Проектирование системы газоснабжения низкого давления в сельском населенном пункте

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Газоснабжение - организованная подача и распределение газового топлива для нужд народного хозяйства.

Газ, добытый из скважины, поступает в сепараторы, где от него отделяются твердые и жидкие механические примеси. Далее по промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и промысловые газораспределительные станции, где он очищается в масляных пылеуловителях, осушается, одорируется; давление газа снижается до расчетного значения, принятого в магистральном газопроводе.

Для возможности проведения ремонтов предусматривают линейную запорную арматуру, которую устанавливают не реже, чем через 25 км.

Для надежности газоснабжения магистральные газопроводы выполняют в две или несколько ниток. Газопровод заканчивается газораспределительной станцией, которая подает газ крупному городу или промышленному узлу. По пути газопровод имеет ответвления, по которым газ поступает к газораспределительным станциям промежуточных потребителей.

Для выравнивания сезонной неравномерности потребления газа служат подземные хранилища газа, для которых используются истощенные газовые и нефтяные месторождения, а при их отсутствии - в подземных водоносных пластах.

Природный газ - смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ. Основную часть природного газа составляет метан (CH4) - до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды - гомологи метана, а также другие неуглеводородные вещества.

Применение газа:

в коммунальном хозяйстве для приготовления пищи;

для технологических нужд предприятий коммунально-бытового обслуживания;

для нагревания воды, расходуемой для хозяйственно-бытовых и санитарно-гигиенических целей;

для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий.

Глава 1. Описание газифицируемого объекта

Необходимо запроектировать систему газоснабжения низкого давления в заданном сельском населенном пункте и разработать внутриквартальную и внутридомовую системы газоснабжения.

Исходные данные:

Климатические условия района проектирования характеризуются температурой наружного воздуха: для проектирования отопления tр.а= -31єС, для района проектирования - пос. Перелюб.

Газ природный. Теплота сгорания газа Qнр=33 МДж/м3.

Плотность населения a, чел/га:

1 квартал = 210 чел/га;

2 квартал = 195 чел/га;

3 квартал = 175 чел/га;

4 квартал = 180 чел/га;

5 квартал = 205 чел/га.

4. Процент охвата населения газоснабжением - 95%;

Процент охвата газоснабженмого населения централизованным теплоснабжением (включая горячее водоснабжение) и обеспеченность различными типами газовых приборов:

Процент централизованного теплоснабжения (включая горячее водоснабжение) - 40%;

Процент потребителей, имеющих мелкие отопительные установки, работающие на газе - 60%;

Процент потребителей, у которых установлены только газовые плиты при отсутствии централизованного горячего водоснабжения - 20%;

Процент потребителей, у которых установлены газовые плиты и проточные водонагреватели при отсутствии централизованного горячего водоснабжения -40 %.

40% газоснабжаемого населения имеет домашний скот из расчёта 1 корова и 1 свинья на 2 человека.

Норма общей площади жилых зданий принимается 12 м2 на человека.

В населённом пункте имеются следующие коммунально-бытовые потребители, не использующие газ на хозяйственно-бытовые нужды: столовая, больница, баня, а также мелкие предприятия торговли и коммунально-бытового обслуживания. Все коммунально-бытовые потребители имеют централизованное отопление.

Централизованное теплоснабжение каждого квартала осуществляется от котельных, работающих на газе среднего давления, за исключением квартала с наименьшей площадью застройки, которая присоединяется к газовым сетям низкого давления.

Генплан населённого пункта М 1:10 000 (рис 1).

Рис. 1

Глава 2. Определение охвата населённого пункта газоснабжением

В населённом пункте газ используется для:

хозяйственно-бытового потребления (приготовление пищи и горячей воды в домашних условиях);

коммунально-бытового потребления (бани, столовые, больницы и т.п.);

отопления жилых и общественных зданий;

вентиляции общественных зданий;

горячего водоснабжения.

Общая численность населения определяется исходя из заданной плотности населения и площади каждого квартала в населённом пункте, причем численность населения определяется отдельно для каждого квартала:

N = a·F,

где N - число жителей, чел.;

а - плотность населения, чел/га;

F - площадь квартала, га, определяется по генплану по масштабу.

F1=14 га;

F2=28 га;

F3=24,5 га;

F4=12,5 га;

F5=12,5 га;

Определяем численность жителей в каждом квартале и населенном пункте:

N1 =210·14=2940 чел.;

N2 =195·28=5460 чел.;

N3 =175·24,5=4288 чел.;

N4 =180·12,5=2250 чел.;

N5 =205·12,5=2562 чел..

Общее число жителей N = 2940+5460+4288+2250+2562=17500 (человек).

Определяем численность газоснабжаемого населения в каждом квартале и населенном пункте:

n=N·x1 ,

где x1 - доля населения, использующего газ.

n1=2940·0,95=2793 чел.;

n2=5460·0,95=5187 чел.;

n3=4288·0,95=4074 чел.;

n4=2250·0,95=2138 чел.;

n5=2562·0,95=2434 чел.

Общая численность газоснабжаемого населения: n=2793+5187+4074+2138+2434=16626 чел.

Общая отапливаемая площадь в каждом квартале: F=b· n,

где b - норма общей площади на человека, м2.

F1=12·2793=33516 м2;

F2=12·5187=62244 м2;

F3=12·4074=48888 м2;

F4=12·2138=25656 м2;

F5=12·2434=29208 м2.

Общая отапливаемая площадь: F=33516+62244+48888+25656+29208=199512 м2.

Определяем численность населения по категориям потребителей:

а) централизованного теплоснабжения (включая горячее водоснабжение):

n1=n·x1,1 ,

где x1,1 - доля газоснабжаемого населения, имеющего централизованного теплоснабжения, чел.

n11=2793·0,4=1117 чел.;

n12=5187·0,4=2075 чел.;

n13=4074·0,4=1630 чел.;

n14=2138·0,4=855 чел.;

n15=2434·0,4=974 чел.

n1общ.=1117+2075+1630+855+974=6651 чел.

