Выбор и обоснование системы газоснабжения.
Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений. На выбор системы газоснабжения города оказывает влияние ряд факторов. Это прежде всего :размер газифицируемой территории, особенности ее планировки, плотность населения, число и характер потребителей газа, наличие естественных и искусственных препятствий для прокладки газопроводов (рек, дамб, оврагов, железнодорожных путей, подземных сооружений и т.п.).При проектировании системы газоснабжения разрабатывают ряд вариантов и производят их технико-экономическое сравнение. Для строительства применяют наивыгоднейший вариант.
В зависимости от максимального давления газа городские газопроводы разделяют на следующие группы:
* высокого давления 1 категории с давлением от 0,6 до 1,2 МПа;
* среднего давления от 5 кПа до 0.3 МПа;
* низкого давления до 5 кПа;
Газопроводы высокого и среднего давления служат для питания городских распределительных сетей среднего и низкого давления. По ним идет основная масса газа ко всем потребителям города. Эти газопроводы являются основными артериями, питающими город газом. Их выполняют в виде колец, полу колец иди лучей. Газ в газопроводы высокого и среднего давления подается от газораспределительных станций (ГРС).
Современные системы городских газовых сетей имеют иерархическую систему построения, которая увязывается с приведённой выше классификацией газопроводов по давлению. Верхний уровень составляют газопроводы высокого давления первой и второй категории, нижний газопроводы низкого давления. Давление газа при переходе с высокого уровня на более низкий постепенно снижается. Это осуществляется с помощью регуляторов давления, установленных на ГРП.
|
|
По числу ступеней давления, применяемых в городских газовых сетях, они подразделяются на:
* двухступенчатые, состоящие из сетей высокого или среднего давления и низкого давления;
* трёхступенчатые, включающие газопроводы высокого, среднего и низкого давления;
* многоступенчатые, в которых газ подаётся по газопроводам высокого (1 и 2 категорий) давления, среднего и низкого давления.
Выбор системы газоснабжения в городе зависит от характера потребителей газа, которым нужен газ соответствующего давления, а также от протяженности и нагрузки газопроводов. Чем разнообразнее потребители газа и чем большую протяженность и нагрузку имеют газопроводы, тем сложнее будет система газоснабжения.
В большинстве случаев для городов с населением до 500 тысяч человек наиболее экономически целесообразной является двухступенчатая система. Для больших городов с населением более 1000000 человек и наличием крупных промпредприятии предпочтительной является трёх или многоступенчатая системы.
|
|
Определение оптимального числа ГРС и ГРП.
8.1 Определение числа ГРС.
Газораспределительные станции стоят во главе систем газоснабжения. Через них идёт питание кольцевых газопроводов высокого или среднего давления. К ГРС газ поступает из магистральных газопроводов под давлением 6 ¸ 7 МПа. На ГРС давление газа снижается до высокого или среднего. Кроме того, на ГРС газ приобретает специфический запах. Его одоризируют. Здесь газ также подвергается дополнительной очистке от механических примесей и подсушивается.
Выбор оптимального числа ГРС для города является одним из важнейших вопросов. С увеличением числа ГРС уменьшаются нагрузки и радиус действия городских магистралей, что приводит к уменьшению их диаметров и снижению затрат на металл. Однако увеличение числа ГРС увеличивает затраты на их сооружение и строительство магистральных газопроводов, подводящих газ к ГРС, увеличиваются эксплуатационные расходы за счет содержания обслуживающего персонала ГРС.
При определении числа ГРС можно ориентироваться на следующее:
|
|
* для небольших городов и посёлков с населением до 100 ¸ 120 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с одной ГРС;
* для городов с населением 200 ¸ 300 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с двумя и тремя ГРС;
* для городов с населением более 300 тысяч человек наиболее экономичными являются системы с тремя ГРС.
