Расчет параметров газопровода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

“Расчет параметров газопровода”

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчётных 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), а также подбор фильтров и регуляторов давления

Заключение

Литература

Введение

гидравлический расчет газопровод

Развитие газовой промышленности одно из важнейших отраслей экономики имеет существенное значение в создании материально-технической базы страны, в связи, с чем правительство уделяет этой отрасли большое внимание.

Природный газ как высокоэффективный энергоноситель, широко применяемый в настоящее время во всех звеньях общественного производства, оказывает прямое воздействие на увеличение выпуска промышленной продукции, рост производительности труда и снижение удельных расходов топлива.

Интенсивная добыча природного газа и необходимость доставки его к потребителю наиболее экономичным способом вызвали бурное развитие трубопроводного транспорта. Транспортирование газа по трубопроводам удобнее и дешевле, чем другими транспортными средствами, так как оно обеспечивает непрерывное (и практически без потерь) поступление газов к потребителю непосредственно из месторождений или подземных хранилищ. Важным звеном в общей системе газоснабжения страны являются подземные городские газопроводы, по которым газ поступает непосредственно к жилым домам, коммунально-бытовым и промышленным предприятиям.

Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива:

Стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива.

Производительность труда при его добычи значительно выше, чем при добычи угля и нефти.

Высокая теплота сгорания, делает целесообразным транспортировку газа по магистральным трубопроводам на значительные расстояния.

Обеспечивается полнота сгорания, и облегчаются условия труда обслуживающего персонала.

Конечно, имеются недостатки и отрицательные свойства взрыво- и пажароопасность природного газа, но всё это не уменьшает всех достоинств природного газа.

Исходные данные

Годовой расход газа на отопление, 106 нм3	6
Годовой расход газа к/быт., 106 нм3	7
Производственный максимально-часовой расход газа зимой,	нм3/час
			В1	50
			В2	500
			В3	600
			В4	100
			В5	1500
Длина участка, м
			I	6
			II	14
			III	19
			IV	26
			V	10
			до РД	300
Количество поворотов на участке
			I	-
			II	2
			III	1
			IV	-
			V	1
			до РД	1
Количество конденсатоотводчиков на участке
			I	1
			IV	-
			V	1
			до РД	1
Количество задвижек на участке
			V	2
			до РД	4
Давление на вводе Рн, ати		1,8
Давление у последнего цеха, мм вод. ст.	100
Количество фильтров	до РД	1
Предохранительный клапан	до РД	1
Счетчик или диафрагма	до РД	1
Летняя нагрузка (май-август) = 0,2В3+0,5В2+0,3В5, нм3/час	820
Вид газа			Шебелинка (=0,89кг/м3 )

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

Для определения суммарного годового расхода газа по объекту газоснабжения, используя газовые расходы на отопление и коммунально-бытовые нужды, которые приводятся в исходных данных, подсчитываем годовой расход газа на производственные нужды исходя из заданных зимних и летних часовых расходов газа цехами и числа часов их работы в каждом месяце года (без учета праздников и выходных дней). Расчет выполняется в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Расход газа по цехам (по пятидневной рабочей неделе)

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
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, нм3106	1,39	1,32	1,45	1,45	0,39	0,43	0,43	0,43	1,45	1,45	1,39	1,39

Примечание. Всего рабочих дней -275, всего рабочих часов- 6168.

Для заполнения таблицы 1 рассчитаем, пользуясь исходными данными, зимние и летние часовые расходы газа цехами:

Расход газа на производственные нужды летом:

[1.1]

Расход газа на производственные нужды зимой:

[1.2]

Умножив получившиеся расходы на соответствующее количество рабочих часов, найдем необходимые расходы газов.

Расход газа на производственные нужды за год:

Для нахождения газовых расходов в нм3 воспользуемся следующими формулами:

-на коммунально-бытовые нужды:

,,

где [1.3] Вк/б - годовой расход газа на коммунально-бытовые услуги;

(Вк/б)n,% - процентный расход газа на коммунально-бытовые услуги за данный месяц;

n - порядковый номер месяца (n =112);

-на отопление:

, , где [1.4]

Вот - годовой расход газа на отопление;

(Вот)n,% - процентный расход газа на отопление за данный месяц;

n - порядковый номер месяца (n =112);