б) потребители, у которых установлены только газовые плиты при отсутствии централизованного горячего водоснабжения:

n2=n·x1,2,

где x1,2 - доля потребителей, у которых установлены только газовые плиты при отсутствии централизованного горячего водоснабжения.

n21=2793·0,4=559 чел.;

n22=5187·0,4=1037 чел.;

n23=4074·0,4=815 чел.;

n24=2138·0,4=428 чел.;

n25=2434·0,4=487 чел.

n2общ.=559+1037+815+428+487=3326 чел.

в) потребители, у которых установлены газовые плиты и проточные водонагреватели при отсутствии централизованного горячего водоснабжения:

n3=n·x1,3,

где x1,3 - доля потребителей, у которых установлены газовые плиты и проточные водонагреватели при отсутствии централизованного горячего водоснабжения.

n31=2793·0,4=1117 чел.;

n32=5187·0,4=2075 чел.;

n33=4074·0,4=1630 чел.;

n34=2138·0,4=855 чел.;

n35=2434·0,4=974 чел.

n3общ.= 1117+2075+1630+855+974=6651 чел.

г) потребители, имеющие мелкие отопительные установки, работающие на газе:

n4=n-n1,4,

где n1,4 - доля потребителей, имеющих мелкие отопительные установки, работающие на газе.

n41=2793-1117=1676 чел.;

n42=5187-2075=3112 чел.;

n43=4074-1630=2444 чел.;

n44=2138-855=1283 чел.;

n45=2434-974=1460 чел.

n4общ.=1676+3112+2444+1283+1460=9975 чел.

Определяем число жителей, имеющих домашний скот: n5=0,4· n 1,

где 0,4 - доля газоснабжаемого населения, имеющего домашний скот (в соответствии с заданием).

n51=2793·0,4=1117 чел.;

n52=5187·0,4=2075 чел.;

n53=4074·0,4=1630 чел.;

n54=2138·0,4=855 чел.;

n55=2434·0,4=974 чел.

n5общ.=1117+2075+1630+855+974=6651 чел.

Определяется количество голов домашнего скота из расчёта, что одна корова и одна свинья приходится на 2 человека:

1 квартал - 559 коров, 559 - свиней;

2 квартал - 1037 коров, 1037 - свиней;

3 квартал - 815 коров, 815 - свиней;

4 квартал - 428 коров, 428 - свиней;

5 квартал - 487 коров, 487 - свиней.

Всего по населённому пункту 3327 коров, 3327 свиней.

Рассчитываем пропускную способность предприятий коммунально-бытового обслуживания, пользуясь нормами расчёта приложения 1 учебно-методического пособия «Газоснабжение населённого пункта»:

Больница

Число мест в больнице: 17500·12/1000=210 коек.

Столовая.

Число жителей, пользующихся столовой: 17500·0,3=5250 человек;

число обедов в год: 5250·365=1916250;

число ужинов в год: 5250·365=1916250;

число завтраков в год: 5250·365=1916250.

Баня.

Число жителей, пользующихся баней: 17500·0,5=8750 человек.

Число помывок в год: 8750·52=455000 помывок.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 1 и 2.

Таблица 1 - Хозяйственно-бытовые потребители

Наименование потреб. (квартала)	Площадь квартала, га	Численность населения, чел	Численность газоснабжаемого населения, чел	Численность населения по категориям потребителей, чел	Численность поголовья дом. скота	Отапливаемая площадь жилых зданий, м2
				централизованное теплоснабжение	потр., имеющие только газ. плиты при отсутствии централизованного горячего водоснабжения	потребители имеющие газ. плиты и проточные водонаг., при отсутствии центр, горячего водоснаб	Потр., имеющие мелкие отоп.. установки, работающие на газе	Коровы	Свиньи
1	14	2940	2793	1117	1676	559	1117	559	559	33516
2	28	5460	5187	2075	3112	1037	2075	1037	1037	62244
3	24,5	4288	4074	1630	2444	815	1630	815	815	48888
4	12,5	2250	2138	855	1283	428	855	428	428	25656
5	12,5	2562	2434	974	1460	487	974	487	487	29208
Всего	91,5	17500	16626	6651	9975	3326	6651	3326	3326	199512

газопровод сеть населенный пункт

Таблица 2 - Коммунально-бытовые потребители

Наименование потребителей	Расчётные показатели	Число потребителей
Больница	Число коек	210
Столовая	Число обедов в год	1916250
	Число ужинов в год	1916250
	Число завтраков год	1916250
Баня	Число помывок в год	455000

Глава 3. Определение газопотребления

Для того чтобы запроектировать систему газоснабжения населенного пункта, необходимо определить расчетные часовые расходы газа по всем участкам системы газоснабжения.

Расчетные часовые расходы газа на хозяйственно-бытовые нужды могут определяться либо по нормам годового расхода газа потребителями, либо по номинальным расходам газа газовыми приборами.

Определение расхода газа по номинальным расходам газовых приборов осуществляется в том случае, когда известно количество установленных приборов и их тип. Если же такие данные отсутствуют, то расход газа определяется по нормам годового расхода в соответствии со СНиП 2.04.08-87 “Газоснабжение”.

Расход газа на отопление и вентиляцию определяют по укрупненным показателям по жилой площади.

Расход газа на горячее водоснабжение определяют по укрупненным показателям по количеству потребителей.

За расчетный часовой расход газа принимают максимальный часовой расход за сутки максимального газопотребления.

3.1 Определение годовых и расчетных часовых расходов газа на хозяйственно-бытовое и коммунально-бытовое потребление

Годовой расход теплоты на хозяйственно-бытовые нужды с учётом приготовления кормов и подогрева воды домашнему скоту в целом по населённому пункту составит:

Qгоджил= 4100·6651+10000·6651 +6000·3326+4200·3326+ 8400·3326 +420(3326+3326) =1584,6·105 МДж/год.