ГРС, как правило, располагаются за городской чертой. Если число ГРС более одной, то они располагаются с разных сторон города. ГРС соединяются как правило двумя нитками газопроводов, что обеспечивает более высокую надёжность газоснабжения города. Очень крупные потребители газа ( ТЭЦ, промпредприятия, металлургические заводы и т. п. ) питаются непосредственно от ГРС.
8.2 Определение оптимального числа ГРП.
Газорегуляторные пункты стоят во главе распределительных газовых сетей низкого давления, питающих газом жилые дома. Оптимальное число ГРП определяется из соотношения
n ОПТ = V ЧАС / V ОПТ (шт),
где V час - часовой расход газа на жилые дома, м3/ч.;
V ОПТ - оптимальный расход газа через ГРП, м3/ч.
Для определения V ОПТ необходимо вначале определить оптимальный радиус действия ГРП, который должен находиться в пределах 400 ¸ 800 метров. Этот радиус определяется по формуле:
|
|
R ОПТ = 249 • (DP0,081 / j0,245 • (m • e)0,143) (м),
где DP - расчетный перепад давления в сетях низкого давления (1000 ¸ 1200 Па);
j - коэффициент плотностей сетей низкого давления, 1/м;
j = 0,0075 + 0,003 • m / 100 (1/м),
m - плотность населения по району действия ГРП, чел/га;
e - удельный часовой расход газа на одного человека, м3/чел.ч, который задаётся или вычисляется, если известно количество жителей (N), потребляющих газ, и известно количество газа (V), потребляемого ими в час
e = V / N (м3/чел. ч)
Оптимальный расход газа через ГРП определяется из соотношения:
V ОПТ = m • e • R ОПТ 2/ 5000
Полученное оптимальное число ГРП используют при конструировании газовых сетей низкого давления. Сетевые ГРП размещают, как правило, в центре газифицируемой территории так, чтобы все потребители газа были расположены от ГРП примерно на одинаковых расстояниях. Максимальное удаление ГРП от проектируемых магистральных газопроводов высокого или среднего давления должно составлять 50 ¸ 100 метров.
j = 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),
Откорректируем V К ЧАС в соответствие с полученным числом ГРП:
V К ЧАС = n ОПТ • V ОПТ (м3 / ч),
V К ЧАС = 2 • 1883,52 = 3767,04 (м3 / ч).
Типовые схемы ГРП и ГРУ.
Газорегуляторные пункты (ГРП) размещают в отдельно стоящих зданиях из кирпича или железобетонных блоков. Размещение ГРП в населенных пунктах регламентируется СНиП [2]. На промышленных предприятиях ГРП размещаются на местах вводов газопроводов на их территорию.
Здание ГРП имеет 4 отдельных помещения (рис. 8.1) [10] :
* основное помещение 2, где размещается все газо-регулирующее оборудование;
* помещение 3 для контрольно-измерительных приборов;
* помещение 4 для отопительного оборудования с газовым котлом;
* помещение 1 для вводного и выводного газопровода и ручного регулирования давления газа.
В типовом ГРП, изображенном на рис. 8.1 [10] , можно выделить следующие узлы:
* узел ввода-вывода газа с байпасом 7 для ручного регулирования давления газа после ГРП;
* узел механической очистки газа с фильтром 1;
* узел регулирования давления газа с регулятором 2 и предохранительно-запорным клапаном 3;
* узел измерения расхода газа с диафрагмой 6 или счётчиком газа.
В помещении для контрольно-измерительных приборов размещаются самопишущие манометры, измеряющие давление газа до и после ГРП, расходомер газа, дифманометр, измеряющий перепад давления на фильтре. В основном помещении ГРП устанавливаются показывающие манометры, измеряющие давление газа до и после ГРП; термометры расширения, измеряющие температуру газа на вводе газа в ГРП и после узла измерения расхода газа.
