителям принимается минимальный возможный.

Величины давлений газа в точках врезки ответвлений в сеть при нормальном режиме значительно превышают их значения в аварийных режимах, т. е. устойчивая работа системы в нормальном режиме с подачей потребителям расчетного расхода газа обеспечена.

7. Гидравлический расчет квартальной сети

Предварительно выполняется разводка газовых сетей низкого давления внутри квартала и составляется расчётная схема газопроводов. Для газоснабжения принимается разветвлённая сеть, наиболее целесообразная для данной застройки. Число врезок в распределительный газопровод соответствует числу вводов в жилое здание, т. е. количеству секций в нем.

Схема газопроводов разбивается на расчётные участки с указанием их длины и расхода газа на них. Выделяются участки с путевым расходом газа, транзитным, с путевым и транзитным одновременно. Нумерация начинается с самого удалённого от ввода в квартал участка.

Для определения расчетных расходов газа находим удельный расход на участках с путевым отбором газа:

(5.1)

где — расчётный расход газа на квартал,. Он зависит от численности населения квартала и определяется по формуле

где — суммарная длина участков с путевым отбором газа, .

— расход газа на жилые дома в зоне действия ГРП, ;

— число жителе, проживающих в рассматриваемом квартале, ;

— число жителей, проживающих в зоне действия ГРП, .

По удельному расходу газа определяем:

— величину полного путевого расхода на участках с путевым отбором газа:

;

— величину эквивалентного расхода:

;

— величину эквивалентного расхода:

(5.2)

После определения расчетных расходов по всем участкам приступаем к подбору диаметров газопроводов. Расчет начинаем с наиболее нагруженной и протяженной ветки. Для нее находим среднюю удельную потерю давления по формуле:

(5.3)

где — располагаемый перепад давления в сети, ;

— суммарная фактическая длина участков газопровода в расчетной ветке, ;

— коэффициент, учитывающий потери давления в местных сопротивлениях.

На величину ориентируемся при выборе диаметров газопровода. [6, рис. 9.5] Подобрав диаметры участков газопровода, находим табличные удельные потери давления (по номограмме).Если плотность используемого газа отличается от плотности стандартного газа, то в величину удельных потерь вносим поправку на плотность:

(5.4)

где — плотность используемого газа, ;

— плотность стандартного газа, .

Далее определяют расчетную длину участков и фактические потери давления на участках. Если невязка по отношению к располагаемому давлению не превышает допустимую (5%), то расчёт не требует корректировки.

Затем приступаем к расчёту ответвлений и других веток системы.

Произведём гидравлический расчёт газопроводов низкого давления для квартала № 2. Располагаемое давление для квартальной сети низкого давления должно быть использовано от ГРП до наиболее отдалённого ввода в здание.

Выделяем по схеме расчётные участки с путевым расходом газа (уч. 2,4,6−9,11,13,15−18,20,22,24). Нумерацию начинаем с самого удалённого от ГРП участка.

Определяем удельный расход газа на участках с путевым отбором газа по формуле:

Для расчётной ветки определяем по генплану суммарную фактическую длину газопроводов и находим среднюю удельную потерю давления

8. Расчёт внутридомовых газопроводов

В жилые дома газ поступает по газопроводам от городской распределительной сети. Система газоснабжения зданий состоит из вводов, подводящих газ к зданию, и внутренних сетей, которые транспортируют газ внутри здания и распределяют его между отдельными газовыми приборами.

В жилых зданиях допускается использование газа только низкого давления: для природного газа — до 3 кПа [1, 2].

В многоквартирных жилых домах делаются отдельные вводы в каждую секцию и устанавливаются стояки для распределения газа по этажам. Газопроводы вводят в здания через не жилые помещения (лестничные клетки, коридоры, кухни), доступные для осмотра труб. На вводе газопровода в здание устанавливается отключающее устройство. Места установки должны быть доступны для обслуживания и быстрого отключения газопровода.

Газопроводы в жилых домах прокладывают по не жилым помещениям. Стояки можно размещать в лестничных клетках или кухнях (если кухни размещаются одна над другой).

Если от одного ввода в жилое здание газ подают к нескольким стоякам, то на каждом из них (при обслуживании более пяти этажей) устанавливается отключающее устройство. Необходимость установки устройств для отключения стояков 5-этажных и менее жилых домов следует решать в зависимости от местных конкретных условий. Размещают отключающие устройства в лестничных клетках, тамбурах и коридорах.

Газопроводы внутри здания выполняются из стальных труб, соединяемых сваркой. Резьбовые и фланцевые соединения допускаются только в местах установки отключающих устройств, газовых приборов и арматуры. Газопроводы прокладывают открыто. В местах пересечения строительных конструкций их заключают в футляры. Пространство между газопроводом и футляром заделывают эластичным несгораемым материалом.