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

Таблица 2

Месяцы года	Размерность	I	II	III	IV	V	VI	VII
На ото-	%	19,2	16	14,2	9,1	2,4	1,1	1,0
пление	нм3106	1,15	0,96	0,85	0,55	0,15	0,07	0,06
На к/б	%	11,1	11,1	10,9	9	6,7	5,3	5
нужды	нм3106	0,78	0,78	0,76	0,63	0,47	0,37	0,35
Сумма на к/б и отопл.	нм3106	1,93	1,74	1,61	1,18	0,62	0,44	0,41
На отопление	%	0,9	1,9	7,7	12	14,5	100
	нм3106	0,05	0,11	0,46	0,72	0,87	6
На к/б нужды	%	4,7	5,6	8,2	10,7	11,7	100
	нм3106	0,33	0,39	0,57	0,75	0,82	7
Сумма на к/б и отопл.	нм3106	0,38	0,5	1,03	1,47	1,69	11

Используя данные таблиц 1и 2, составляем сводную таблицу 3, на основании которой строится годовой график расхода газа объектом газоснабжения. Этот график дает наглядное представление о структуре потребления газа по всему объекту газоснабжения и о распределении расхода газа по месяцам года.

Зная расчетный годовой расход газа на производственные нужды Впр, рассчитываем суммарный его расход по объекту газоснабжения

[1.5]

и полученный результат заносим в таблицу.

Суммарный расход газа объектом газоснабжения по месяцам, нм3

Таблица 3

Группа потребителей	Обоз- наче-	М	е г	с о	я д	ц а	ы
	ние	I	II	III	IV	V	VI
Отопление	Вот	1,15	0,96	0,85	0,55	0,15	0,07
К/б нужды	Вк/б	0,78	0,78	0,76	0,63	0,47	0,37
Промышленное потребление	Впр	1,39	1,32	1,45	1,45	0,39	0,43
Сумма	Вобщее	3,32	3,06	3,06	2,63	1,01	0,87
Группа потребителей	Обоз наче-							Всего за
	ние	VII	VIII	IX	X	XI	XII	год
Отопление	Вот	0,06	0,05	0,11	0,46	0,72	0,87	6
К/б нужды	Вк/б	0,35	0,33	0,39	0,57	0,75	0,82	7
Промышленное потребление	Впр	0,43	0,43	1,45	1,45	1,39	1,39	12,97
Сумма	Вобщее	0,84	0,81	1,95	2,48	2,86	3,08	25,97

Теперь остаётся, пользуясь данными таблицы 3, определить расчетный максимально-часовой расход газа в зимний и минимально-часовой его расход в летний период.

Максимально-часовой расход газа на отопление рассчитывается для самых холодных зимних суток года по формуле

, где [1.6]

(Вот)мм- месячный расход газа на отопление для месяца максимального расхода газа (берётся из таблицы 3.Обычно это январь месяц);

n- число календарных дней для данного месяца;

tвн- средняя температура внутри отапливаемого помещения, tвн= 18C;

tн,ср- средняя температура наружного воздуха в расчетном месяце. Принимается в зависимости от климатического пояса. Для Республики Беларусь она может быть принята равной -7C;

tн,м- максимально расчетная температура наружного воздуха для данного зимнего месяца, также зависящая от климатического пояса. Для Республики Беларусь она может быть принята равной -24C;

Летом расхода газа на отопление производственных и жилых помещений по существу нет. Есть лишь сравнительно небольшой его расход на цели горячего водоснабжения жилого сектора. При определении же минимально-часового расхода газа в году его можно не учитывать, так как минимум расхода приходится на ночные часы, а в это время водоразбор в квартирах отсутствует.

Максимально-часовой расход газа зимой на коммунально-бытовые нужды определяется по формуле

, где [1.7]

(Вк/б)max.м- месячный расход на коммунально-бытовые нужды для месяцев максимального в году общего расхода газа( выбирается из таблицы 3);

n- число календарных дней этого месяца;

(Вк/б)max.м

7- расход газа на коммунально-бытовые нужды за неделю;

a - коэффициент, определяющий долю максимально-суточного расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах недели (обычно это конец рабочей недели - пятница). В расчетах он может быть принят равным 0,18.

b- коэффициент, определяющий долю максимально-часового расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах зимних суток. В расчетах этот коэффициент может быть принят равным 0,109.

,

Аналогично этому определяется и минимально-часовой, в течение всего года, расход газа летом на коммунально-бытовые нужды. Минимально-часовой расход потребуется для оценки режима работы принятых на ГРП регуляторов давления.

