Конструктивный расчёт общезаводского газопровода

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчетных часовых расходов

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

3. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

4. Гидравлический расчет газопровода среднего давления от ввода до ГРП ( с подбором фильтров и регуляторов давления)

4.1 Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП)

4.2 Выбор фильтров и определение давления газа р1 перед регулятором давления РД

4.3 Выбор регулятора давления для ГРП

Заключение

Список справочных и нормативных материалов

Введение

Требуется произвести конструктивный расчёт общезаводского газопровода, определив диаметры труб на каждом участке. От газопровода осуществляется газоснабжение пяти производственных цехов завода, работающих в три смены и питающихся газом от центрального заводского ГРП. В систему газоснабжения входит также обеспечение газом от ГРП коммунально-бытовых потребителей с расходом В_к/б, нм³ газа в год, подача газа среднего давления (не менее 0,1 ати) с отводом перед регулятором давления общезаводского ГРП на отопительную котельную. Расход газа на котельную составляет B_от, нм³ за отопительный сезон.

Значения В_к/б , В_от, а также В₁, В₂, В₃, В₄ и В₅ часовых зимних расходов газа цехами приведены в исх. данных. В этой же таблице заданы начальное давление газа, давление его в месте отвода к наиболее удалённому цеху. Указаны вид газа и количество местных сопротивлений для каждого участка межцехового газопровода.

газопровод фильтр давление гидравлический

Исходные данные

Годовой расход газа на отопление, 106 нм3	6
Годовой расход газа на к/быт. нужды, 106 нм3	3
Производственный максимально-часовой расход газа зимой по участкам, нм3/час: В1 В2 В3 В4 В5	70 700 400 100 1700
Длина участка , м: I II III IV V До РД	8 16 21 24 14 400
Количество поворотов на участке: I II III IV V До РД	1 - 2 1 2 3
Количество конденсатоотводов на участке: I II III До РД	1 - 1 1
Количество задвижек на участке: V До РД	2 5
Давление газа на вводе, ати	2,1
Давление у последнего цеха, мм.вод.ст	60
Вид газа	Дашава (0,73кг/м3 )
Количество фильтров: До РД	1
Количество предохранительных клапанов: До РД	1
Количество счётчиков или диафрагм: До РД	1

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчётных часовых расходов

Для определения суммарного годового расхода газа в целом по объекту газоснабжения нужно подсчитать также годовой расход газа на производственные нужды. Такой расход подсчитывается исходя из заданных зимних и летних часовых расходов газа цехами и числа часов их работы в каждом месяце года. Расчет выполняем в соответствии с таблицей 1.

Часовой расход газа на производство в зимние месяцы[1]

Часовой расход газа в летние месяцы(май-август) [1]

Таблица1 Расход газа по цехам (в пятидневной рабочей неделе)

Месяцы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Кол-во рабочих дней	21	20	22	22	20	22	22	22	22	22	21	21
Кол-во рабочих часов	504	480	528	528	480	528	528	528	528	528	504	504
Расход газа, нм	1.497	1.426	1.568	1.497	0.451	0.496	0.496	0.496	1.568	1.568	1.497	1.497

Всего рабочих дней-257, всего рабочих часов-6168.

Расчётный расход газа по месяцам на производственные нужды:

январь: нм³/час;

февраль:нм³/час;

март:нм³/час;

апрель:нм³/час;

май:нм³/час;

июнь:нм³/час;

июль:нм³/час;

август:нм³/час;

сентябрь:нм³/час;

октябрь:нм³/час;

ноябрь:нм³/час;

декабрь:нм³/час;

Годовой расход газа на производственные нужды по цехам, [1]:

Суммарный расход газа по объекту, [1]:

Расчётный расход газа по месяцам на коммунально-бытовые (к/б) нужды и отопление определяем в соответствии с данными таблицы 2 .