Выбор устанавливаемых в жилых домах газовых приборов зависит от этажности здания. Газовые плиты разрешается устанавливать в здании до девяти этажей включительно. Газовые водонагреватели не допускается устанавливать в жилых домах выше пяти этажей.

Газовые плиты устанавливают на кухнях высотой не менее 2,2 м., имеющих окно с фрамугой и вытяжной вентиляционный канал. При этом внутренний объём кухни должен быть не менее: для газовой плиты с двумя горелками —; для плиты с тремя горелками -; для плиты с четырьмя горелками -.

Установку водонагревателей следует предусматривать также в кухнях. При установке в кухне газовой плиты и проточного водонагревателя объём помещения принимается как при установке одной плиты. В кухнях, где устанавливаются газовые водонагреватели или отопительные приборы, должен быть канал для удаления продуктов сгорания.

Горизонтальная разводка выполняется на высоте от пола. Подключение плиты осуществляется на отметке от пола. Счетчики должны размещаться на капитальных стенах на высоте от пола до низа счетчика. Расстояние по горизонтали от края счетчика до оси ближайшей горелки плиты должно быть не менее. Отключающие устройства устанавливаются на вводе, перед газовыми счетчиками, на подводках к приборам.

Для гидравлического расчета газопроводов составляется расчетная схема внутридомовой сети. На схеме проставляются номера участков, расходы газа на них, их длины и диаметры. Гидравлический расчет выполняется через самый удаленный стояк, а затем рассчитывается ближайший к вводу стояк. Невязка потерь давления по стоякам не должна быть больше. Расчетный перепад давления от врезки внутридомовой сети в квартиры до наиболее удаленного прибора составляет за вычетом потерь давления в газовых приборах. Для плиты эти потери составляют, водонагревателя 80−100 Па.

Последовательность расчета:

1) Определяем расчетные расходы газа для всех участков сети по формуле:

(6.1)

где — коэффициент одновременности действия газовых приборов (принимаем по в зависимости от типа и количества установленных приборов).

— номинальный расход газа прибором, .

— количество приборов (групп приборов).

По паспортным данным номинальная тепловая нагрузка плиты составляет:

.

Номинальный расход газа зависит от тепловой нагрузки прибора, принимаем по паспортным данным или техническим характеристикам приборов, и определяется по формуле:

(6.2)

где — номинальная тепловая нагрузка прибора, Вт;

— низшая теплота сгорания газа, .

2) Задаёмся диаметрами участков.

Для первого участка он принимается по диаметру подводки к прибору.

3)По таблицам или номограммам находим удельные потери на трение, , и эквивалентные длины, , при .

4) Определяем суммарные значения коэффициента местных сопротивлений для каждого участка. Допускается принимать приближенные значения.

5) Вводится поправка на плотность в значения удельных потерь давления по формуле

, (6.3)

6)Определяем расчётные длины участков:

, (6.4)

7) Рассчитываем потери давления на участках Па.

8)Определяем дополнительное избыточное давление на вертикальных и наклонных участках:

, (6.5)

где — плотность воздуха,. Принимаем ;

— разность абсолютных отметок начала и конца рассчитываемого участка,.

Если, то при движении газа вверх принимаем со знаком, а при движении вниз принимаем со знаком .

9) Определяем потери давления на участках с учетом дополнительного давления:

.

10) Определяем суммарные потери давления в газопроводах:

.

11) Полученные суммарные потери давления сравниваются с расчётным перепадом давлений. Если невязка превышает допустимую (), то производится перерасчёт.

Затем в той же последовательности рассчитываем ближайший к вводу стояк. Для него принимаются наименьшие возможные диаметры.

Произведём гидравлический расчёт для жилого дома, находящегося в квартале № 2. В квартирах устанавливаются газовые плиты. Так как объем кухонь больше, то к установке приняты — конфорочные плиты Gefest модели 3100. При установке в кухнях только газовой плиты используется счетчик завода Вавилова G1,6.

На плане 1-го этажа секции жилого дома размещаем газовые стояки, плиты, счётчики и выполняем разводку газопроводов, составляем аксонометрическую схему внутридомовой сет. Приборы в рядом расположенных кухнях подключаем к одному стояку (спаренный стояк 1).

На основе плана и аксонометрической схемы составляем расчётную схему внутридомовой системы газоснабжения. Расчёт начинаем с самого отдалённого от ввода участка 1 — подводки к газовой плите верхнего этажа.

Расчетный перепад давления По паспортным данным номинальная тепловая нагрузка плиты Gefest модели 3100 составляет 10 600 Вт. Используется природный газ с теплотой сгорания .

