Определение количества сетевых ГРП, выявление зоны их действия и расчет количества жителей в этих зонах

Расход газа одним котлом V_к, м³/ч, составляет:

Количество  котлов в котельной:

 

Принимаем к установке 14 котлов. Уточненный расход газа на квартальную котельную составит:

V_kk= n∙V_к=14∙68,6=960,4, м³/ч.

На эту нагрузку подбирают  и рассчитывают оборудование ГРУ  котельной. Полученный расход газа является нагрузкой ГРУ районной котельной.

Если  на территории газифицированного объекта  предусматривается собственная  котельная для покрытия затрат тепла  этого объекта, то из общего расхода  тепла или газа следует вычесть  нагрузку или расход газа объектовой котельной.

В данном случае из нагрузки районной котельной  следует вычесть расход котельной  больницы (расход на отопление и  вентиляцию) и расход квартальной  котельной.

V_рк-1=11281,8 – 936,6=10345,2, м³/ч;

V_рк-2=13766,9 – 960,4=12806,5, м³/ч.

 

8.Выбор схемы газоснабжения города

 

Для выбора схемы газоснабжения используются данные, полученные ранее.

1. Количество  жителей города – 86237 человек;

2. Расход  газа равномерно распределенными  потребителями 

3. Расходы газа сосредоточенными потребителями:

 

4. Суммарный расход газа V=38717,6 м³/ч.

 

При численности  населения города до 100 тыс. человек  со сравнительно большой плотностью нагрузки и с компактным размещением крупных потребителей газа, принимается двухступенчатая схема газоснабжения с давлением в первой ступени 0,3 МПа, во второй – 3 кПа.

Сеть  среднего давления проектируется кольцевой. Такая сеть с двухсторонним питанием достаточно надежная. Трасса кольца выбирается так, чтобы уменьшить общую протяженность  сети. Газопроводы среднего давления прокладываются по улицам и от них делаются ответвления к сетевым ГРП и сосредоточенным потребителям. На кольце предусматриваются секционирующие задвижки так, чтобы любой поврежденный участок сети можно было отключить с двух сторон.

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

 

9.Гидравлический расчет кольцевой сети среднего давления для трех режимов эксплуатации

 

Необходимо  рассчитать кольцевую систему газоснабжения  среднего давления. Расчетные расходы  газа, нумерацию участков и их длины приводим на расчетных схемах.

1. Давление газа после ГРС P_н=0,4 МПа (абсолютное), перед конечными потребителями 0,2-0,25 МПа.
2. Составляется расчетная схема сети. На ней показываются газопроводы среднего давления, ГРС, ГРП и сосредоточенные потребители среднего давления.
3. Нумеруются все узлы кольца и проставляются длины участков сети.

Конечное  давления Р_к принимают таким, чтобы при максимальной нагрузке сети обеспечивалось минимально допустимое давление газа перед регуляторами ГРП и ГРУ. Это давление Р_к (МПа) складывается из максимального давления газа перед горелками агрегатов Р_г , потерь давления в объектовой сети ∆Р_с при максимальной нагрузке и перепада давления в ГРП 0,05 МПа:

Р_к =Р_г +∆Р_с+0,05, МПа.

Для незакольцованных сетей распределение потоков  газа однозначно определяется схемой системы, а диаметры газопроводов рассчитываются при полном использовании максимального перепада давления. При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы газоснабжения при аварийных режимах.

Наиболее  неблагоприятная аварийная ситуация возникает при выключении головных участков сети. При кратковременной  аварийной ситуации допускается  снижение качества системы, которую  оценивают коэффициентом обеспеченности К_об , зависящим от категории потребителя. Значение коэффициента обеспеченности приведены в таблице 9.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9.1

Коэффициенты обеспеченности потребителей газом при аварийных  ситуациях

Наименование потребителя	Расход газа V, м3/ч	Коб	Принятый Коб	V· Коб
КК	960,4	0,7…0,75	0,7	672
ГРП1	1660,4	0,8…0,85	0,85	1411
ГРП2	2025,7	0,8…0,85	0,85	1722
ГРП3	1740,1	0,8…0,85	0,85	1479,3
БПК	2015,8	0,6…0,7	0,6	1209,5
РК-1	10345,2	0,7…0,75	0,75	7758,9
РК-2	12806,5	0,7…0,75	0,75	9604,9
ПП	5350	0,7…0,9	0,8	4280
ХЗ	585,5	0,7	0,7	409,9
Б	1228	0,85	0,85	1043,8
Итого	38717,6			29592

 

Расчет  кольцевой сети среднего давления производим при трех режимах работы:

1) аварийный  режим I – при котором считаем, что поврежден и выключен участок 1-11 и газ движется по часовой стрелке;

2) аварийный  режим II – при котором считаем, что поврежден и выключен участок 1-2 и газ движется против часовой стрелки;

3) нормальный (расчетный) режим – при котором  часть потребителей питаются  по 1-ой половине кольца, 2-ая по  другой половине кольца, а участок  7-8 является перемычкой.

