Газовые сети высокого (среднего) давления являются верхним иерархическим уровнем городской системы газоснабжения. Для средних и больших городов их проектируют кольцевыми.
К газопроводам среднего давления подключаются потребители с расходом газа, превышающим 50 м 3 /ч. К ним относятся ГРП, мелкие и крупные (квартальные и районные) котельные, промышленные предприятия, пекарни и прачечные.
Для гидравлического расчета необходимо выбрать диктующего потребителя, т.е. потребителя при обеспечении у которого требуемого расхода и давления, другие потребители будут заведомо обеспечены требуемым расходом и давлением. Расположить этого потребителя желательно максимально удаленно от ГРС.
При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций. Такие режимы обычно возникают при выключении головных участков сети .
Расчетный объем газа на сеть среднего давления:
(2.8)
Давление на входе к диктующему потребителю: P=0.38 МПа
Для гидравлического расчета необходимо выбрать диктующего потребителя, т.е. потребителя при обеспечении у которого требуемого расхода и давления, другие потребители будут заведомо обеспечены требуемым расходом и давлением. Расположить этого потребителя желательно максимально удаленно от ГРС. Для подбора труб необходимого диаметра от ГРС до диктующего потребителя нужно рассчитать потери давления на участках
Расчет конечного давления на участке:
(2.9)
– начальное давление газа на участке
– потери для данного участка в зависимости от его длины, расхода газа и диаметра трубы, которые определяются по номограмме подбора диаметров газовых труб среднего давления.
Последовательность расчета
От сети среднего давления питаются пять сосредоточенных потребителей расположенных за территорией застройки микрорайонов и ГРП для питания равномерно распределенных и сосредоточенных потребителей внутри района.
Трассу сети на генплане района города и месторасположение центрального ГРП среднего давления принять самостоятельно. Величины среднего давления, направление трассы, место расположение сосредоточенных потребителей и принятую схему газоснабжения обосновать.
Избыточное давление на выходе из центрального ГРП среднего давления равно 0.3 мПа. Расчетные участки заканчиваются ГРУ потребителей среднего давления. Минимальное избыточное давление газа в конце расчетных участков следует принимать равным давлению перед сосредоточенным потребителем плюс 50 кПа.
Для выполнения расчета составляем расчетную схему сети (от места врезки в городской распределительный газопровод до сосредоточенных потребителей) с обозначением расчетных длин, расходов газа, диаметров трубопроводов и давлений в конечных точках расчетных участков.
Падение давления на участках и давление в конце участков определяем по номограммам, составленным но нижеприведенным формулам:
где Рн, Рк – абсолютное давление соответственно в начале и в конце участка, кПа;
λ — коэффициент трения, зависит от режимов движения газа;
Q — расход газа на участке, м/с при нормальных условиях
d — внутренний диаметр газопровода, м;
ρ – плотность газа при нормальных условиях, кг/м 3 ;
l – длина расчетного участка, м.
Зная расход газа на расчетных участках и длину этих участков, по номограмме подбираем диаметры труб и определяем значения удельных потерь давления:
Если величина конечного давления
Рк = √Рн 2 -А·1р (2.3)
не отличается от заданного по условию давления более чем на 10%, принятые диаметры оставляют, а расчет считается законченным.
В случае, когда отклонение конечного давления отличается более чем на 10% от Рн по условию, производят увязку сети, изменяя соответствующим образом диаметры труб на участках, или (по возможности) задаются другим значением начального давления.
Для учета потерь давления на местных сопротивлениях принимаем расчетную длину участка на 10 % больше фактической длины:
Результаты расчета сводим в таблицу 2.1.
Пример расчета сети среднего давления
Выполнить гидравлический расчет разветвленной тупиковой сети среднего давления.
 |
Абсолютное давление газа перед потребителями 1 и 2 равно 150 кПа (см. рис. 2.1);
Рис. 2.1. Расчетная схема тупиковой сети среднего давления
Плотность газа ρ = 0,73 кг/м 3 .
Потребление газа Q, = 2300 м 3 /ч;
По номограмме для расчета сетей среднего и высокого давления находим для расхода газа 200 м 3 /ч при диаметре трубопровода dн х S = 38х3 мм и длине участка l = 460 м значение А·l = 920 (кПа) 2 , тогда А = 2 (кПа) 2 /м.
 |
 |
Аналогично ведем расчет участков 2, 3 и т. д. Отклонение конечного давления газа перед потребителями 1 и 2 не превышает ± 10 %, следовательно, расчет считается законченным.
