Газоснабжение микрорайона

Исходные  данные

Плотность населения: m, чел/Га =415

Охват населения  газоснабжением-z, 100%

Комунально - бытовые потребители: бани-14%, посещается одним человеком 52 раза в год, прачечные 40%, норма сухого белья на 1 жителя-100кг, больницы норма планировки 8 коек на 1 жителя-100кг, столовые 14%, столовые готовят завтрак, обед и ужин на 1 человека в день, хлебозавод выпекает норму хлеба 0,9 кг на одного жителя в сутки, из них хлеба формового 0,2кг, подового 0,5кг, кондитерских изделий 0,2кг.

Отоплением централизованным пользуются 81% жителей

Норма кубатура 1 человека в жилых зданиях 9 м³

Норма кубатуры на 1 человека в общественных зданиях 7 м³

Расчетная наружная температура -28 ^оС

Микрорайон снабжается газом Шебелинского месторождения температурой сгорянаия Q_H=37,87

Размеры кварталов, м- L₁=215, L₂=535, L₃=485, L₄=415, B=20

Жилой дом 3-этажный, расположенный в 3 квартале подлежащий газификации.

ГРС расположена  на Северной стороне микрорайона  на расстоянии 125 м от квартала. Давление после ГРС, кПа=220.

 
 

 

        L₁ B L₂ 
 

 

1. Газоснабжение микрорайона

1.1 Характеристика микрорайона

Микрорайон состоит  из 4-х кварталов, 5-ти и 9-ти этажных  зданий, ширина улиц составляет 30 м. Средняя  зимняя температура составляет -28 ^оС. Микрорайон обустроен и озеленён. Газоснабжению подлежат все дома 100% имеют плиты ПГ-4, а у 19% установлен подогреватель ВПГ, для приготовления горячей воды, оставшиеся используют ТВГ.

Снабжением газа низкого давления подлежат все коммунальные и бытовые предприятия, больницы, столовые и др., а так же снабжению  газом среднего давления подлежат: районная котельная, хлебозавод, банно-прачечный комбинат.

Микрорайон снабжается газом Шебелинского месторождения  с низшей теплотой сгорания Q_H=37,87 МДж/м³

От магистрального газопровода среднего давления проходящего  с Северной стороны микрорайона. Давление газа после ГРС составляет 220 кПа

кв1 F=89225м² кв4 F=222025м² 
 

кв2 F=104275м² кв3 F=259475м² 
 
 
 
 

     1.2 Расчет газопотребления  объектом

     1.2.1 Годовой расход газа микрорайоном

     Определяем  площадь микрорайона

     F=F₁+F₂+F₃+F₄ , где F₁- площадь первого квартала, F₂- площадь второго квартала, F₃- площадь третьего квартала, F₄- площадь четвертого квартала

     F_общ=89225+104275+259475+222025м²=675000м²= 67,5 Га

     Определяем  численность населения

     N=mF, где m-плотность населения, F-площадь микрорайона.

     N=67,5×415=28012 человек

     Определяем  годовой расход газа по формуле:

     Q_y=, где z- охват населения , где n-коэффициент учитывающий производимость предприятия

Определяем годовой  расход газа на коммунально-бытовые  нужды по формуле 

Численность населения 28012 чел. Из них 19% имеют ВПГ, 81% имеют  центральное горячее водоснабжение, у всех установлены газовые плиты,

потребления теплоты, N-число жителей, Q_H- низшая теплота сгорания газа

     газоснабжением, q- норма потребления теплоты, N-число жителей, Q_H- низшая теплота сгорания газа

     Q_y==3861913,2 м³/год

     Численность населения 28012 чел. Из них 19% имеют ВПГ, 81% имеют центральное горячее  водоснабжение, у всех установлены  газовые плиты, Q_H=37,87 МДж/м³

     Определяем  годовой расход газа на коммунально-бытовые  нужды по формуле Q_y=, где n-коэффициент учитывающий производимость предприятия

Характеристика  Шебелинского газового месторождения

Крупнейшее на Украине  газоконденсатное месторождение, расположенное  в Балаклейском районе Харьковской  области. Обслуживается газопромышленным управлением «ШебелинкаГазДобыча». Входит в Днепровско-Припятский нефтегазоносный  бассейн. Газ метановый.