Аксонометрическая схема газопроводов ГРП изображена на рис. 8.2. [ ] На схеме в условных изображениях в соответствии с ГОСТ 21.609-83 показаны трубопроводы, запорная арматура, регуляторы (2), предохранительно-запорные клапана (З), фильтр (1), гидроэатвор (5), свечи для сброса газа в атмосферу (10,9,8), диафрагма (6) и байпас (7).
Газопровод от городской сети среднего или высокого давления подходит к ГРП под землёй. Пройдя фундамент, газопровод поднимается в помещение (1). Аналогично отводится газ из ГРП. На вводе и выводе газа в ГРП на газопроводе устанавливается изолирующие фланцы (11).
Газ высокого иди среднего давления проходит в ГРП очистку от механических примесей в фильтре (1). После фильтра газ направляется к линии регулирования. Здесь давление газа снижается до необходимого и поддерживается постоянным с помощью регулятора (2). Предохранительно-запорный клапан (3) закрывает линию регулирования в случаях повышения и понижения давления газа после регулятора более допустимых пределов. Верхний предел срабатывания клапана составляет 120 % от давления, поддерживаемого регулятором давления. Нижний предел настройки клапана для газопроводов низкого давления составляет 300 - 3000 Па; для газопроводов среднего давления - 0,003 - 0,03 МПа.
Предохранительно-сбросной клапан (ПСК) (4) защищает газовую сеть после ГРП от кратковременного повышения давления в пределах 110 % от величины давления, поддерживаемого регулятором давления. При срабатывании ПСК избыток газа выбрасывается в атмосферу через газопровод безопасности (9).
В помещении ГРП необходимо поддерживать положительную температуру воздуха не менее 10 °С. Для этого ГРП оборудуется местной системой отопления или подключается к системе отопления одного из ближайших зданий.
Для вентиляции ГРП на крыше устанавливается дефлектор, обеспечивающий трёхкратный воздухообмен в основном помещении ГРП. Входная дверь в основное помещение ГРП в нижней её части должна иметь щели для прохода воздуха.
Освещение ГРП чаще всего выполняется наружным путем установки источников направленного света на окнах ГРП. Можно выполнять освещение ГРП во взрывобезопасном исполнении. В любом случае включение освещения ГРП должно осуществляться снаружи.
Возле здания ГРП оборудуется грозозащита и заземляющий контур.
9.2 Газорегуляторные установки.
Газорегуляторные установки (ГРУ) по своим задачам и принципу работы не отличаются от ГРП. Основное их отличие от ГРП заключается в том, что ГРУ можно размещать непосредственно в тех помещениях, где используется газ, или где-то рядом, обеспечивая свободный доступ к ГРУ. Отдельных зданий для ГРУ не строят. ГРУ обносят заградительной сеткой и вывешивают возле ее предупредительные плакаты. ГРУ, как правило, сооружаются в производственных цехах, в котельных, у коммунально-бытовых потребителей газа. ГРУ могут выполняться в металлических шкафах, которые укрепляются на наружных стенах производственных зданий. Правила размещения ГРУ регламентируются СНиП [2].
На рис. 8.3 [10] изображена аксонометрическая схема типового ГРУ. Здесь приняты следующие обозначения :
1. фильтр для механической очистки газа;
2. стальные задвижки;
3. предохранительно-запорный клапан;
4. регулятор давления;
5.6.чугунные задвижки;
7. предохранительно-сбросной клапан;
8. расходомер газа;
9. самопишущие манометры;
10. показывающие манометры;
11. дифференциальный манометр на фильтре;
12. термометры расширения;
13. футляры;
14. диафрагма;
15. стальные вентили;
16. трехходовые краны;
17. пробковые краны на импульсных линиях;
18.19. пробковые краны.
К помещению, где расположено ГРУ, с точки зрения вентиляции и освещения предъявляются те же требования, что и для ГРП.
10. Выбор оборудования газорегуляторных пунктов и установок.