Имеем

, где [1.8]

(Вк/б)min,м- расход газа на коммунально-бытовые нужды для месяца минимального в году расхода газа( выбирается из таблицы 3);

n`- число календарных дней этого месяца;

a`- коэффициент минимально-суточного расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах недели (обычно это выходной день). В расчетах он может быть принят равным 0,129.

b`- коэффициент минимально-часового расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах летних суток (обычно это ночные часы). В расчетах этот коэффициент может быть принят равным 0,001.

 ,

Что касается минимально и максимально-часовых в году расходов газа на промышленные нужды (Впр)min и (Впр)max, то они указаны в задании.

Результаты всех выполненных расчетов сведем в таблицу 4.

Сводная таблица расхода газа по объекту

Таблица 4

пп	Категория	расхода	Размерность	Отопление	К/б нужды	Пром. нужды	Всего
1	Годовой	расход	нм3106	6	7	12,97	25,97
2	Месячный	максим.	нм3106	1,15	0,82	1,45	3,42
	расход	миним.	нм3106	0,05	0,33	0,39	0,67
3	Часовой	максим.	нм3/час	2596,77	3632,87	2750	8979,64
	расход	миним.	нм3/час	-	9,61	820	829,61

Годовой график потребления газа имеет вид (рис.1):

Рис.1

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

После определения расчетных (максимально-часовых) расходов газа всеми потребителями, питающимися от заводского газопровода, составляем общую схему газопровода.

Схема расположения заводского ГРП и газопровода составляется на основании исходных данных. На этой схеме условно изображаются и те здания, куда по заданию подводится газ от распределительного межцехового газопровода. На основе такой схемы, исходного задания и таблицы 4 составляется расчетная схема.

Верхняя часть расчетной схемы представляет собой подлежащие расчету участки общезаводского распределительного газопровода. В левой стороне показан участок до ГРП, а в правой - межцеховой газопровод (после РД).

Участок газопровода до ГРП рассчитывается с запасом по производительности в 25%, имея в виду перспективное увеличение потребления газа. В связи с этим

; [2.1]

Схема, иллюстрирующая расход газа часовой по участкам приведена ниже

Имеем: ;

; ;

; ;

Сводная таблица для построения расчётной схемы

Таблица 5

Определяемая величина	Расход	Длина
	нм3/ч	м
Объём газа до ГРП	11224,55	300
1-ый участок	4994,91	6
2-ой участок	4944,91	14
3-ий участок	4444,91	19
4-ый участок	3844,91	26
5-ый участок	3744,91	10

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

Рис.2

3.. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

Из расчетной схемы видно, что расчетный расход газа Vдо 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 0,5hк;

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).

Принимаем скорость газа ? = 15 м/с . [1]

Для более наглядного расчета составим таблицу, в которую внесём все расчетные величины, [1]:

, нм3/ч - расчетный расход газа;

, м - принятый диаметр; [3.1]

- коэффициент местных сопротивлений;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

- коэффициент сопротивления конденсатоотводчика;

, м - условная длина;

, м - условное увеличение длины участка вследствие наличия местных сопротивлений; [3.2]

, м - фактическая длина;

, м - приведенная длина; [3.3]

, Па - потери давления;

, Па - потеря напора на участке. [3.4]

Рассчитываем диаметры трубопроводов, [2]:

Dy1= м;

Dy2= м;

Dy3= м;

Dy4= м;

Dy5= м;

Принимаем диаметры , [2]: Dy1= 0,35 м; Dy2= 0,35 м; Dy3= 0,35 м;

Dy4= 0,30 м; Dy5= 0,30 м.

Имея таблицу h=f(V,d) для газа Шебелинка [2] и задаваясь принятыми диаметрами при расходе V для соответствующих участков, находим для каждого из участков значения h и lэ, которые заносим в таблицу 6.

Условное увеличение длины участков из-за наличия местных сопротивлений, [1]:

Значения приведенных длин участков, потерь напора на участках, а также все приведенные в пункте 3 результаты расчетов представлены в таблице 6.

Таблица 6

N участка	Расчётный расход газаVi, нм3/ч	Диаметр Dy, мм	Вид местных сопроти- влений	Расчёт местных сопротивлений
				Количество	значение ж	?ж на участке
1	4994,91	350	конд	1	0,5	0,5
2	4944,91	350	поворот	2	0,53	1,06
3	4444,91	350	поворот	1	0,53	0,53
4	3844,91	300	-	-	-	-
5	3744,91	300	поворот/задв/конд	1/1/2	0,51/0,42/0,5	1,43
1	26,8	13,4	6	19,4	2,01	88,6
2	26,8	28,41	14	42,41	1,97	54,1
3	26,8	14,2	19	33,2	1,53	30,6
4	26,568	0	26	26	2,67	143,9
5	26,369	37,71	10	47,71	2,41	72,6

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

??р ? 0,5· hк , т.е. [3.5]

88,6+54,1+30,6+143,9+72,6? 0,5·80·9,865 , т.е. 389,8 ? 394,6, где

hk-давление у последнего цеха, Па.

hk=80мм вод.ст.=80· 9,865=789,2 Па, [1].