Таблица 2 Распределение по месяцам годового количества газа, расходуемого на отопление и коммунально-бытовые нужды включая горячее водоснабжение)

Месяцы года	Р-сть	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	всего
На отоп-е	% нм	19.2	16	14.2	9.1	2.4	1.1	1.0	0.9	1.9	7.7	12	14.5	100
На к/б нужды	% нм	11.1	11.1	10.9	9	6.7	5.3	5	4.7	5.6	8.2	10.7	11.7	100

Расход газа по месяцам на коммунально-бытовые (к/б) нужды:

нм³;

нм³

нм³

нм³

нм³

нм³

нм³

нм³

нм³

нм³

нм³

нм³

Расчётный расход газа по месяцам на отопление,

нм³;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

нм³ ;

Таблица3 суммарный расход газа объектом газоснабжения по месяцам, нм³

Группа потребителей	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	за год
Bот	1.152	0.96	0.852	0.546	0.144	0.066	0.06	0.054	0.114	0.462	0.72	0.87	6
Bкб	0.333	0.333	0.327	0.27	0.201	0.159	0.15	0.141	0.168	0.246	0.321	0.351	3
Bпр	1.497	1.426	1.568	1.497	0.451	0.496	0.496	0.496	1.568	1.568	1.497	1.497	14.129
Bобщ	2.982	2.719	2.747	2.313	0.796	0.721	0.706	0.691	1.85	2.276	2.538	2.718	23.129

На основании таблицы 3 строим годовой график расхода газа объектом газоснабжения (рис.1)

Рис.1 Годовой график расхода газа

Пользуясь данными таблицы 3 определяем расчетный максимально-часовой расход газа в зимний и летний период.

Максимально-часовой расход газа на отоплении рассчитывается для самых холодных зимних суток года

;

- месячный расход газа на отопление для месяца максимального расхода газа;

- средняя температура внутри отапливаемого помещения, =18 ⁰С;

- число дней в месяце (январь), n=31;

- минимальная рассматриваемая температура наружного воздуха для данного зимнего месяца, =-24 ⁰С;

- средняя температура наружного воздуха в расчетном месяце, =-7 ⁰С;

Минимальный расчётный часовой расход газа на отопление, [1]:

;

Максимально-часовой расход газа зимой на к/б нужды, [1]:

, где:

- месячный расход газа соответственно на к/б нужды для месяца максимального расхода газа (из табл.3);

- число дней в месяце (январь), n=31;

- коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели;

- коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах зимних суток;

Минимальный расчётный часовой расход газа на к/б нужды, [1]:

где:

- месячный расход газа на к/б нужды для месяца минимального расхода газа (из табл.3);

- число дней в месяце (август), n=31;

- коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели (суббота);

- коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах летних суток.

Результаты расчета сводим в таблицу 4:

Таблица 4 Сводная таблица расхода газа по объекту

Категория расхода	Единица измерения	Отопление	К/б нужды	Про-ство	Всего
1. Годовой	нм3/год	6	3	14.129	23.129
2. Месячный	нм3/мес
максимальный		1.152	0.351	1.568	2.982
минимальный		0.054	0.141	0.451	0.691
3. Часовой	нм3/час
максимальный		2601.3	1555	2970	7126.3
минимальный		0	4.1	940	944.1

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

Составляем схему расположения ГРП и газопровода на основании исходных данных задания, на которую впоследствии нанесем полученные в ходе расчета диаметры участков. На схеме указываем территорию завода, расположение цехов, промразводки, каналы и другие подземные сооружения, присоединяемые к системе заводского газоснабжения коммунальные и коммунально-бытовые потребители газа (столовые, ясли, школы и т.п.). На основании этого производим правильный выбор места ввода газа на территорию промышленного предприятия, определяем необходимость и месторасположение центральных и цеховых ГРП, сгруппировываем для присоединения к ним потребителей газа, выбираем трассу общезаводского газопровода, размещаем на ней водоотделители, задвижки и т.п. Система газопровода тупиковая, низкого давления.