Годовой расход теплоты на хозяйственно-бытовые нужды и мелкие торговые и коммунально-бытовые предприятия:

Qгодбыт= 1584,6·105·1,05=1663,83·105 МДж/год.

Годовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды и мелкие торговые и коммунально-бытовые потребители:

Vгодбыт= Qгодбыт/ Qнр=1663,83·105 /33=5041909,1 м3/год.

Принимаем, что газовые сети населённого пункта представляют собой самостоятельную систему. Коэффициент часового максимума для числа жителей 16626: Кm=1/2266,3. Расчётный часовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды и мелкие торговые и коммунально-бытовые предприятия:

Vчбыт=1·5041909,1/2266,3=2224,7 м3/ч.

Расчётные расходы газа на хозяйственно-бытовые нужды квартала составят:

Vчбыт кв= Vчбыт· nкв/ n;

Vчбыт 1= 2224,7·2793/16626 =374 м3/ч;

Vчбыт 2= 2224,7·5187/16626 =694 м3/ч;

Vчбыт 3= 2224,7·4074/ 16626=545 м3/ч;

Vчбыт 4= 2224,7·2138/ 16626=286 м3/ч;

Vчбыт5= 2224,7·2434/ 16626=326 м3/ч.

Годовой и расчётный часовой расход газа коммунально-бытовыми потребителями составит:

Больница.

Vгодбол= м3/год;

Vчбол=1·78909,1/2500=31,6 м3/ч.

Столовая.

Vгодст= м3/год;

Vчст=1·487773/2000=244 м3/ч.

Баня.

Vгодб= м3/год;

Vчб=1·551515,2/2700=204,3 м3/ч.

Общий годовой и расчётный часовой расход газа коммунально-бытовыми потребителями составит:

Vгодосн быт =1118197,3 м3/год; Vчком быт=480 м3/ч.

Расчётные часовые расходы газа на коммунально-бытовые потребления по кварталам составят:

Vчком быт 1= 480 · 2793/16626=81 м3/ч;

Vч ком быт 2= 480 · 5187/16626=150 м3/ч;

Vч ком быт 3= 480 · 4074/16626=118 м3/ч;

Vч ком быт 4= 480 · 2138/16626=62 м3/ч;

Vч ком быт 5= 480 · 2434/16626=70 м3/ч;

3.2 Определение расчётно-часовых расходов газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Расчётный часовой расход газа на отопление жилых зданий составит:

Qотжил=3,6·q0·F,

где q0 - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий, Вт/м2.

Qотжил=3,6·231·199512=1659,1·105 кДж/ч.

Для централизованного отопления:

Qотжил. цент=0,4·1659,1·105=663,64·105 кДж/ч.

Доля отопления от мелких отопительных установок:

Qотжил. печи=0,6·1659,1·105=995,46·105 кДж/ч.

Расчётный часовой расход теплоты на отопление общественных зданий:

Qотобщ=0,25· Qотжил=0,25·1659,1·105=414,8·105 кДж/ч.

Расчётный часовой расход газа на централизованное отопление населённого пункта:

Vч от.цент= м3/ч.

При этом ? - КПД отопительных систем, для мелких отопительных установок, принимаем 0,75. Расчётный часовой расход газа на централизованное отопление мелких отопительных установок:

Vч от.печи=995,46·105/=4022,1 м3/ч.

Расчётные часовые расходы газа на отопление кварталов определяются пропорционально численности газоснабжаемого населения:

Vч от.центр 1=4085·2793/16626=686 м3/ч;

Vч от.печи 1=4022,1·2793/16626=676 м3/ч;

Vч от.центр 2=4085·5187/16626=1274 м3/ч;

Vч от.печи 2=4022,1·2793/16626=676 м3/ч;

Vч от.центр 3=4084·4074/16626=1001 м3/ч;

Vч от.печи 3=4022,1·4074/16626=986 м3/ч;

Vч от.центр 4=4085·2138/16626=525 м3/ч;

Vч от.печи 4=4022,1·2138/16626=517 м3/ч;

Vч от.центр 5=4085·2434/16626=598 м3/ч;

Vч от.печи 5=4022,1·2434/16626=589 м3/ч;

Расчётный часовой расход газа на вентиляцию общественных зданий:

Vч в=0,4· Qотобщ/ Qнр·?= 0,4·414,8·105 /=628,5 м3/ч.

Расчётный часовой расход газа на вентиляцию на каждый квартал пропорционален численности газоснабжаемого населения:

Vч в 1=628,5·2793/16626=106 м3/ч;

Vч в 2=628,5·5187/16626=196м3/ч;

Vч в 3=628,5·4074/16626=154 м3/ч;

Vч в 4=628,5·2138/16626=81 м3/ч;

Vч в 5=628,5·2434/16626=92 м3/ч;

Расчётный расход газа на горячее водоснабжение:

Qг.в=3,6·2,4·qг.в·n1,

где qг.в - укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, Вт, равное 376 Вт, по приложению;

Значение ? при определении расхода газа на вентиляцию и горячее водоснабжение принимаются в размере 0,8-0,85, так как источником тепла является котельная.

Vч гв= Qг.в /=3,6?2,4?376?6651/33·0,8·103=818,4 м3/ч.

Расчётные часовые расходы газа на горячее водоснабжение кварталов определяется пропорционально числу жителей, имеющих горячее водоснабжение:

Vч г.в 1=818,4·1117/6651=138 м3/ч;

Vч г.в 2=818,4·2075/6651=255 м3/ч;

Vч г.в 3=818,4·1630/6651=201 м3/ч;

Vч г.в 4=818,4·855/6651=105 м3/ч;

Vч г.в 5=818,4·974/6651=120 м3/ч.