Таблица 2.1 – Гидравлический расчет сети среднего давления
| Номер участка | Длина участка | Расход газа, м 3 /ч | Диаметр газопровода, d·S, мм | А, (кПа/м) 2 | А· lр, кПа 2 | Конечное давление Рк, кПа | Потери на участке Рн–Рк, кПа |
| l, м | lр, м | ||||||
| 38х3 | 79,4 | 5,6 | |||||
| 57х3 | 1,4 | 75,9 | 3,5 | ||||
| 89х3 | 0,3 | 277,2 | 74,1 | 1,8 | |||
| 76х3 | 1,1 | ||||||
| 219х3 | 0,4 | 268,4 | 71,1 | 1,9 | |||
| 219х3 | 0,5 | 148,5 | 70,04 | 1,1 | |||
| Итого: |
Внутренняя разводка газа
3.1. Последовательность расчета
Выполняется для здания с газовыми плитами и водонагревателями в следующем порядке:
1. На плане второго этажа дома обозначили разводку газа и установили газовые приборы.
2. Вычертили аксонометрическую схему ввода для самой удаленной по пути движения газа секцию дома. На этой схеме обозначены: газовые приборы, стояки с ответвлением к газовым приборам, разводка от ввода здания к стоякам.
3. Определили наиболее нагруженный стояк и разбили его на участки (участки определяем по ответвлениям к приборам на стояках и местами присоединения стояков к внутридомовой разводке). Последний участок внутридомовой сети заканчивается точкой, в которой установлено отключающее устройство на вводе в секцию дома.
4. Для учета потерь давления на местных сопротивлениях расчетную длину участка определяют с использованием процентной надбавки:
— на газопроводах от ввода в здание до стояка — 25 % линейных потерь;
— на стояках — 20 % линейных потерь;
— на внутриквартирной разводке: при длине разводки 1-2 м – 450% линейных потерь; 3-4 м – 200 % линейных потерь; 5-7 м – 120% линейных потерь; 8 — 12 м – 50% линейных потерь.
5. Расчетные расходы газа на участках определяются по формуле
где qн — номинальный расход газа одним или несколькими приборами, м/ч (принимается по табл.И. 1.2);
Ni — количество однотипных приборов или групп приборов;
К — коэффициент одновременности действия для однотипных приборов или групп приборов (табл.11.1.5).
6. Средние удельные потери давления определяются по формуле
где ΔРср — расчетный перепад давления в домовой сети (табл.II, 1.3);
Σlp — суммарная расчетная длина от наиболее удаленного и нагруженного прибора до ввода в здание.
7. Диаметры трубопроводов и удельные потери давления на участках сети определяем по номограмме для сетей низкого давления.
8. При определении общих потерь давления необходимо учесть роль гидростатического давления на вертикальных участках сети, значение которого определяется по формуле
где ρв, ρг — соответственно плотность воздуха и газа при нормальных условиях, kг/m 3 ;
Н — разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м.
Если ρг, меньше ρв (1,225 кг/м 3 ), то при движении газа вверх ΔРг, будет отрицательным и его следует вычитать из общих потерь давления, а при движении газа вниз — прибавлять к последним, и наоборот, когда плотность газа больше плотности воздуха. Весь расчет сводим в табл. 3.1.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Газовые сети высокого (среднего) давления являются основными артериями в городской системе газоснабжения.
Для средних и небольших городов газовые сети обычно проектируют в виде одного кольца. Крупные города имеют многокольцевые сети среднего или высокого давления.
Все городские сети рассчитывают на заданный перепад давления. Начальное давление принимают согласно СНиП. Конечное давление принимают таким, чтобы при максимальной нагрузке сети было обеспечено минимальное давление газа перед регуляторами.
Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давления в абонентском ответвлении при максимальной нагрузке и перепада в газорегуляторном пункте (ГРП). В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь избыточное давление 150-200 кПа.
При расчёте кольцевых сетей для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах необходимо наличие резерва по давлению газа. Принятый резерв проверяется расчётом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций. Такие ситуации обычно возникают при включении головных участков сети.