Определяем часовое количество газа, проходящее через рассматриваемое сечение. Участок до ГРП рассчитывается с запасом в 25%, имея ввиду перспективу увеличения потребления газа, в связи с этим

V_доРД= нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч;

Сводная таблица 3 для построения расчётной схемы:

Таблица 3

Участок	Расход, нм3/ч	Длина, м
до РД	8907,88	400
1	2970	8
2	2900	16
3	2200	21
4	1800	24
5	1700	14

По результатам расчетов и в соответствии с исходными данными строим расчетную схему рис. 2.



Рис.2 Форма расчетной схемы

3. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

Из расчетной схемы видно, что расчетный расход газа V_{до ГРП} убывает в направлении от первого к последнему рассматриваемому участку. Соответственно, диаметр участков должен либо уменьшаться (при сохранении задаваемой скорости газа) или оставаться неизменным. Во втором случае будет наблюдаться уменьшение скорости газа по его ходу к последнему расчетному участку.

Расчет участков газопровода после ГРП сводиться к подбору их диаметров с тем, чтобы при этом наиболее полно выполнялись условия:

а) значение всех участков после ГРП не должно превышать ;

б) общий перепад давления должен, по возможности, равномерно распределяться между отдельными участками межцехового газопровода и

в) диаметры смежных участков нужно уменьшать в направлении от ГРП (без значительных скачков).

Имея таблицы (см. Н. Л. Стаскевич "Справочное руководство по газоснабжению", стр.554-574, I960) и задаваясь разными диаметрами при расходе , величина которого выбирается из схемы рис.2 для соответствующих участков, находят для каждого из участков значения h. В качестве L следует брать не фактическую длину расчетного участка Lф, а приведенную Lпр :

где - приведенная длина рассчитываемого участка газопровода, м, определенная с учетом местных сопротивлений на этих участках, (здесь, в свою очередь,

,

-фактическая длина участка, -сумма коэффициентов местного сопротивления.

Значения берем из таблицы 6,[1]. Далее находим .

Результаты расчетов представлены в таблице 4

Таблица 4 Определение приведенной длины участков газопровода( после ГРП) и расчет потерь давления на них

N расч. Уч-ка	Расчётный расход газа Vi,нм3/ч	Диаметр , мм	Вид местных сопротивлений	Расчёт местных сопротивлений
				Количество	значение	? на участке
1	2970	350	Поворот/конденс	1/1	0,53/0,6	1,13
2	2900	300	-	-	-	-
3	2200	300	поворот	2	0,51	1,02
4	1800	300	поворот	1	0,51	0,51
5	1700	250	поворот/конденс/ задвижка	2/1/2	0,51/0,6/0,46	2,54
, м	, м	, м	, м	,	,
24,7	27,9	8	35,9	1	35,9
21,8	-	16	16	2,25	36
20,6	21	21	42	1,25	52,5
19,3	9,84	24	33,84	0,94	31,8
16,7	42,4	14	56,4	2	112,8

Правильность расчёта межцехового газопровода низкого давления проверяется при выполнении соотношения, [1]:

35,9+36+52,5+31,8+112,8? 0,5·588 , т.е. 269? 294, где

-давление у последнего цеха

Таким образом, можно сделать вывод, что расчёт выполнен верно.

Давление за регулятором давления:

4. Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор фильтров и регуляторов давления

4.1 Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП)

При подборе диаметра газопровода на участке до ГРП особых ограничений по перепаду давлений нет. Однако с целью поддержания максимальной скорости газа и экономии металла будем выбирать минимально возможный диаметр. Необходимый запас давления перед РД создадим исходя из требуемого значения давления за ним и учитывая вероятность снижения в эксплуатации начального давления по сравнению с заданным. Такой запас можно считать достаточным, если давление перед РД будет равно, [1]:

.

Известно, что отношение

,

[1], для определенного вида газа и характера движения зависит только от объема проходящего газа и диаметра газопровода.