Результаты вычислений расчётных часовых расходов газа на все нужды населённого пункта заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчётные часовые расходы газа по населённому пункту

Наим. потреб.	Хоз.-быт. потр.	ком.-быт. потр.	отоп. мелкими отоп. устан.	централ отоп.	вентил.	гор. вод.	суммарный расход	в том числе центр. теплос.
1	374	81	676	686	106	138	2061	930
2	694	150	676	1274	196	255	3245	1725
3	545	118	986	1001	154	201	3005	1356
4	286	62	517	525	81	105	1576	711
5	326	70	589	598	92	120	1795	810
Всего	2225	481	3444	4084	629	819	11682	5532

Глава 4. Определение количества ГРП

Для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне в системах газоснабжения населенных пунктов предусматриваются газорегуляторные пункты (ГРП).

Оптимальное количество ГРП в системе газоснабжения может быть определено:

nГРП= F/2·R2опт,

где F - газифицируемая площадь, включая проезды, м2; Rопт - оптимальный радиус действия ГРП (может быть принят равным 500 -1000 м).

nГРП =1050000/2·8002=0,82, следовательно принимаем 1 ГРП.

ГРП в зависимости от назначения и технической целесообразности следует размещать в отдельно стоящих зданиях; встроенными в производственные здания или пристроенными к ним; в шкафах, устанавливаемых на отдельно стоящих опорах из негорючих материалов или на несгораемых наружных стенах газифицируемых зданий.

Отдельно стоящие ГРП (включая шкафные на опорах) в населённых пунктах следует размещать в зоне зеленых насаждений на расстоянии не менее указанных в таблице 4.

Таблица 4 - Расстояние от отдельно стоящих ГРП до зданий и сооружений

Давление на входе в ГРП, МПа	Расстояние в свету по горизонтали, м, до…
	зданий и сооружений	ж/д и трамвайных путей (до ближ. рельса)	автодорог (до обочины)	воздуш. линий электропер.
до 0,6	10	10	5	не менее 1,5 высоты опоры
св. 0,6 до 1,2	15	15	8

Глава 5. Гидравлический расчёт газовых сетей населённого пункта

Гидравлический расчёт газовых сетей производится для определения диаметров газопроводов, обеспечивающих при допустимых перепадах давления пропуск необходимого количества газа в часы максимального газопотребления. Гидравлический расчёт газопроводов производится по методике, изложенной в СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение».

Давление газа в распределительных сетях низкого давления после ГРП принимают равным 3000 Па при номинальном давлении газа в газовых приборах 2000 Па. Допустимый (расчётный) перепад давления следует принимать равным 1800 Па, в том числе в уличных распределительных газопроводах 1200 Па, во внутриквартальных и домовых газопроводах 600 Па. Расчётный перепад давления ?Рр расходуется на преодоление сил трения и местных сопротивлений при движении газа по трубопроводам:

?Рр=?Ртр+?Рм.с

?Ртр - потери давления на преодоление сил трения;

?Рм.с - потери давления в местных сопротивлениях.

При гидравлическом расчёте уличных распределительных газопроводов потери давления в местных сопротивлениях допускается учитывать путём увеличения фактической длины газопроводов на 5-10%.

Толщина стенок труб должна быть не менее 3 мм для подземных газопроводов и не менее 2 мм для надземных.

1. Наносим на генплан посёлка схему газовых сетей низкого давления и замеряем длины расчётных участков (отрезков газовой сети, вдоль которых не меняется расход газа и диаметр). Нумеруем узловые точки (точки пересечения участков или границы участка). Нумеруем все контуры (кольца, полукольца) газовой сети, питающие кварталы населённого пункта. Желательно, чтобы номер квартала и охватывающего его кольца совпадал.

2. Задаём начальное распределение потоков газа в сети. Из закольцованной сети выбираем главные замкнутые контуры, по которым стрелками показываем основные транзитные потоки. Точки питания (ГРП) выбираем так, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путём, а точки их встречи (точки схода потоков или нулевые точки) располагались диаметрально противоположно точкам питания. Участки, примыкающие к точкам питания, должны бать взаимозаменяемы, а их расчётные расходы - примерно одинаковы. Затем намечаем вспомогательные направления потоков газа, чтобы обеспечить продвижение газа от ГРП. Желательно, чтобы в кольцах длина участков с положительными (по часовой стрелке) направлениями потоков газа была примерно равна длине участков с отрицательными (против часовой стрелки) направлениями потоков газа, т.е. чтобы кольца были равноплечими.

Рис. 2

В нашем случае выделены три замкнутых контура: 1-2-10-9-8, 1-2-3-4-7-8, и 1-2-3-4-5-6-7 по этим контурам направим основные транзитные потоки. Точку питания выбираем так, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путём. Точки схода потоков (6,7,9) располагаем диаметрально противоположно точке питания. Затем намечаем вспомогательные направления потоков газа (5-11, 3-12, 10-13). При направлении потоков следим, чтобы кольца были равноплечими.

3. На основании известных количеств потребляемого газа и принятой схемы газопроводов вычисляем сосредоточенные и удельные путевые расходы для всех контуров питания потребителей. Сосредоточенными можно считать потребителей с расчётным часовым расходом газа более 100-150 м3/ч. В данной работе в качестве сосредоточенного потребителя может быть принята котельная, обеспечивающая централизованное теплоснабжение пятого квартала (квартала с наименьшей площадью застройки), т.к. котельные, обеспечивающие централизованное теплоснабжение других кварталов, присоединяются к газовым сетям среднего давления, которые в данном проекте не рассматриваются. Таким образом, расчётный часовой расход газа на централизованное теплоснабжение четвертого квартала, равный 711 м3/ч (см. табл. 3), рассматриваем, как сосредоточенный Vс и присоединяем его к узлу 3.

Путевой расход - расход, который равномерно разбирается по длине расчётного участка. Удельный путевой расход газа по каждому контуру Vудl определяют путём деления расчётного часового расхода газа по каждому кварталу Vкв (таб.3, исключая сосредоточенные расходы и расходы, которые обеспечиваются газопроводами среднего давления) на периметр питающего контура П.