Шебелинское газовое  месторождение- расположено в 60 км. к ЮВ от Харькова. Открыто в 1950г., начало эксплуатироваться в 1956. Общие  геологические запасы 132,8 млрд. м³(1961). Основная база питания ряда газопроводов в т.ч. Шебелины-Харьков, Шебелина-Киев и др.

Шебелинское месторождение  с запасами газа в 650 млрд. кубометров было открыто на Харьковщине в 1950г., скважина дала газ 3 мая 1950г. На время  открытия было одним из крупнейших в Европе. До освоения природных ресурсов Западной Сибири оно обеспечивало до 60% газодобычи в СССР и было основным поставщиком газа для европейской части Советского Союза.

 

Определяем расход банями:

Q_y==215397,26 м³/г

Определяем расход прачечными:

Q_y==556245,68 м³/г

Определяем расход столовой:

Q_y==317503,86 м³/г

Определяем расход больницей:

Q_y==73377, 09004 м³/г

Определяем расход хлебозаводом:

Q_y==1289184,4 м³/г

Определяем расход мелкими предприятиями:

Q_y=Q_ж.зд×0,05=3861913,2×0,05=193095,66 м³/г 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2. Расход газа на отопление жилых и общественных зданий 

Характерной особенностью расхода газа на отопление является серьезность его потребления. Основными  факторами, определяющими режим  расхода газа на отопление, являются климатические условия местности и тип отопительной установки. Часовой расход газа на отопление зависит от объема отапливаемых зданий, их тепловой характеристики и величины наружной расчетной температуры, и определяется по формуле:

Q_d=  м³/ч, где W-строительная кубатура отапливаемых зданий, q- средняя удельная тепловая характеристика зданий КДж/м³ч.град., t_внутренняя температура( для общественных 16^оС, для жилых 18^оС), *-КПД отопительной установки, для местной 20%, для центральной 80%, Q_H- низшая теплота сгорания.

Отапливаемая кубатура жилых и общественных зданий определяется в зависимости от нормы кубатуры жилых и общественных зданий(z), приходящейся на одного человека(a), процента охвата отоплением жилых и общественных зданий и численности населения (N)

W=azN

Средняя удельная тепловая характеристика отапливаемых зданий для 6-ти и более этажей принимается 1,26-1,67 КДж/м³.ч.град. 
 
 
 
 
 

Кубатура отапливаемых зданий от котельной:

W_ж.з.=9×0,81×28012=204207,48 м³

W_об.зд.=7×0,81×28012=158828,04 м³

Кубатура зданий с местным отоплением:

W_ж.зд.=9×0,19×28012=47900,52 м³

W_об.зд.=7×0,19×28012=37255б96 м³

Расход газа на отопление  котельной:

Q= 528,74777 м³/ч

Расход газа на отопление  местными установками:

Q= =284,59511+211,5139=496,10901 м³/ч

Расход газа центральной  котельной:

Q=  = 506,54185+376,46693=883,00878 м³/ч

Расход газа местными отопительными установками:

Q= =475,27384+353,22821=828,50205 м³/ч 
 
 

 

2.1 Часовой расход газа

Система газоснабжения  городов и других населённых пунктов  должна рассчитываться на максимальный часовой расход газа. Максимальный часовой расход газа определяется как часть годового расхода газа по формуле:

Q_d=K_maxQ_y м³/ч., где Q_y-годовой расход газа, K_max-коэффициент часового максимума. 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 

 

3. Обоснование принятой  системы и схемы  газоснабжения

Системы газоснабжения  города или посёлка включают в  свой состав источник газоснабжения, газовую  распределительную сеть и внутреннее газовое оборудование. Распределительная  сеть является основным элементом газоснабжения. В зависимости от давления распределительные  газопроводы делятся:

1. Сеть низкого давления ( не более 5 кПа)
2. Сеть среднего давления (до 300 кПа)
3. Сеть высокого давления (от 300 до 600 кПа)
4. Сеть высокого давления (от 600 до 1200 кПа)

Газопроводы среднего и высокого давления до 600 кПа служат для питания распределительных газопроводов низкого и среднего давления через ГРП, а так же для подачи газа промышленным, крупным коммунальным предприятиям и районным отопительным котельным.