Аварийные ситуации обычно кратковременны и при отказах элементов допускается снижение расхода газа. Снижение расхода оценивают коэффициентом обеспеченности kоб, который зависит от категории потребителей.
Расход газа при аварийной ситуации в газовой сети рассчитывают по формуле:
, м 3 /ч,
где 
— максимальный расчётный часовой расход газа, м 3 /ч; kоб — коэффициент обеспеченности (уровень снижения потребления газа).
При выборе и обосновании значений коэффициентов необходимо иметь подробные сведения о потребителях газа, возможности их работы при понижении тепловой нагрузки, а также при необходимости перехода на резервное топливо. Объём, вид выпускаемой продукции на предприятиях, режим их работы, а также технологические возможности газорегулирующих устройств оказывают влияние на потребление газа в аварийной ситуации.
Рекомендуемые значения коэффициентов обеспеченности для потребителей сети среднего давления приведены ниже в таблице.
Коэффициенты обеспеченности для потребителей
| Потребитель газа | Значение kоб |
| Газорегуляторный пункт | 0,8-0,85 |
| Хлебозавод, пекарня | 0,85 |
| Районная котельная | 0,7-0,75 |
| Промышленное предприятие | 0,7-0,8 |
| Крупное коммунальное предприятие | 0,6-0,7 |
| Предприятия общественного питания | 0,8 |
После обоснования коэффициентов обеспеченности для всех потребителей решают вторую задачу, т.е. определяют необходимый резерв пропускной способности сети.
Для однокольцевого газопровода существует два аварийных режима, подлежащих расчёту — при выключении головных участков слева и справа от точки питания.
Рассчитать однокольцевой газопровод. На схеме показаны узловые расходы газа (м 3 /ч) у всех потребителей, даны номера всех участков и их длины.
Давление газа после ГРС 420 кПа, начальное давление в узле 1 равно рн =
= 400 кПа, минимальное конечное давление в точках (узлах) 2 и 4 равно рк = 300 кПа. Коэффициент обеспеченности принять с учётом потребителей, присоединённых к газовой сети.
Последовательность расчёта однокольцевой газовой сети высокого (среднего) давления:
1. Определяется расчётный расход газа при аварийном режиме по формуле
, м 3 /ч,
где Qi -расчётный расход газа потребителями; kоб— коэффициент обеспеченности; 0,59 — коэффициент, учитывающий дополнительную путевую нагрузку в сети.
м 3 /ч.
2. Вычисляются удельные потери квадрата давления
где рн, рк -абсолютные давления газа в начале и конце сети; 
-суммарная длина участков сети; 1,1 — коэффициент, учитывающий потери на местные сопротивления.
3. Выбирается диаметр газовой сети (см. pис. 4.1). Целесообразно проектировать участки одного постоянного диаметра. Если такой диаметр подобрать не удаётся, то участки газопроводов проектируют из двух различных диаметров.
Принимаем по номограмме диаметр 219*6 мм.
Для обеспечения пропуска требуемого количества газа головные участки должны состоять из диаметров большего сортамента.
4. Выполняются два варианта гидравлического расчёта аварийных режимов при выключенных головных участках слева и справа от точки питания.
При выключении головных участков однокольцевой газопровод превращается в тупиковый, и конечное давление газа у последнего потребителя можно вычислить по следующей зависимости:
где 
— суммарные потери давления на участках сети, кПа 2 , 
-расчётное значение конечного давления газа перед потребителем.
При выключении участка 1-10:
δ 
При выключении участка 1-2:
δ 
В обоих случаях давления достаточны, чтобы присоединить соответственно ответвления 1-10. Принятые диаметры кольца оставляем.
Расчёты для обоих вариантов сводятся в табл. 4.5.
5. Для всех ответвлений в аварийном режиме выполняется гидравлический расчет по определению диаметров газопроводов, обеспечивающих требуемое конечное давление газа перед потребителями.
6. Выполняется расчет газовой сети при нормальном гидравлическом режиме и определяются давления газа во всех узловых точках.
7. Проверяются диаметры ответвлений к потребителям при расчетном режиме. В случае обеспечения потребителей требуемым давлением принятые диаметры не изменяются, в противном случае, необходимо увеличить диаметры ответвлений.