Таблица 5 - Удельные путевые расходы газа в контурах газовой сети

№ контура	I	II	III	IV	V
П, м	2000	2400	2300	1110	1110
Vкв, м3/ч	1131	1520	1649	865	985
Vудl= Vкв/П, м3/ч·м	0,5655	0,6333	0,7169	0,7793	0,8874

Суммарный расход газа на сети низкого давления по всему пункту составляет:

Vчmax=? Vкв+ Vс=(1131+1520+1659+865+985)+711=6150+711=6861 м3/ч.

4. Определяем путевые расходы газа по всем участкам сети Vпут, умножая удельный путевой расход на участке на длину участка. При этом учитываем, если есть, двухсторонний разбор газа на участке. Так, если один и тот же участок питает два квартала, то удельный путевой расход на этом участке будет равен сумме удельных путевых расходов в соответствующих контурах газовой сети. На участке ГРП-1 отсутствует путевой расход, т.е. к нему потребители не присоединяются. Расчёт оформляем в виде таблицы 6.

Таблица 6 - Путевые расходы газа по участкам сети

№ участка	Длина уч., м	Удел. пут. расход на уч., м3/ч·м	Vпут, м3/ч
1-2	150	0,6333+0,7169=1,3502	203
1-8	600	0,6333+0,7169=1,3502	810
2-3	150	0,6333+0,7793=1,4126	212
2-10	400	0,7169+0,7793=1,4962	599
3-4	300	0,6333+0,8874=1,5207	456
3-12	280	0,7793+0,8874=1,6667	467
4-7	750	0,5655+0,6333=1,1988	899
4-5	250	0,5655+0,8874=1,4529	363
5-11	280	0,8874	248
5-6	750	0,5655	424
7-6	250	0,5655	141
8-7	450	0,6333	285
8-9	400	0,7169	287
10-9	750	0,7169	538
10-13	280	0,7793	218
			УVпут=6150

Сумма путевых расходов по всем расчётным участкам должна быть равной суммарному расчётному путевому расходу на сети низкого давления по всему населённому пункту, исключая сосредоточенные нагрузки. Погрешность не должна превышать 1-2%, что в данном расчёте соблюдается, а именно: погрешность составляет 0,2 %.

5. Определяем узловые расходы газа в узловых точках газовой сети, тем самым путевые расходы газа на участках сети, примыкающих к узловой точке, как бы собираются в одну точку и превращаются в условный сосредоточенный расход. Узловой расход определяют как полусумму путевых расходов всех участков, примыкающих к узлу, плюс сосредоточенный расход Vс в данном узле:

Vузл= (? Vпут i/2)+ Vс,

i - номер расчетного участка.

Для данного проекта определение узловых расходов производится:

Vузл 1=(Vпут1-2+Vпут1-8)·0,5;

Vузл 2=(Vпут1-2+ Vпут2-3+ Vпут2-10)·0,5;

Vузл 3=(Vпут3-4+ Vпут2-3+ Vпут3-12)·0,5+ Vс.

Расчеты оформляем в виде таблицы 7.

Таблица 7 - Узловые расходы газа

№ узла	Узловой расход, Vузл, м3/ч
1	(810+203)/2	506,5
2	(203+599+212)/2	507
3	(456+212+467)/2+711	1278,5
4	(899+456+363)/2	859
5	(248+363+424)/2	517,5
6	(141+424)/2	282,5
7	(141+899+285)/2	662,5
8	(285+810+287)/2	691
9	(287+538)/2	412,5
10	(599+218+538)/2	677,5
11	248/2	124
12	467/2	233,5
13	218/2	109
		УVузл.= 6861

6. Вычисляем расчетные расходы газа на участках Vpi, исходя из условия

равновесия каждого узла, согласно которому количество газа, входящее в узел, равно количеству газа, выходящему из узла с учетом узлового расхода, который также считаем выходящим из узла. Принимаем, что расходы, входящие в узел, положительны, а выходящие из узла - отрицательны, тогда алгебраическая сумма расчетных расходов на участках, примыкающих к узлу, и узлового расхода для каждого узла - равна нулю.

Если в уравнении равновесия узла неизвестно несколько расходов, то неизвестными расходами задаются за исключением одного, который вычисляем из условия равновесия узла. Величины расходов, которыми задаёмся, могут быть приняты произвольно, но они должны составлять не менее половины путевых расходов для соответствующих расчетных участков, т.е. Vpi ? 0,5 Vпут i. Рассмотрение узловых точек начинаем от точек схода и, двигаясь от узла к узлу, подходим к точке питания. Для удобства вычисления на расчетную схему наносим узловые расходы. Расчет оформляем в виде таблицы 7. Расчетные расходы также наносим на схему. Уравнение равновесия узла питания I служит для проверки правильности расчета. Расчетный расход на участке ГРП-1 должен быть равен суммарному расходу газа на сети низкого давления по всему населённому пункту. Погрешность не должна превышать 1-2 %. Расчётные расходы по участкам сети можно определять по формуле:

Vpi = 0,5 Vпут i.