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

Давление за РД, [1]:

Р2=рат+ hк+ ??р=98650+789,2+389,8=99829Па. [3.6]

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

При подборе диаметра газопровода на участке до ГРП особых ограничений по 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]:

. [4.1]

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=200…250 мм, взяв d=200 мм:

. [4.2]

Коэффициент местного сопротивления на предохранительном клапане опк=5, [1].

Коэффициент местного сопротивления на конденсатоотводчике ок=2, [1].

Коэффициент местного сопротивления при повороте (2 поворота на участке) и на задвижках (5 задвижки на участке) выбираем по приведенным ранее значениям в зависимости от диаметра: оп=0,49 и оз=0,46, [1].

Значения местных коэффициентов на фильтре, счётчике или диафрагме не учитываются.

Таким образом, значение суммарного коэффициента местных сопротивлений

?о= опк + ок + оп +оз=5+2+2·0,49+5·0,46=10,28. [4.3]

Значение условной длины lэ для газопроводов среднего и высокого давления зависит только от величины условного диаметра, [1], таблица 7:

Таблица 7

d	50	70	80	100	125	150	200	250	300
lэ	2,3	3,2	3,9	5	6,7	8,7	13	17,4	22

Условное увеличение длины участка вследствие наличия местных сопротивлений,

=13·10,28=133,64м. [4.4]

Фактическая длина =350 м.

Приведенная длина , [1], =133,64+350=483,64 м. [4.5]

Конечное давление, [1]:

, где [4.6]

давление на вводе, ата; , [1].

Полученное давление удовлетворяет указанному выше промежутку:

Рк=148960 Па принадлежит промежутку Р1=149743,5…159726,4Па.

Выбор регулятора давления (РД) для ГРП

В настоящее время для расходов газа больше 800-1000 нм3/час на ГРП промышленных предприятий повсеместно используются регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева:

РДУК-2-35: dкл=35мм; пропускная способность V?Г=1000нм3/ч;

РДУК-2-50: dкл=50мм; пропускная способность V?Г=1400нм3/ч;

РДУК-2-100: dкл=100мм; пропускная способность V?Г=2700; 6000нм3/ч;

РДУК-2-200: dкл=140мм; пропускная способность V?Г=12000нм3/ч.

Все регуляторы давления РДУК-2 пригодны для установки на давление за собой в интервале 0,005-6 ати.

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

Vр.пр=Vт·нм3/час, где

(?р)т=98650 Па, (р2)т=99636 Па, [1]; [4.7]

?р=р1-р2=149846 -99829=50017Па; , (со)т =0,73 кг/нм3 ; со =0,5 кг/нм3.

Регулятор давления подбирают так, чтобы загрузка была не более 85% и не менее 10%.

(Bmax / Vр пр)=(2082,25+2960/5667,25)?100=88%;

(Bmin / Vр пр)=(880+5,53/5667,25)?100=15,63%;

Окончательно принимаем РДУК-2-100 с клапаном диаметром 100 мм, паспортная пропускная способность которого ?Vг=6000 нм3/ч.

Заключение

Был произведен расчет общезаводского газопровода с заданными нагрузками Вк/б (на коммунально-бытовые нужды), Вот (на отопление), В1, В2, В3, В4, В5 (по цехам завода соответственно) и давлениями вначале газопровода и у последнего цеха. В результате расчета мы определили расходы газа по объекту газоснабжения (,,,,Впр в месяц и в год), 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, 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.

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. 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 и просчитаны его максимальные и минимальные загрузки.

На этом расчет газопровода был закончен.

Литература

1 Несенчук А.П. Промышленные теплотехнологии: Методики и инженерные расчеты оборудования высокотемпературных теплотехнологий машиностроительного и металлургического производства. Учеб./ Мн.: Выш.шк., 1998. - 422 с.: ил.

2 Стаскевич Н.Л.Справочное руководство по газоснабжению. Л.: Гостопттехиздат, 1960. - 875 с.; ил.

Размещено на Allbest.ru