Выбор оборудования ГРП и ГРУ начинается с определения типа регулятора давления газа. После выбора регулятора давления определяются типы предохранительно-запорных и предохранительно-сбросных клапанов. Далее подбирается фильтр для очистки газа, а затем запорная арматура и контрольно-измерительные приборы.
10.1 Выбор регулятора давления.
Регулятор давления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого кол-во газа и поддерживать постоянное давление его независимо от расхода.
Расчётное уравнение для определения пропускной способности регулятора давления выбираются в зависимости от характера истечения газа через регулирующий орган.
При докритическом истечении, когда скорость газа при проходе через клапан регулятора не превышает скорость звука, расчётное уравнение записывается в виде
V Р = 5260 • K V • e • Ö D P • P1 / r О • T • Z
При сверх критическом давлении, когда скорость газа в клапане регулятора давления превышает скорость звука, расчётное уравнение имеет вид:
V Р = 5260 • K V • e КР • P1 • Ö ( D P / P1 ) КР/ r О • T • Z
В формулах:
K V - коэффициент пропускной способности регулятора давления;
e - коэффициент, учитывающий неточность исходной модели для уравнений;
e = 1 - 0,46 • ( D P / P1 )
e КР = 1 - 0,46 • ( D P / P1 ) КР
D P - перепад давлений в линии регулирования, МПа:
D P = P1 - P2 - D P КР , (МПа),
где P1 - абсолютное давление газа перед ГРП или ГРУ, МПа;
P2 - абсолютное давление газа после ГРП или ГРУ, МПа;
P 1 = 0,15 + 0,1 = 0,25 (МПа),
P 2 = 0,005 + 0,1 = 0,105 (МПа),
D P - потери давлении газа в линии регулирования, обычно равные 0,007 МПа;
( D P / P1) КР = 0,5
e КР = 1 - 0,46 • 0,5 = 0,77
r О = 0, 73 -плотность газа при нормальном давлении, кг/м3;
Т - абсолютная температура газа равная 283 К;
Z - коэффициент, учитывающий отклонение свойств газа от свойств идеального газа (при Р1 £ 1,2 МПа Z = 1).
Расчётный расход V Р должен быть больше оптимального расхода газа через ГРП на 15,20%, то есть:
V Р = (1,15 ¸ 1,2) • V ОПТ (м3/ч.),
V Р = 1,2 • 1883,52 = 2260,224 (м3/ч.),
Определить режим истечения газа через клапан регулятора можно по соотношению
Р2 / Р1 = 0,105 / 0,25 = 0,42
Если Р2 / Р1 ³ 0 , 5 , то течение газа будет докритическим и поэтому следует применять уравнение первое.
Так как Р2 / Р1 < 0 , 5 , то течение газа будет сверхкритическим и поэтому следует применять уравнение второе.
Из вышеуказанных уравнений для определения типа регулятора определяем его коэффициент пропускной способности K V.
K V = V Р / [ 5260 • e КР • P1 • Ö ( ( D P / P1 ) КР/ r О • T • Z)]
K V = 2260,224 / [ 5260 • 0,77 • 0,25 • Ö (0,5/ 0,73 • 283 • 1)] = 45,37
Определив K V по таблице 9.1 [ ] выбираем тип регулятора с K V ближайшим большим значением, чем получен по расчёту.
По расчёту получен K V = 45,37 Ближайший К V в таблице равен 50 и относится к регулятору РДУ-50. Следовательно, этот регулятор следует установить в ГРП.
10.2 Выбор предохранительно-запорного клапана.
Промышленность выпускает два типа ПЗК: ПКН и ПКВ. Первый следует применять в случаях, когда после ГРП или ГРУ поддерживается низкое давление, второй - среднее. Габариты и тип клапана определяются типом регулятора давления. ПЗК обычно выбирают с таким же условным диаметром, как и регулятор.
Определен тип регулятора РДУК-50. Этот регулятор имеет условный диаметр 50 мм. Следовательно, ПЗК будет или ПКН-50.