Таблица 8 - Вычисление расчётных расходов по участкам сети

№ узла	Условие равновесия узла	Задаёмся Vpi, м3/ч	Расчётный расход на участке Vpi, м3/ч
6	Vр 5-6+ Vр 6-7=Vуз.6	Vp6-7=0,5·Vпут6-7=70,5	Vр 5-6= Vуз.6 -Vр 6-7=212
11	Vр 5-11=Vуз.11		Vр 5-11=124
5	Vр5-4=Vp5-6+Vp5-11+Vуз.5		Vр5-4=124+212+517,5=853,5
12	Vр 3-12=Vуз.12		Vр 3-12=233,5
13	Vр 10-13=Vуз.13		Vр 10-13=109
9	Vр8-9+Vp10-9= Vуз.9	Vp10-9=0,5·Vпут10-9=269	Vр 8-9=412,5 -269=143,5
10	Vр2-10=Vp10-9+Vp10-13+Vуз.10		Vр2-10=269+677,5+109=1055,5
7	Vр4-7+Vp7-8= Vуз.7+Vp6-7	Vp7-8=0,5·Vпут7-8=142,5	Vр4-7=662,5+70,5-142,5=590,5
4	Vр3-4=Vp4-5+Vp4-7+Vуз.4		Vр3-4=853,5+859+590,5=2303
3	Vр2-3=Vp3-12+Vp3-4+ +Vуз.3		Vр2-3=1278,5+233,5+2303=3815
2	Vр1-2=Vp2-10+Vp2-3+ +Vуз.2		Vр1-2=507+1055,5+3815=5377,5
1	VГРП= Vp1-2+Vp1-8+Vуз.1		VГРП=5377,5+506,5+977=6861

7. Исходя из допустимого перепада давления Дрр (1200 Па для уличных распределительных газопроводов) вычисляем располагаемые удельные потери давления на единицу длины газопровода в различных направлениях от ГРП до самых удаленных точек. Потерю давления на тех участках, которые при расчете попадают повторно, надо принимать по направлению с меньшим значением потерь давления на данных участках, т.к. эти участки обслуживают несколько направлений, являются ответственными и должны выполняться из труб большего диаметра. Потери давления на местных сопротивлениях оцениваются в 10% от потерь на трение. Для этого в расчет принимаем приведенную длину каждого участка lпр i=1,1?li. По величинам располагаемых удельных потерь давления и расчетных расходов на участках по приложениям из уже указанного методического пособия определяем диаметры участков газопроводов, а по выбранным диаметрам определяем соответствующие им действительные удельные потери давления. Умножая их на приведенную длину участков, получаем действительные потери давления на трение и местные сопротивления на каждом участке.

При определении располагаемых удельных потерь давления на последующих направлениях из общего допустимого перепада давления необходимо вычесть потери давления на участках, вошедших в одно из предыдущих направлений, т.е.:

,

где ?Дрi - сумма потерь давления на участках, рассчитанных по предыдущим направлениям, Па;

?lпр - сумма приведенных длин участков рассчитываемого направления, м;

?lпрi - сумма приведенных длин участков, рассчитанных по предыдущим направлениям, м.

Суммируя потери давления на участках полуколец, проверяем, чтобы расхождение (невязка) между суммарными потерями давления в полукольцах с положительным и отрицательным направлением движения газа не превышало 10% от наименьших потерь давления в полукольце.

Результаты расчета сведем в таблицу 8.

Таблица 9 - Гидравлический расчет кольцевой сети

Участки	Предварительное распределение расходов
№ кольца	№ участка	№ сосед. кольца	li, м	lпр i=1,1?li, м	Vр, м3/ч	Располагаемые Др ? li, Па/м	dнЧS, мм	Др ? l, Па/м	Дрi, Па	Дрi / Vр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Направление 1-2-3-4-5-11 Др?lраспол.= 1200/(150+150+300+250+280)?1,1=0,965 Па/м
Направление 1-2-3-4-5-6 Др?lраспол.= 1200/1760?1,1=0,682 Па/м
Направление 1-2-3-4-7-6 Др?lраспол.= 1200/1760?1,1=0,682 Па/м
Направление 1-8-7-6 Др?lраспол.= 1200/(600+450+250)?1,1=0,839 Па/м
I	4-5	-	250	275	853,5	0,682	273Ч7,0	0,682	187,55	0,22
	5-6	-	750	825	212	0,682	168Ч6,0	0,656	541,2	2,55
	7-6	-	250	275	-70,5	0,682	108Ч4,0	0,757	-206,25	2,93
	4-7	II	750	825	-590,5	0,682	245Ч7,0	0,5625	-464,063	0,79
Невязка (728,75-670,313)/ 670,313·100%=8,7 %	?58,4	?6,49
Направление 1-2-3-4-5-11 Др?lраспол.= (1200-187,55)/968=1,046 Па/м
Направление 1-2-3-4-5-6 Др?lраспол.= (1200-187,55-541,2)/660=0,714 Па/м
Направление 1-2-3-4-7-6 Др?lраспол.= (1200-464,063-206,25)/660=0,803 Па/м
Направление 1-8-7-6 Др?lраспол.= (1200-206,25)/1155=0,86 Па/м
Направление 1-2-3-12 Др?lраспол.= 1200/638=1,88 Па/м
Направление 1-2-10-13 Др?lраспол.= 1200/913=1,314 Па/м
Направление 1-8-9 Др?lраспол.= 1200/1100=1,091 Па/м
Направление 1-2-10-9 Др?lраспол.= 1200/1430=0,8392 Па/м
II	1-2	III	150	165	5377,5	0,714	530Ч7,0	0,687	113,35	0,02
	2-3	-	150	165	3815	0,714	530Ч7,0	0,35	57,75	0,015
	3-4	-	300	330	2303	0,714	377Ч9,0	0,875	288,75	0,125
	4-7	I	750	825	590,5	0,682	245Ч7,0	0,5625	464,063	0,79
	8-7	-	450	495	-142,5	0,86	133Ч4,0	0,9375	-464	3,26
	1-8	III	600	660	-977	0,86	121Ч4,0	0,75	-495	0,51
Невязка (923,913-959)/ 923,913·100%=3,8 %	?-35,1	?4,72
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Направление 1-8-9 Др?lраспол.= (1200-495)/440=1,603 Па/м
Направление 1-8-7-6 Др?lраспол.= (1200-495-464)/275=0,8764 Па/м
Направление 1-2-10-9 Др?lраспол.= (1200-113,35)/1265=0,859 Па/м
Направление 1-2-10-13 Др?lраспол.= 1086,69/748=1,453 Па/м
Направление 1-2-3-12 Др?lраспол.= (1200-113,35-57,75)/308=3,34Па/м
Направление 1-2-3-4-5-11 Др?lраспол.= 552,6/308=1,79 Па/м
III	1-2	II	150	165	-5377,5	0,714	530Ч7,0	0,687	-113,35	0,02
	2-10	-	400	440	-1055,5	0,859	273Ч7,0	0,98	-431,5	0,41
	10-9	-	750	825	-269	0,859	180Ч6,0	0,687	-566,775	2,11
	8-9	-	400	440	143,5	1,603	121Ч4,0	1,56	686,4	4,78
	1-8	II	600	660	977	0,86	121Ч4,0	0,75	495	0,51
Невязка (1181,4-1111,325)/1111,325=6,3 %	?70	?7,83