.

9. Подбор оборудования ГРП Необходимо произвести подбор и расчет оборудования для ГРП 2 при известных расчетном расходе (3.2), давлении газа на вводе в ГРП (таблица 4), плотность газа (2.1).

Оборудование ГРП включает в себя: фильтр газовый, счетчик, ПЗК, регулятор давления, ПСК, манометр, дифманометр, напоромер, термометр.

Фильтр. К установке в ГРП принимается газовый фильтр ФВ. Калибр фильтра выбирается из условия, что потери давления газа в фильтре с чистой кассетой не должны превышать 40% от максимально допустимого перепада давления в фильтре в процессе эксплуатации — 10 000 Па, то есть должно быть не более 0,4•10 000=4000 Па.

Потери давления в чистом фильтре, , определяем по формуле:

(7.1)

Предварительно принимаем к установке газовый фильтр ФВ. Действительный перепад давления в фильтре для заданных исходных данных составит:

.

Принимаем к установке газовый фильтр, оказывающий сопротивление .

Счетчик. Счетчик СГ обеспечивает измерение объемного количества газа при рабочих условиях, т. е. при давлении и температуре газа в счетчике, технические характеристики преведены в табл. 9.18.

(7.2)

где — действительный объем газа при рабочих условиях, ;

— рабочее давление перед счетчиком, ;

— нормальное давление;

— среднее значение рабочей температуры газа.

;

.

По этому расходу по таблице 6.1 принимаем к установке счетчик СГ -100−250−1,0.

Загрузка счетчика состовляет

Перепад давления в счетчике СГ определяется по формуле:

где — перепад давления в счетчике,, при измерении расхода воздуха с; принимается с учетом действительной загрузки счетчика,. .

Поскольку счетчик СГ устанавливается после газового фильтра, то при подборе предохранительного запорного клапана и регулятора давления необходимо использовать другие зависимости для определения давления газа до и после этих элементов в ГРП.

ПЗК. Давление на входе в предохранительно-запорный клапан (ПЗК):

Принимаем к установке ПКН-50 с верхним пределом настройки от 0,001 до 0,06 МПа, нижним — от 0,0003 до 0,003 МПа.

Скорость газа на входе в ПЗК:

(7.3)

Плотность газа при рабочих условиях можно определить по следующему выражению:

(7.4),

Потери давления в предохранительном клапане:

где — коэффициент местного сопротивления ПКВ принимается по табл. 6.2 [9], отнесенный к скорости газа во входном сечении клапана, .

Давление газа на выходе из ПЗК, а следовательно, и во входном сечении регулятора давления газа:

РД. Давление газа в выходном сечении регулятора давления:

Принимаем к установке регулятор давления РДБК1−50.

Пропускная способность регулятора давления определяется по формуле:

(7.5)

где — площадь седла клапана, (табл. 9.20 [6]);

— коэффициент расхода, (табл. 9.20 [6]);

— коэффициент, зависящий от отношения давлений и определяемый по формуле:

(7.6),

где К— показатель адиабаты, для природного газа .

.

Пределы устойчивой работы регулятора

.

Принятый к установке в ГРП 2 регулятор давления РДБК 1−50 будет работать устойчиво при расчетном расходе газа .

ПСК. Необходимая пропускная способность предохранительного сбросного клапана (ПСК) в ГРП 2 при наличии перед регулятором давления предохранительно сбросного клапана определяется по формуле:

;

Принимается к установке в ГРП 2 ПСК типа КПС-50С1.

1. ТКП 45−4.03−267—2012. Газораспределение и газопотребление — Минск, 2012.—97с.

2. ТКП 45−4.03−257— 2012. Газопроводы из полиэтиленовых труб. — Минск, 2012,—40с.

3. ТКП 45−3.01−116 — 2008. Градостроительство. Населённые пункты. — Минск, 2008

4. СНБ 2.04.02−2000. Строительная климатология. — Минск, 2001, — 40с.

5. ТКП 45−4.02−182−2009. Тепловые сети. — Минск, 2010, — 51с.

6. Ионин А. А. Газоснабжение. — М.: Стройиздат, 1975. — 439с.

7. Стаскевич Н. Л., Северинец Г. Н, Вигдогорчик Д. Я. «Справочник по газоснабжению

и использованию газа. «— Л.: Недра, 1990. —762с.

8. Ионин А.А.и др. Теплоснабжение. — М.: Стройиздат, 1982. — 366с.

9. Савастиёнок А. Я. Методические указания к курсовому проекту «Газоснабжение района города». — Мн.: Газ-Институт, 2009. — 44с.