 

 

Схема 9.1 Аварийный режим 1

 

Схема 9.2 Аварийный режим 2

 

 Схема 9.3 Нормальный режи 

 

Порядок расчета аварийного режима I

Составляем расчетную схему  кольца. Определяем и наносим на схему расчетные расходы газа по участкам сети. Расчет начинаем с конца кольца. Расчетные расходы определяем по сумме произведений расходов потребителей на соответствующие коэффициенты обеспеченности:

                                     , м³/ч,

где - расчетный расход газа i-тым потребителем, м³/ч.

Предварительный выбор диаметров кольцевой сети производим по расчетному (эквивалентному по создаваемой потере давления) расходу газа:

и среднеквадратичному  перепаду давления А_ср (МПа²/км) для рассматриваемого направления газового потока:

,  МПа²/км,

где Р_н, Р_к – соответственно начальное и конечное абсолютные давления газа, МПа;

ΣL_к  – суммарная длина участков сети расчетного направления, км;

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

В аварийном режиме I газ поступает по направлению ГРС-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-ГРП2. Общая протяженность газопровода этого направления ΣL_к=5,89 км. Расчетный (эквивалентный) расход составит:

= 0,59 · 29592 = 17459, м³/ч.

Давление  газа перед наиболее удаленным потребителем в аварийных режимах принимают  Р_к = (0,2...0,25) МПа. Принимаем Р_к = 0,25 МПа. Потери давления в местных сопротивлениях учитываем путем увеличения фактической длины расчетных участков газопроводов на 10%.

,  МПа²/км.

Линии расхода  = 17459 м³/ч и среднеквадратичного перепада давления А_ср=0,015 (МПа)²/м пересекаются в точке В. Точка В лежит между диаметрами газопроводов 377*9 мм и 325*8 мм [рис.9.1, 4]. Такие диаметры участков газопроводов кольцевой сети назначаем, выполняя гидравлический расчет. При этом больший (377*9) принимаем на участках кольца, ближайших к ГРС, а меньший (325*8) - на участках, расположенных диаметрально противоположно точке питания сети газом (ГРС).

Расчет системы сводим в таблицу 9.2, в соответствующие графы которой записываем номера участков, фактические и расчетные длины участков, расходы газа.

По номограмме для принятого диаметра и известного расхода находим действительные значения среднеквадратичного перепада давления на 1 км газопровода (графа 6). Затем рассчитываем перепад давления для известной расчетной длины участка (графа 7). Давление газа в начале участка задано - Р_н = 400 кПа, давление газа в конце участка определяем по формуле:

 .

 Полученное давление на первом участке является начальным для последующего участка.

Если  плотность газа ρ_см ( кг/м³ ) отличается от плотности стандартного газа (ρ_ост=0,73 кг/м³), то в величину А вводится поправка на плотность газа

Расчет  в аварийном режиме I следует считать правильным, если использован располагаемый перепад давления и величина давления в конце участка будет равна принятой Р_к = 0,25 МПа. Допустима невязка ± 10%.

Аналогичным образом выполняется расчет газопроводов для аварийного режима II с направлением газового потока ГРС-1-11-...-3-2-БПК (отключен участок 1-2). Расходы берутся с коэффициентом.

В нормальном режиме определение расходов газа на участках начинается с конечного  участка каждого полукольца из условия  обеспечения необходимым (полным) количеством  газа. Диаметры газопроводов принимаем  наибольшие из двух вариантов выполненных  расчетов для аварийных режимов.

Для полных расходов газа принятых диаметров определяем потери давления на участках по полукольцам  и величины давления газа в точках врезки ответвления. Ответвления рассчитываются по известному расоду А≤0,1 МПа²/км , принимая минимальный для этого расхода диаметр.

Таблица 9.2

Гидравлический  расчёт газопроводов среднего давления
№ участка	Длина, км		Расчетный расход газа на участке, Vp, м3/ч	диаметр газопровода,				Средне-квадра-тичное падение давления А ,    (Мпа)2/км	Среднеква-дратичные потери давления на участке А·Lр·ρг/ρ0,   (Мпа)2	Давление газа, Мпа
	По плану L	Расчетная Lp=1.1·L								в начале участка Рн	в конце участка        Рк
1	2	3	4	5				6	7	8	9
Аварийный режим 1
ГРС-1	0,57	0,63	29592	377	x	9		0,0226	0,0159	0,4000	0,3796
1-2	0,35	0,39	29592	377	x	9		0,0226	0,0098	0,3796	0,3665
2-3	0,4	0,44	28382	377	x	9		0,0208	0,0103	0,3665	0,3522
3-4	0,23	0,25	27710	377	x	9		0,0198	0,0056	0,3522	0,3442
4-5	0,78	0,86	18105	325	x	8		0,0187	0,0180	0,3442	0,3169

 