При расчете значения А для области гидравлической шероховатости используем формулу, предварительно задавшись диаметром газопровода d=100…200 мм, взяв d=200 мм:

,

где A - величина, характеризующая гидравлическую шероховатость.

Зная расчетный расход газа и задаваясь диаметром газопровода, с помощью номограммы рис.12.10 стр.578[2] также можно найти значение коэффициента , а затем и

где - приведенная длина рассчитываемого участка газопровода от ввода до ГРП, м, определенная с учетом местных сопротивлений на этом участке,

,

где -фактическая длина участка, -сумма коэффициентов местного сопротивления; условная длина прямолинейной трубы, при = 1 м;

Значения приводятся в таблице 6[1]( выбираем по приведенным ранее значениям в зависимости от диаметра: =0,49 - при повороте и =0,46 - на задвижках.

Значение для ПЗК принимаем равным 5( для диаметров более 50 мм). Для конденсатоотводчиков считаем =2.[1]

Таким образом значение суммарного коэффициента местных сопротивлений

Значения для области гидравлической шероховатости для газопроводов среднего и высокого давления зависит только от условного диаметра, таблица 6а [1]. При мм -=8,7; при мм -=13,0. Расчет сводим в таблицу 5

Таблица 5 Определение приведенных длин участка газопровода от ввода до ГРП и расчет потерь давления на этом участке

№	Расчётный расход газа Vi,нм3/ч	Принятый диаметр , мм	Кол-во местных сопротивлений и их вид	значение , по справочнику	?	, м	, м
1	8907,88	150	Поворот-3/конд.-1/задв.-5/ПЗК-1	,, ,	10,77	8,7	93,7
2	8907,88	200			10,77	13	140
№	Фактическая длина газопровода ,м	Приведенная длина газопровода,м	Значение коэффициента		,ата
1	400	493,7	19,3	9,53	3,1	0,3
2	400	540	4,27	2,3	3,1	1,45

Расчет показал, что принятый диаметр, мм, является оптимальным и удовлетворяет ранее отмеченным условиям.

К дальнейшему расчету принимаем =1,45

4.2 Выбор фильтров и определение давления газа р₁ перед регулятором давления РД

Как указывалось выше, при определении сопротивления газопровода от ввода до ГРП не учитывалось сопротивление фильтра и измерительной диафрагмы.

Значение абсолютного давления газа перед РД определится:

Др_ф - сопротивление чистого фильтра (рис.2), кгс/см².

Сопротивление измерительной диафрагмы может быть принято

40 - принимаемый перепад по ртутному дифманометру, мм;

0,75- коэффициент, учитывающий потери давления при дросселировании;

13,6·10^-4 - перевод показания ртутного дифманометра в мм вод.ст. (или кгс/см²).

Сопротивление 2Дp_ф представляет собою перепад давления в загрязненном фильтре (фильтре, находящемся в эксплуатации).

По условиям механической прочности перепад давления по обе стороны сетки фильтра не должен превышать 1000 кгс/м² для волосяных и 500 кгс/м² - для сетчатых фильтров. Не следует допускать слишком малый перепад Др_ф , так как это указывает на выбор фильтра завышенного типоразмера, что несомненно скажется на стоимости сооружения системы газоснабжения. Нужно стремиться к тому, например для волосяных фильтров, чтобы перепад Др_ф (чистый фильтр) был 500 кгс/м² ± 20%.

Таким образом, выбор фильтра состоит в выборе типа и его типоразмepa, сопротивление которого в чистом состоянии не превышало бы для волосяных фильтров 500-600 кгс/м², а для сетчатых - 250 - 300 кгс/м² ,

Др_ф , кГ/м²

V_т , нм³/час

Рисунок 2 - Потери давления в фильтрах

Зная из расчетной схемы (рис.1) количество газа, проходящего через фильтр, размер фильтра (условный диаметр его подводящего патрубка) выбирают в соответствии с графиками, рис.2. Характеристики фильтров (рис.2) приведены для газа с удельным весом 1,0 кг/нм³ и для абсолютного давления после фильтра (р_nф )_т= l ати. В действительных (реальных) условиях эти параметры иные.

