Гидравлический расчёт газовых сетей

Основные характеристики газовых сетей Газовые сети бывают 2-х типов: разветвлённые и кольцевые. У разветвлённых сетей газ поступает к узлу потребления по одному участку (направлению), поэтому они являются тупиковыми сетями.

Повысить надёжность разветвлённой сети можно путём их кольцевания. Кольцевые сети состоят из замкнутых контуров, в результате чего газ может поступать к потребителям по двум или нескольким линиям, т. е. Потребители имеют двустороннее или многостороннее питание.

Надёжность кольцевой сети по сравнению с разветвлённой значительно выше, так как она имеет резервирующие элементы — замыкающие участки.

Надёжность газоснабжения потребителей будет выше, чем надёжность элементов сети, по которым газ в расчётном режиме последовательно двигается к потребителям. При отказе элемента в расчётном пути газа к потребителю возникает другой путь движения газа через резервирующий элемент.

Следовательно, надёжность кольцевой сети будет выше надёжности элементов, из которых она состоит.

Ещё одна немаловажная деталь у кольцевых сетей можно наметить бесчисленное количество вариантов распределения транзитных расходов. В общем случае транзитный расход для любого участка будет равен сумме всех узловых расходов, расположенных за этим участком.

Учитывая, что кольцевые газопроводы проектируют исключительно для того, чтобы обеспечить надёжностью работу сети, при распределении транзитных расходов следует руководствоваться принципом максимальной надёжности сети. Исходя из этого принципа, наилучшим будет решение, допускающее взаимозаменяемость отдельных участков. В этом случае нагрузка участка, вышедшего из строя, можно передать на соседние участки с наименьшими нагрузками работы сети.

Изменение работы какого-либо участка кольцевой сети приведёт к перераспределению расходов у всех остальных участков, так как ветви кольцевой сети включены параллельно. Кроме того, изменится и давление в точке питания сети.

Расчёт кольцевых сетей В практике проектирования применяют следующую методику расчёта кольцевых сетей:

на основании известных количеств потребляемого газа и заданной схемы газопроводов вычисляют сосредоточенные и удельные путевые расходы для всех контуров питания потребителей;

определяют путевые расходы для всех участков сети;

задают начальное распределение потоков в сети. Как уже отмечалось, в основе распределения потоков лежат требования надёжности, которые определяют выбор направлений движения газа по участкам сети, а также транзитные расходы.

Из закольцованной сети выбирают главные замкнутые контуры, по которым направляют основные транзитные расходы. По участкам, представляющим внутренние пересечение этих контуров, транзитные потоки не направляют. Головные участки, примыкающие к точкам питания должны быть взаимозаменяемыми, а их расчётные расходы примерно одинаковыми. Точки питания главных контуров выбирают так, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путем, а точки их встречи располагались диаметрально противоположно потокам питания. Такой принцип построения системы выдерживать удаётся не всегда, особенно для несимметричных систем. Целесообразно чтобы один из них объединял точки питания сети.

определяют расчётные расходы газа для всех участков сети; исходя из заданного перепада давления в сети, прежде всего, подбирают диаметры главных контуров. Каждое кольцо этих контуров проектируют постоянного диаметра или из диаметров, близких по размерам, проверяя при этом полноту использования расчётного перепада от точки питания до точки встречи потоков. Остальные участки рассчитывают на полное использование заданного перепада в сети. Потери давления на местных сопротивлениях обычно оценивают примерно в 10% линейных потерь. Выбор диаметров является предварительным гидравлическим расчётом;

производят окончательный расчёт сети, т. е. Её гидравлическую увязку. Алгебраическая сумма всех перепадов давлений в замкнутом контуре равна нулю. В результате получают окончательное распределение потоков.

Задача гидравлического расчёта газопроводов сводится к выбору их диаметров в зависимости от величины расчётных расходов и допустимой потери давления.

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.

Газорегуляторные пункты.

Назначение, классификация и оборудование.

Газовое топливо должно подаваться потребителям под определенным давлением в зависимости от условий его использования. Газосбытовая организация обязана обеспечивать требуемое давление в газораспределительных сетях и на входе у потребителей. ГРП предназначены для снижения давления газа, поступающего к потребителю, до необходимого и автоматического поддержания его постоянным независимо от расхода газа и колебания его давления до ГРП. Кроме того, на ГРП осуществляют очистку газа от механических примесей, контроль за входным и выходным давлением и температурой газа, учет расхода, предохранение от возможного повышения или понижения давления газа в контролируемой точке газопровода сверх допустимых пределов.

В зависимости от входного давления различают ГРП среднего (до 0,3 МПа) и высокого давления (от 0,3 МПа). По значению ГРП могут быть общегородскими, районными, квартальными объектовыми.

В соответствии с назначением в состав ГРП входят следующие элементы:

• 1) регулятор давления (РД), понижающий давление газа и поддерживающий его на заданном уровне независимо от расхода газа и изменения входного давления;
• 2) предохранительное запорное устройство (ПЗУ), прекращающее передачу газа при повышении или понижении давления после регулятора сверх заданного;
• 3) предохранительное сбросное устройство (ПСУ), сбрасывающее излишки газа из газопровода после регулятора, чтобы давление газа не превысило заданного;
• 4) фильтр для очистки газа от механических примесей;,
• 5) контрольно-измерительные приборы (КИП) для измерения давления (манометры), перепада давления на фильтре (дифманометры), учета расхода газа (расходомеры), температуры газа (термометры).
• 6) импульсный и сбросной трубопроводы;
• 7) запорные устройства (задвижки, краны);
• 8) обводной газопровод (байпас) для снабжения газом потребителей в период ревизии и ремонта.

На байпасе следует предусматривать установку последовательно двух отключающих устройств.

Для ГРП с входным давлением более 0,6 МПа и пропускной способностью более 5000 м /ч вместо байпаса можно устраивать дополнительную резервную нитку. Диаметр байпаса должен быть не менее диаметра седла.

При компоновке оборудования ГРП необходимо обеспечивать возможность доступа к оборудованию для монтажа, обслуживания и ремонта. Расстояние между параллельными рядами оборудования в свету может быть не менее 0,4 м, ширина основного прохода в помещении ГРП и со стороны обслуживания ГРУ — не менее 0,8 м. При размещении оборудования на высоте более 1,5 необходимо устраивать площадки с лестницами, огражденными перилами.

Установка арматуры, оборудования, а также устройство фланцевых и резьбовых соединений в каналах не допускается. При проходе газопроводов и других инженерных коммуникаций через наружные стены не допускается. При проходе газопроводов и других инженерных коммуникаций через наружные стены и фундаменты ГРП следует тщательно уплотнять пространство между футляром и стеной на всю толщину пересекаемой конструкции. На подземных вводах необходимо предусматривать конструктивные решения по защите газопроводов от повреждений при осадке здания.

При монтаже газопроводов в ГРП можно использовать только гнутые или крутоизогнутые штампованные отводы.

В ГРП следует предусматривать продувочные и сбросные трубопроводы. Эти трубопроводы необходимо выводить наружу места, обеспечивающие безопасные условия для рассеяния газа, но не менее чем на 1 м выше карниза здания. Условный диаметр продувочного трубопровода должен быть не менее 20 мм; сбросного, отводящего газ от ПСК, — равен, но не менее 20 мм. Допускается объединять продувочные газопроводы одинакового давления в общий продувочный трубопровод. Продувочные и сбросные трубопроводы должны иметь минимальное число поворотов. На концах трубопроводов следует предусматривать устройства, исключающие попадание в них атмосферных осадков.