10.3 Выбор предохранительно-сбросного клапана.
Предохранительно-сбросной клапан подбирается по пропускной способности регулятора давления. Пропускная способность ПСК должна составлять не менее 10 % от пропускной способности регулятора давления или не менее пропускной способности наибольшего из клапанов. Выбираем ПСК-50Н/0,05.
10.4 Выбор фильтра.
Задачей фильтра в ГРП или ГРУ является отчистка от механических примесей. При этом фильтр должен пропускать весь газовый поток, не превышая допустимую потерю давления на себе в размере 10000 Па.
Промышленность выпускает два вида газовых фильтров: кассетные с литым корпусом типа ФВ-100 и ФВ-200; кассетные со сварным корпусом типа ФГ7-50-6; ФГ9-50-12; ФГ15-100-6; ФГ19-10-12; ФГ36-200-6; ФГ46-200-12; ФГ80-300-6; ФГ100-300-12.
Первый тип фильтров предназначен для небольших до 3800 м3/ч расходов газа. Второй тип фильтров предназначен для пропуска больших расходов газа. Число после ФГ означает пропускную способность фильтра в тысячах кубических метров в час.
Для подбора фильтра необходимо определить перепад давления газа на нем при расчетном расходе газа через ГРП или ГРУ.
Для фильтров этот перепад давления определяют по формуле:
D Р = 0,1 • D Р ГР • ( V Р / V ГР )2 • r О / Р1 (Па),
где D Р ГР - паспортное значение перепада давления газа на фильтре, Па;
V ГР - паспортное значение пропускной способности фильтра, м3/ч;
r О - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3;
Р1 - абсолютное давление газа перед фильтром, МПа;
V Р - расчетный расход газа через ГРП иди ГРУ, м3/ч.
D Р ГР = 10000 (Па), V ГР = 7000 (м3/ч), r О = 0,73 (кг/м3),
За исходный возьмем фильтр ФГ 7 - 50 - 6
D Р = 0,1 • 10000 • (2260,224 / 7000)2 • 0,73 / 0,25 = 304,43 (Па),
Перепад для фильтра ГРП не превышает допустимого значения 10000 Па , следовательно
выбран фильтр ФГ 7 - 50 - 6.
10.5 Выбор запорной арматуры.
Запорная арматура (задвижки, вентили, пробковые краны), применяются в ГРП и ГРУ должна быть рассчитана на газовую среду. Главными критериями при выборе запорной арматуры являются условный диаметр DУ и исполнительное давление РУ.
Задвижки применяются как с выдвижными, так и с не выдвижными шпинделем. Первые предпочтительней для надземной установки, вторые - для подземной.
Вентили применяют в тех случаях, когда повышенной потерей давления можно пренебречь, например, на импульсных линиях.
Пробковые краны имеют значительно меньшее гидравлическое сопротивление, чем вентили. Их различают по затяжке конической пробки на натяжные и сальниковые, а по методу присоединения к трубам - на муфтовые и фланцевые.
Материалом для изготовления запорной арматуры служат: углеродистая сталь, легированная сталь, серый и ковкий чугун, латунь и бронза.
Запорная арматура из серого чугуна применяется при рабочем давлении газа не более 0,6 МПа. Стальная, латунная и бронзовая при давлении до 1,6 МПа. Рабочая температура для чугунной и бронзовой арматуры должна быть не ниже -35 С, для стальной не менее -40 С.
На входе газа в ГРП следует применять стальную арматуру, или арматуру из ковкого чугуна. На выходе из ГРП при низком давлении можно применять арматуру из серого чугуна. Она дешевле стальной.
Условный диаметр задвижек в ГРП должен соответствовать диаметру газопроводов на входе и выходе газа. Условный диаметр вентилей и кранов на импульсных линиях ГРП или ГРУ рекомендуется выбирать равным 20 мм или 15 мм.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 298; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!