Схема однокольцевого газопровода среднего давления:
1) ГРС — газораспределительная станция; 2) ОП – предприятия общественного питания; 3) Х3 – хлебозавод; 4) К — районная котельная; 5) ГРП — газорегуляторный пункт; 6) ПП — промышленное предприятие; 7) ПР- прачечная.
| Аварийный режим | |||||||||||
| Отказал участок 1-10 | Отказал участок 1-2 | ||||||||||
| № | dн*S, мм | L, м | Q, м3/ч | δp2/L, кПа2/м | δp2, кПа2 | № | dн*S, мм | L, м | Q, м3/ч | δp2/L, кПа2/м | δp2, кПа2 |
| 1-2 | 219*6 | 773,54 | 4538,52 | 13,02 | 10071,49 | 1-10 | 219*6 | 4538,52 | 13,34 | 1974,32 | |
| 2-3 | 219*6 | 557,51 | 4520,01 | 13,22 | 7370,28 | 10-9 | 219*6 | 356,43 | 4516,87 | 13,81 | 4922,30 |
| 3-4 | 219*6 | 547,07 | 3114,8 | 13,59 | 7434,68 | 9-8 | 159*4,5 | 391,18 | 2955,97 | 14,68 | 5742,52 |
| 4-5 | 219*6 | 309,45 | 3087,9 | 14,28 | 4418,95 | 8-7 | 133*4 | 416,72 | 2937,46 | 15,22 | 6342,48 |
| 5-6 | 219*6 | 114,95 | 2883,04 | 16,15 | 1856,44 | 7-Х | 133*4 | 297,22 | 2910,55 | 15,81 | 4699,05 |
| 6-Х | 159*4,5 | 64,01 | 1477,83 | 17,73 | 1134,90 | Х-6 | 133*4 | 64,01 | 2910,55 | 15,81 | 1012,00 |
| Х-7 | 159*4,6 | 297,22 | 1477,83 | 17,73 | 5269,71 | 6-5 | 133*4 | 114,95 | 1505,35 | 20,16 | 2317,39 |
| 7-8 | 159*4,5 | 416,72 | 1450,93 | 18,53 | 7721,82 | 5-4 | 114*4 | 309,45 | 1300,49 | 21,71 | 6718,16 |
| 8-9 | 133*4 | 391,18 | 1432,41 | 19,41 | 7592,80 | 4-3 | 114*4 | 547,07 | 1273,58 | 22,72 | 12429,43 |
| 9-10 | 108*4 | 356,43 | 864,16 | 21,17 | 7545,62 | 3-2 | 76*3 | 557,51 | 415,17 | 23,34 | 13012,28 |
| Итого | 60416,70 | Итого | 59169,93 |
Производится расчёт газовой сети при нормальном гидравлическом режиме. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы суммарный расход газа потребителями в левой и правой ветвях газовой сети был примерно одинаков. Потокам газа, движение которых совпадает с движением стрелки часов присваивается знак «плюс», против движения часовой стрелки — знак «минус». Далее, двигаясь против потока газа по каждой ветви кольца, определяются расчётные расходы газа для всех участков кольца. По известным диаметрам и расходам по номограмме определяют потери давления для всех участков и далее потери на участках. Все расчёты сводятся в табл. 4.6, откуда следует, что при предварительном расчёте потокораспределения ошибка в кольце составила 30,75%. В связи с тем, что невязка превысила ±10% необходимо рассчитать и ввести поправочный расход Рассчитывается поправочный расход.