В газовой сети может  быть одно давление во всех газопроводах или в различных газопроводах разное давление.

В зависимости от этого различают:

1. Одноступенчатые схемы подающие газ потребителям одного давления
2. Двухступенчатые - подающие газ двух давлений
3. Трехступенчатые - подающие газ трёх давлений
4. Многоступенчатые - подающие газ потребителям четырёх или более давлений.

 
 
 

 

По начертанию плана  различают 2 основные схемы:

1. Замкнутые или кольцевые
2. Разветвленные или тупиковые

Основное преимущество кольцевой схемы – высокая  надёжность газоснабжения, не нарушаемая даже при выключении отдельных участков сети. Недостатком её является большая  протяженность труб по сравнению  с тупиковой схемой, а, следовательно и большие затраты на строительство.

Тупиковая схема-это  разветвляющийся в разные стороны  микрорайона основной газопровод. Тупиковая  схема всегда имеет меньшую длину  линий и стоит дешевле. Но т.к. требование высокой надёжности является основным при газоснабжении, тупиковые  сети находят ограниченное применение.

Выбор типа распределительной  сети для каждого объекта решается в зависимости от конкретных условий  данного объекта:

1. Размера объекта и характера его застройки
2. Наличия потребителей требующих газ повышенного давления
3. Расположения источников газоснабжения, вида и давления газа поступающего к объекту.

Выбранная схема  должна удовлетворять следующим  требованиям:

1. Подачи к потребителям расчетных количеств газа под заданным давлением наикратчайшим путём
2. Надежность в работе
3. Небольшие затраты на сооружение сети и её эксплуатацию.

 
 
 
 
 
 

 

Защита  газопроводов от коррозии

Существует 2 вида защиты газопроводов от коррозии:

1. Пассивная (битумные мастики, липкие ленты, лакокрасочные покрытия и т.д.)
2. Активная (станции катодной защиты, протекторная, дренажная)

Катодная защита:

Катодная защита имеет катодную станцию подключенную к сети переменного  тока. В КС переменный ток преобразуется  в постоянный (+) через изолированный  проводник передается на трубы, рельсы, которые забиваются в землю на расстояние и глубину согласно проекту  электрозащиты,  эти металлические  предметы становятся анодов (А). А клемма (-) от станции катодной защиты изолированным проводником соединяется с газопроводом и газопровод является катодом (К). Создается замкнутая электрическая цепь через поврежденную изоляцию, при этом разрушается анод, а газопровод остается целым.

КС

      - + 
 

К А

      Газопровод 
 
 

Протекторная защита:

Протектор-это сплав алюминия с магнием, электрический потенциал этого сплава выше чем у стали. Протекторная защита устанавливается для защиты небольших участков газопровода с малыми блуждающими токами. Протекторы соединяются изолированным проводником с газопроводом. Контактные устройства выводятся на поверхность земли. Через поврежденную изоляцию газопровода возникает замкнутая электрическая цепь в которой протектор является анодом, а газопровод катодом, при этом разрушается протектор, а газопровод остается целым. 
 
 
 
 
 
 
 

Пассивная :

Газопроводы проходящие по территории населённых пунктов и  промышленных предприятий должны иметь  весьма усиленную изоляцию(ВУС). Если изоляция делается из битумных мастик, её толщина должна быть не менее 9 мм., если липкими лентами – 3 слоя ленты (1,2 мм), если краска – 2 слоя. 

4. Трассировка газопроводов

Система газоснабжения  должна быть надёжной и экономичной, что определяется правильным выбором  трассы газопровода, который зависит  от расстояния до потребителя, ширины проезда, рельефа местности и  т.д. Минимальная глубина заложения  газопроводов - не менее 0,8 м, в местах где не предусматривается движение транспорта- 0,6 м. Расстояние газопровода до подземных сооружений не менее 30 см. Расстояние по вертикали между газопроводами и другими подземными коммуникациями не менее 0,2м , электрокабелей на 110-220 кВ не менее 1м. Переходы газопроводов через овраги и водяные пути осуществляются подвеской к конструкциям мостов, строительством специальных мостов, использованием несущих способностей труб с устройством из них арочных переходов, выполнением подводного перехода-дюкера. Надземные газопроводы прокладывают на отдельно стоящих опорах. Газопроводы с давлением до 0,6 МПа допускается так же прокладывать по стенам производственных зданий с помещениями категории безопасности В,Д. Запорные устройства(краны, задвижки, вентили) устанавливаются в ГРП, ГРУ, на вводе газопровода в здание, на опасных участках газопровода для отключения подачи газа. Запорная арматура должна быть герметична, иметь малое аэродинамическое сопротивление. Конденсатосборники - служат для определения утечки газа из газопровода, устанавливаются в ковер. Трубка помещается под футляр и выводится на поверхность в ковер. 
 