Таблица 10 - Гидравлический расчет ответвлений

№ участка	li, м	lпр i=1,1?li, м	Vр, м3/ч	Располагаемые	dнЧS, мм	Др?l, Па/м	Дрi, Па
				Дрi, Па	Др?l, Па/м
Участок 5-11 Др?lраспол.= (1200-(113,35+57,75+288,75+187,55))/308=1,79 Па/м
Участок 3-12 Др?lраспол.= (1200-(113,35+57,75))/308=3,34 Па/м
Участок 10-13 Др?lраспол.= (1200-(113,35+431,2))/308=2,13 Па/м
5-11	-	280	308	124	1,79	108Ч4,0	1,79	551,32
3-12	-	280	308	233,5	3,34	121Ч4,0	3,3	1016,4
10-13	-	280	308	109	2,13	102Ч3,0	2,1	646,8

После выполнения расчета проверяем использование расчетного перепада давления в сети по основным направлениям.

Участок	Др, Па
1-2-3-4-5-11	1198,72
1-2-3-4-5-6	1188,6
1-2-3-4-7-6	1130,163
1-8-7-6	1165,3
1-2-3-12	1187,5
1-2-10-13	1191,35
1-8-9	1181,4
1-2-10-9	1111,325

Таким образом, расчетный перепад использован в среднем на 97,5 %, что можно считать удовлетворительным.

Глава 6. Расчет внутридомового и внутриквартального газопровода

Задача гидравлического расчета внутриквартального и внутридомового газопроводов - определение диаметров газопроводов при условии подачи необходимых (расчетных) расходов газа при допустимых потерях давления, которые для внутриквартальных и внутренних (до газовых горелок) газопроводов принимают Дрр = 600 Па. При этом между внутриквартальной и внутридомовой сетью допустимый перепад давления распределяют так:

1) для многоэтажной застройки:

а) внутриквартальная сеть Дрр = 250 Па,

б) внутридомовая сеть Дрр = 350 Па;

2) для малоэтажной застройки:

а) внутриквартальная сеть Дрр = 350 Па;

б) внутридомовая сеть Дрр = 250 Па.

Расчетные расходы газа на каждом из участков газовой сети определяем по сумме номинальных расходов газа всеми приборами, снабжаемыми через данный участок, с учетом коэффициента одновременности их действия:

Vр = ?К0?qi?Ni,

где К0 - коэффициент одновременности работы однотипных приборов или групп приборов; выбираем по приложению из методического пособия для общего числа приборов, снабжаемых газом через данный участок, для жилых зданий - это общее число квартир;

Ni - количество однотипных приборов или групп приборов;

qi - номинальный расход газа прибором или группой приборов, ;

четырехконфорочная плита - 1,2 ;

двухконфорочная плита - 0,8 ;

емкостной водонагреватель - 1,17 ;

проточный водонагреватель - 2 .

Диаметры участков газопроводов определяем по расчетному расходу газа и располагаемым удельным потерям давления на единицу длины. Обычно опуск и подводку газа к плитам и к емкостным водонагревателям выполняют из труб dу = 15 мм, к проточным водонагревателям и к отопительным печам - из труб dу = 20 мм, стояки выполняют из труб dу = 20, 25 мм. Потери давления в местных сопротивлениях выражаем через эквивалентную длину прямого участка трубы lэкв, на которой потери давления на трение равны потерям давления в местных сопротивлениях. В этом случае расчетная (приведенная) длина заданного участка газопровода складывается из фактической длины li и эквивалентной длины:

lпр = li+ lэкв??ж,

где ?ж - сумма коэффициентов местных сопротивлений расчетного участка.

При гидравлическом расчете внутридомового газопровода необходимо учитывать гидростатический напор, дополнительное избыточное давление, возникающее за счет разности плотностей газа и воздуха:

Дрг = ± 9,81h(св - сг),

где Дрг - гидростатический напор, Па;

h - разность геометрических отметок конца и начала участка газопровода, м;

св - плотность воздуха, ;

сг - плотность газа при н.у., .

Знак «+» - движение природного газа вверх, «-» - вниз по отношению к отметке начала участка.

Тогда суммарные потери давления в газопроводе:

Др = Дртр+ Дрм.с.- Дрг.

При движении природного газа вверх гидростатический напор уменьшает потери давления в газопроводе, а при движении вниз гидростатический напор увеличивает потери давления в газопроводе.

Последовательность гидравлического расчета внутридомового и газопровода двухэтажного жилого дома, где на кухнях установлены: I этаж - 4-хконфорочная плита и емкостной водонагреватель; II этаж - 2-хконфорочная плита и проточный водонагреватель, состоит:

1. Составляем схему газопровода.

2. Гидравлический расчет газопроводов начинаем с наиболее удаленной точки от ввода - место подключения водонагревателя на кухне 2 этажа. Весь путь газа в выбранном направлении разбиваем на расчетные участки, характеризующиеся постоянным расходом газа, нумеруя их от самой удаленной точки сети к узлу ввода.