| Результаты расчета сети при нормальном гидравлическом режиме | ||||||||||||
| Показатели участка | Предварительное распределение расходов | Окончательное распределение расходов | Давление на участке | |||||||||
| № участков | Диаметр dнXS, мм | Длина участка L, мм | Qуч, м3/ч | δр2/L, кПа2/м | δр2, кПа2 | δр2/Qуч, м3/ч | Q, м3/ч | δр2/L, кПа2/м | δр2, кПа2 | 1,1*δр2, кПа2 | В начале Рн | В конце Рн√Рн2-1,1*δр2 |
| 1-2 | 219*6 | 773,54 | 4538,52 | 13,02 | 10071,49 | 2,22 | 4274,864 | 8,5 | 6575,09 | 7232,599 | 390,85 | |
| 2-3 | 219*6 | 557,51 | 4520,01 | 13,22 | 7370,28 | 1,63 | 4520,01 | 8,3 | 4627,333 | 5090,066 | 390,85 | 384,29 |
| 3-4 | 219*6 | 547,07 | 3114,8 | 13,59 | 7434,68 | 2,39 | 3114,8 | 7,93 | 4338,2651 | 4772,092 | 384,29 | 378,03 |
| 4-5 | 219*6 | 309,45 | 3087,9 | 14,28 | 4418,95 | 1,43 | 3087,9 | 7,24 | 2240,418 | 2464,46 | 378,03 | 374,75 |
| 5-6 | 219*6 | 114,95 | 2883,04 | 16,15 | 1856,44 | 0,64 | 2883,04 | 5,37 | 617,2815 | 679,0097 | 374,75 | 373,85 |
| 6-Х | 159*4,5 | 64,01 | 1477,83 | 17,73 | 1134,90 | 0,77 | 1477,83 | 3,79 | 242,5979 | 266,8577 | 373,85 | 373,49 |
| 7-Х | 133*4 | 297,22 | -2910,55 | 15,81 | -4699,05 | 1,61 | -2910,55 | 5,71 | -1697,1262 | 1866,839 | 387,06 | 384,64 |
| 8-7 | 133*4 | 416,72 | -2937,46 | 15,22 | -6342,48 | 2,16 | -2937,46 | 6,3 | -2625,336 | 2887,87 | 390,77 | 387,06 |
| 9-8 | 159*4,5 | 391,18 | -2955,97 | 14,68 | -5742,52 | 1,94 | -2955,97 | 6,84 | -2675,6712 | 2943,238 | 394,52 | 390,77 |
| 10-9 | 219*6 | 356,43 | -4516,87 | 13,81 | -4922,30 | 1,09 | -4516,87 | 7,71 | -2748,0753 | 3022,883 | 398,33 | 394,52 |
| 1-10 | 219*6 | -4538,52 | 13,34 | -1974,32 | 0,44 | -4538,52 | 8,18 | -1210,64 | 1331,704 | 398,33 | ||
| 30,75 | 8606,07 | 16,32 | 5,19 |
Полученный увязочный круговой расход вводится в кольца и производится окончательный расчёт. После введения кругового расхода ошибка в кольце уменьшилась до 5,19%, что приемлемо. Этим заканчивается расчёт кольца.
Рассчитываем величину давления в каждом узле кольца при нормальном режиме работы (см. табл. 4.8.)
Производится расчет тупиковых участков сети.Результаты расчета сводятся в таблице 4.9. Вычисляются значение давлений в кольцевых точках ответвлений:
Расчет можно считать удовлетворительным, т.к. при авариных ситуациях для этих потребителей несколько будет большим значение обеспеченности. На этом гидравлический расчет газовой среднего давления заканчивается. Таблица 4.9
Расчет тупиковых участков (ответвлений)
| № участка | Qот, м3/ч | Длина участка L, м | Диаметр dнXS, мм | δр2/L, кПа2/м | 1,1*δр2, кПа2 | Давление на участке, кПа | |
| В начале Рн | В конце Рк | ||||||
| 2-1′ | 48,28 | 68,58 | 108*4 | 102,07 | 7700,00 | 390,26 | |
| 3-2′ | 3262,61 | 34,44 | 89*3 | 182,25 | 6904,41 | 390,85 | 381,92 |
| 4-3′ | 38,16 | 76*3 | 151,15 | 6344,51 | 384,29 | 375,94 | |
| 5-4′ | 426,96 | 265,25 | 70*3 | 19,95 | 5819,58 | 378,03 | 370,25 |
| 6-5′ | 3262,61 | 43,19 | 70*3 | 138,49 | 6579,57 | 387,06 | 378,46 |
| 7-6′ | 51,7 | 76*3 | 121,28 | 6897,24 | 390,77 | 381,84 | |
| 8-7′ | 48,28 | 59,83 | 89*3 | 109,72 | 7221,00 | 394,52 | 385,26 |
| 9-8′ | 2097,77 | 335,37 | 89*3 | 20,48 | 7553,51 | 398,33 | 388,73 |
| 10-9′ | 43,17 | 28,72 | 108*4 | 243,73 | 7700,00 | 400,00 | 390,26 |
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