 

5. Расчет сети низкого  давления

При проектировке принимают  упрощенную схему разбора газа на городской или поселковой распределительной  сети. Условно допускают, что газ  расходуется равномерно по всей длине  распределительного газопровода и  этот расход по длине участка называют путьевым.

Определение расчетных  расходов газа в кольцевой распределительной  сети выполняется в следующей  последовательности:

1. Вычерчивается  схема кольцевой сети. Намечается  желаемое направление потоков  газа от ГРП.

2. Вычисляют удельный  расход газа

q_f= , где Q_d-часовой расход газа микрорайоном

∑F-суммарная площадь застройки.

3.Вычисляют расходы  газа кольцами сети:

Q_k=F×q_f ; м³/ч ; где F-площадь застройки заключенная в кольце , q_f-удельный расход

4. Вычисляют удельный  расход, отнесенный к периметру

q₁= ; м³/ч.м. Q_k- расход газа кольцами сети, ∑L- длина периметра кольца

5. Вычисляют путевые расходы газа на участках сети.

Q_пут=q₁×L, м³/ч q₁- удельный расход к периметру

L- длина участка.

6. Вычисляют транзитные  расходы газа

Q_транз=∑Q_пут. м³/ч

7. Определяют расчетные  расходы газа по формуле:

Q_расч.=0,5×Q_пут+Q_транз м³/ч 

 

Определение удельных расходов газа на единицу длины  периметра кольца

 

 1 2 3 
 

      8 ГРП 4

      7 
 

      9 6 5 
 

 

Определение расчетных расходов газа участками сети

 

 

5.1 Гидравлический расчет сети низкого давления

Гидравлический расчет заключается в определении оптимальных  диаметров наружных газопроводов в  зависимости от величины расчетных  расходов газа и допустимых потерь давления.

По расчетным таблицам, в зависимости от расчетного расхода  газа задаемся диаметром, определяем удельные потери, определяем потери на участке  и по направлениям. Определяем разницу  потерь по направлениям и если она  в пределах 10%, то значит, мы правильно  подобрали диаметр, если нет, то подбор начать снова 

 

Гидравлический  расчет газопроводов низкого давления.

 

6. Расчет сети среднего  давления

Сеть среднего давления должна подавать газ следующим потребителям: котельной микрорайона, бане, прачечной, хлебозаводу и в сеть низкого давления через ГРП.

Для сети среднего давления принимают тупиковую схему. Расчет ведут в следующей последовательности:

1. Составляют схему  сети среднего давления. Указывают  стрелками направление движения  газа от ГРС до самого удалённого  потребителя. Обозначают номера участков, проставляют длину участков и расчетные расходы газа потребителей.

СХЕМА

            1  ГРС   

 332,5 

  277,5  8

 207,5 2 138 138

      5 6

 3 7

 4 396,2

 370

Q_х.з.= 214,907 м³/ч, Q_ГРП= 821,815 м³/ч, Q_Кот.=528,74 м³/ч, Q_Б.Пр.К.=271,677

2. Определяют расчетные  расходы газа участками тупиковой  сети среднего давления 

 

Основное направление:

Q_1-2=1837,04; Q_2-3=1622,1398; Q_3-4=271,577

Ответвления:

Q_3-5=1350,56; Q_5-6=821,815; Q_5-7528,747; Q_2-8=214,907

6.1 Гидравлический расчет сети среднего давления.

Цель гидравлического  расчета газопроводов среднего давления та же, что и газопроводов низкого  давления, т.е. определение диаметров  труб отдельных участков, в зависимости  от величины расчетных расходов газа и допустимых потерь давления. Допустимые потери давления в сетях среднего давления составляют 20-30% от начального.

Гидравлический расчет газопроводов среднего давления