Продолжение таблицы  9.2

5-6	0,23	0,25	17695	325	x	8		0,0178	0,0051	0,3169	0,3088
6-7	1,46	1,61	16216	325	x	8		0,0150	0,0271	0,3088	0,2613
7-8	0,32	0,35	14805	377	x	9		0,0058	0,0023	0,2613	0,2569
8-9	0,83	0,91	10525	377	x	9		0,0030	0,0031	0,2569	0,2508
9-10	0,17	0,19	9481	377	x	9		0,0024	0,0005	0,2508	0,2498
10-11	0,4	0,44	1722	377	x	9		0,0001	0,00005	0,2498	0,2497
11-ГРП2	0,15	0,17	1722	133	x	4		0,0200	0,0037	0,2497	0,2422
S	5,89	6,48
Невязка: (0,25-0,2422)/0,25·100=3,13%
Аварийный режим 2
ГРС-1	0,57	0,63	29592	377	x	9		0,0226	0,0159	0,4000	0,3796
1-11	0,12	0,13	29592	377	x	9		0,0226	0,0033	0,3796	0,3752
11-10	0,4	0,44	27870	325	x	8		0,0437	0,0216	0,3752	0,3452
10-9	0,17	0,19	20111	325	x	8		0,0230	0,0048	0,3452	0,3381
9-8	0,83	0,91	19067	325	x	8		0,0207	0,0212	0,3381	0,3052
8-7	0,32	0,35	14787	325	x	8		0,0125	0,0050	0,3052	0,2969
7-6	1,46	1,61	13376	325	x	8		0,0103	0,0186	0,2969	0,2638
6-5	0,23	0,25	11897	325	x	8		0,0082	0,0023	0,2638	0,2593
5-4	0,78	0,86	11487	325	x	8		0,0076	0,0074	0,2593	0,2447
4-3	0,23	0,25	1882	377	x	9		0,0001	0,00003	0,2447	0,2446
3-2	0,4	0,44	1210	377	x	9		0,00005	0,000026	0,2446	0,2446
2-БПК	0,08	0,09	1210	133	x	4		0,0101	0,0010	0,2446	0,2425
S	5,86	6,45
Невязка: (0,25-0,2415)/0,25·100=2,98%
Нормальный режим полукольца ГРС-1-2-3-4-5-6-7-ГРП1
ГРС-1	0,57	0,63	38718	377	x	9		0,0384	0,0270	0,4000	0,3646
1-2	0,35	0,39	19769	377	x	9		0,0102	0,0044	0,3646	0,3585
2-3	0,4	0,44	17753	377	x	9		0,0083	0,0041	0,3585	0,3528
3-4	0,23	0,25	16793	377	x	9		0,0074	0,0021	0,3528	0,3498
4-5	0,78	0,86	3986	325	x	8		0,0010	0,0010	0,3498	0,3484
5-6	0,23	0,25	3400	325	x	8		0,0007	0,0002	0,3484	0,3481
6-7	1,46	1,61	1660	325	x	8		0,0002	0,0003	0,3481	0,3476
7-ГРП1	0,15	0,17	1660	133	x	4		0,0186	0,00345	0,3476	0,3426
Нормальный режим полукольца ГРС-1-11-10-9-8-ПП
ГРС-1	0,57	0,63	38718	377	x	9		0,0384	0,0270	0,4000	0,3646
1-11	0,12	0,13	18949	377	x	9		0,0094	0,0014	0,3646	0,3627
11-10	0,4	0,44	16923	377	x	9		0,0075	0,0037	0,3627	0,3576
10-9	0,17	0,19	6578	377	x	9		0,0012	0,0003	0,3576	0,3572
9-8	0,83	0,91	5350	377	x	9		0,0008	0,0008	0,3572	0,3560
8-ПП	0,53	0,58	5350	219	x	6		0,0136	0,0089	0,3560	0,3433
Расчет ответвлений
2-БПК	0,08	0,09	2016	133	x	4		0,0272	0,0027	0,3585	0,3548
3-КК	0,08	0,09	960	89	x	3		0,0527	0,0052	0,3528	0,3453
4-РК2	0,5	0,55	12807	219	x	6		0,0756	0,0467	0,3498	0,2750
5-ХЗ	0,07	0,08	586	76	x	3		0,0484	0,0042	0,3484	0,3424
6-ГРП3	0,22	0,24	1740	108	x	4		0,0646	0,0176	0,3481	0,3219
7-ГРП1	0,15	0,17	1660	133	x	4		0,0186	0,0034	0,3476	0,3426
8-ПП	0,53	0,58	5350	219	x	6		0,0136	0,0089	0,3560	0,3433
9-Б	0,06	0,07	1228	108	x	4		0,0326	0,0024	0,3572	0,3538
10-РК1	0,17	0,19	10345	159	x	5		0,2657	0,0558	0,3576	0,2684
11-ГРП2	0,15	0,17	2026	133	x	4		0,0274	0,0051	0,3627	0,3556