Значение Др_ф при действительном расходе газа через фильтр (характеристики фильтра, изображенные на рис.2) и его параметрах определится

Действительное расчетное (абсолютное) давление газа после фильтра р_пф может быть найдено из выражения

р_пф = р_к - 0,15=1,28-0,15=1,14 ати

считая предварительно, что в эксплуатации сопротивление фильтра и диафрагмы вместе могут составить 1500 кгс/м².

Подобранный типоразмер фильтра обеспечивает условие

Др_ф = 500 кгс/м² ± 20%.

4.3 Выбор регулятора давления для ГРП

В настоящее время для расходов газа больше 800 нм³/час на ГРП промышленных предприятий повсеместно используются регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева:

Выбираем регулятор давления

РДУК-2-200: d_кл=140мм; пропускная способность =12000нм³/час.

Регулятор РДУК-2 пригоден для установки на любое давление за собой в интервале 0,005-6 ати.

Для нахождения расчётной пропускной способности намеченного к установлению РД используем формулу, [1]:

где

Где табличные значения=1 , =1,01, [1]; давление перед регулятором давления и за ним, а также перепад давления

=1,54-0,995=0,545ата.

Эта формула справедлива при условии;

Регулятор давления должен быть подобран так, чтобы максимальная загрузка была не более 85% , мининальная не менее 10% от.

Загрузка в часы максимального потребления газа

;

, что не превышает 85% от .

Загрузка регулятора в часы минимального потребления газа

; - что не менее 10% от .

Через РД проходит газ, направляемый промышленным и коммуально-бытовым потребителям, следовательно:

Таким образом, выбранный нами регулятор давления пригоден для установки в ГРП.

Заключение

Был произведен расчет общезаводского газопровода с заданными нагрузками: В_к/б=3·10⁶ нм³ (на коммунально-бытовые нужды), В_от=6·10⁶ нм³ (на отопление), В₁=70 нм³/ч, В₂=700 нм³/ч, В₃=400 нм³/ч, В₄=100 нм³/ч, В₅=1700 нм³/ч (по цехам завода соответственно) и давлениями вначале газопровода и у последнего цеха. В результате расчета мы определили расходы газа по объекту газоснабжения:

, , , н, а также общий расход газа по объекту . Далее был предложен ситуационный план (согласно заданию), на котором указаны месторасположение цехов, расчетные участки, отводы, задвижки, конденсатоотводчики и т.д. Согласно ситуационному плану, строилась общая расчетная схема, на которой указывались длины участков и расходы газа (объемные), проходящие через определенные сечения газопровода.

После этого расчета был произведен гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления. В результате этого расчета были подобраны диаметры труб газопровода ( уч. № 1 ; уч. № 2-4 ; уч. № 5 ) , с учетом условий равномерного распределения потерь по участкам газопровода, постепенным уменьшением диаметров при продвижении к последнему потребителю тупикового газопровода и суммы всех потерь, не превышающей половины конечного давления в газопроводе. Расчётное давление за ГРП составило 99507,4 Па.

Окончанием расчета является гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор регулятора давления. В результате этого расчета определили диаметр трубопровода до ГРП (), с учетом условия ограничения по давлению. Конечное значение давления перед ГРП: P_к =154235Па. Был произведен выбор фильтра: волосяной фильтр увеличенной пропускной способности.. Затем приступили к выбору регулятора давления для ГРП. При подборе РД была определена его пропускная способность , также в соответствии с ограничением по загрузке был выбран РД РДУК-2-200 и просчитаны его максимальные и минимальные загрузки.

На этом расчет газопровода был закончен.

Список справочных и нормативных материалов

1.Методическое пособие.

2.Н. Л. Стаскевич. Справочное руководство по газоснабжению.-Л.: Недра,1960.-871с.

Размещено на Allbest.ru