3. Определяем расчетные расходы газа на участках:

Vр1-2 = 1?2?1 = 2 ;

Vр2-3 = 0,75?(2+0,8)?1 = 2,1 ;

Vр3-4 = 2,1+0,85?(1,2+1,17)?1 = 4,12 ;

Vр5-6 = 0,85?1,17?1 = 0,9945 ;

Vр6-3 = 0,85?(1,2+1,17)?1 = 2 ;

4. По величине располагаемых удельных потерь давления и расчетных расходов на участках определяем диаметры участков газопроводов, а по выбранным диаметрам определяем соответствующие им удельные потери давления на трение и эквивалентные длины для ?ж = 1.

5. Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений для каждого участка ?ж.

6. Определяем приведенные длины участков lпр.

7. Определяем потери давления на трение и местные сопротивления на каждом участке Дрi, умножая удельные потери давления на трение на каждом участке на приведенную длину участка.

8. Рассчитываем гидростатический напор на участках:

Дрг1-2 = - 9,81?0,945?(1,293 - 0,73) = - 5,22 Па;

Дрг2-3 = + 9,81?3,5?(1,293 - 0,73) = 19,33 Па;

Дрг3-4 = 0 Па (т.к. отсутствует разность высот);

Дрг5-6 = - 9,81?1,5?(1,293 - 0,73) = - 8,28 Па;

Дрг6-3 = 0 Па (т.к. отсутствует разность высот).

9. Определяем суммарные потери давления на участках с учетом гидростатического напора.

10. Определяем суммарные потери в газопроводах с учетом потерь в трубах и арматуре прибора (до газовых горелок).

11. Определяем расчетные расходы газа на участках внутриквартального газопровода:

Vр7-8 = 0,64?(2+0,8)?2+0,85?(1,2+1,17)?2 = 3,584+4,029=7,6 (2 дома);

Vр8-9 = 0,52?(2+0,8)?3+0,85?(1,2+1,17)?3 = 4,368+6,044=10,4 (3 дома);

Vр9-10 = 0,39?(2+0,8)?4+0,85?(1,2+1,17)?4 = 4,368+5,967=10,3 (4 дома).

12. Рассчитываем гидростатический напор на участках внутриквартального газопровода:

Дрг9-10 = 9,81?2,2?(1,293 - 0,73) = 29,95 Па;

Дрг2-3 = 9,81?1,0?(1,293 - 0,73) = 5,52 Па;

13. Расчеты оформляем в таблице 10.

Таблица 11 - Гидравлический расчет внутридомового и внутриквартального газопровода

№ участка	Vр, м3/ч	li, м	dу, мм	lэкв при ?ж=1, м	?ж	lпр =li+ lэкв??ж, м	Др?l, Па/м	Дрi, Па	Дрг, Па	Дрi- Дрг, Па	Местные сопротивления и их коэффициенты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Внутридомовой газопровод
1 - 2	2	2,2	20	0,64	7,5	7	1,42	9,94	-5,22	15,16	Отвод гнутый на 90о, кран пробочный на 20 мм, тройник проходной, 2 угольника 90о
2 - 3	2,1	4,3	20	0,63	1,65	5,34	1,6	8,54	19,33	-10,8	Отвод гнутый на 90о, тройник проходной, внезапное сужение
3 - 4	4,12	2,7	32	1,01	3,25	6	0,465	2,78	-	2,78	3 отвода гнутых на 90о, кран пробочный на 32 мм, внезапное сужение
Итого, во внутренних газопроводах 7,14 Па
Потери давления в трубах и арматуре водонагревателя 100 Па, счетчика 200 Па
Суммарные потери 307,14Па
5 - 6	0,9945	2,8	20	0,38	7,5	5,65	0,59	3,3	-8,28	11,58	2 угольника 90о, кран пробочный на 20 мм, тройник проходной, отвод гнутый на 90о
6 - 3	2	0,8	20	0,64	1,85	1,98	1,42	2,8	-	2,8	Тройник поворотный, внезапное сужение
3 - 4	4,12	2,7	32	1,01	3,25	6	0,465	2,78	-	2,78	3 отвода гнутых на 90о, кран пробочный на 32 мм, внезапное сужение
Итого, во внутренних газопроводах 17,16 Па
Потери давления в трубах и арматуре водонагревателя 100 Па, счетчика 200 Па
Суммарные потери 317,16 Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Внутриквартальный газопровод
4-7	4,12	32	40	1,21	1	33,21	0,225	7,47	0	7,47	Тройник проходной
7-8	7,6	25	40	1,03	1	26,03	0,9	23,4	0	23,4	Тройник проходной
8-9	10,4	30	40	1,1	0	30	1,64	49,2	0	49,2	-
9-10	10,3	22,2	40	1,1	3,3	25,83	1,63	42,1	12,15	29,95	Тройник проходной, отвод гнутый на 90о, пробочный на 40 мм
10-11	10,3	1	50	1,36	1,5	3,04	0,48	1,46	5,52	-4,06	Тройник поворотный
Итого, во внутриквартальных газопроводах 106 Па
Суммарные потери во внутридомовом и внутриквартальном газопроводах 423,16 Па

В итоге потери давления во внутридомовом и внутриквартальном газопроводах меньше 600 Па, а именно 423,16 Па < 600Па, что допустимо.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта мы получили полное представление о расчете и проектировании газовых сетей, познакомились с действующими нормативными документами, приобрели навыки работы с технической и справочной литературой.

В результате запроектировали систему газоснабжения низкого давления в сельском населенном пункте пос. Перелюб и разработали внутриквартальную и внутридомовую системы газоснабжения двухэтажного жилого здания. Для снижения давления и поддержания его на заданном уровне в данной системе газоснабжения населенного пункта предусмотрели один газорегуляторный пункт. Для того чтобы лучше снабдить потребителей природным газом, в нашей системе газоснабжения мы выделили три кольца потока газа и два ответвления, причем расчетный перепад давления в системе можно считать удовлетворительным.

Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.08-87. Газоснабжение. - М.: Стройиздат, 1987.- 69 с.

2. Ионин А.А. Газоснабжение. - М.: Стройиздат. 1981.- 415 с.

3. Конспект лекций по газоснабжению.

Размещено на Allbest.ru