Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование трубопроводов

Содержание

Введение...........................................................................................................................3

1 Характеристика объекта газоснабжения..................................................................5

2 Расчетная схема ...........................................................................................................9

3 Определение расчетных расходов газа...................................................................10

3.1 Определение годового расхода газа.....................................................................10

3.2 Расчетные часовые расходы газа ........................................................................12

4 Гидравлический расчет кольцевой газораспределительной сети......................16

5 Подбор оборудования ГРП и ее описание ............................................................20

5.1 Регулятор давления.................................................................................................24

5.2 Выбор фильтра ........................................................................................................28

5.3 Выбор предохранительного запорного клапана...................................................31

5.4 Выбор предохранительного сбросного клапана..................................................33

6. Описание работы ГРС ..............................................................................................35

Список использованных источников...........................................................................37

Приложение 1 ................................................................................................................38

Приложение 2.................................................................................................................39

Введение

Газовая промышленность является одной из наиболее динамичных, бурно развивающихся отраслей народного хозяйства. Одной из ведущих подотраслей газовой промышленности является газопроводный транспорт. Увеличение протяженности магистральных газопроводов, их разветвленность, обуславливающая охват газопотреблением большой территории России, значительное число взаимосвязанных объектов, включенных в газотранспортную систему, позволяет говорить о том, что в России успешно функционирует Единая Система Газоснабжения (ЕСГ).

Система газоснабжения городов может базироваться на природном газе, подаваемом в город или в другой населенный пункт по магистральному газопроводу, сжиженном газе или на смеси паров пропана и бутана с воздухом.

Природный газ является основным топливом в системе газоснабжения.

При использовании природного газа источником газоснабжения городов является газораспределительная сеть.

Газораспределительная сеть представляет собой систему трубопроводов и оборудования, в состав которой входит как городские магистральные газопроводы, предназначенные для подачи газа из одного района города в другой, так и распределительные газопроводы для подачи газа непосредственно потребителям. Газ в городскую газораспределительную сеть поступает из магистрального газопровода через газораспределительную станцию (ГРС). Из ГРС направляется в газорегуляторные пункты (ГРП), установленные на городской сети.

Газорегуляторные пункты предназначаются для снижения давления газа; они объединяют газопроводы различного давления. В зависимости от давления природного газа городские трубопроводы делятся на газопроводы низкого, среднего и высокого давления.

Газопроводы систем газоснабжения в зависимости от величины давления транспортируемого газа подразделяются на следующие группы:

газопроводы низкого давления – при рабочем давлении газа до 0,05 кгс/см2 (5×103 Па) включительно;

газопроводы среднего давления – при рабочем давлении газа свыше 0,05 кгс/см2 (5×103 Па) до 3 кг/см2 (3×105 Па);

газопроводы высокого давления II категории – при рабочем давлении газа свыше 3 кгс/см2 (3×105 Па) до 6 кг/см2 (6×105 Па).

газопроводы высокого давления I категории – при рабочем давлении газа свыше 6 кг/см2 (6×105 Па) до 12 кг/см2 (1,2×106 Па) включительно для природного газа и газовоздушных смесей и до 16 кг/см2 (1,6×106 Па) для сжиженных и углеводородных газов (СУГ).

Газопроводы низкого давления служат для подачи в жилые, общественные здания и предприятия бытового обслуживания. Газопроводы среднего и высокого (I категории) давления служат для питания городских распределительных сетей низкого и среднего давления через ГРП. Они также подают газ в газопроводы промышленных и коммунальных предприятий.

Городские газопроводы высокого (II категории) давления являются основными для газоснабжения крупных городов. По ним газ подают через ГРП в сети среднего и высокого давления, а также промышленным предприятиям, нуждающимся в газе высокого давления.

Связь между газопроводами различного давления осуществляется через ГРС и ГРП.

В данной курсовой работе необходимо спроектировать газораспределительную сеть низкого давления села Дмитриевка.

1 Характеристика объекта газоснабжения

       Дмитриевский сельсовет расположен в северо-западной части Уфимского района. Граничит с Миловским, Николаевским, Кармасанским, Красноярским, Михайловским сельсоветами, а на севере граничит с Кушнаренковским районом.
      По типу рельефа территорию Дмитриевского сельсовета можно отнести к холмистой равнине. Почвенный покров представляют тяжелые черноземы. Лесные массивы составляют такие породы, как береза, липа, осина, ольха, дуб, ель, сосна. Часть лесных массивов искусственного происхождения.
     С 3 апреля 1990 года - по настоящее время - Глава сельского поселения Дмитриевский сельсовет Андреев Михаил Вениаминович

      Дмитриевский сельский исполнительный комитет Совета рабочих, крестьян и Красноармейских депутатов организовали в 1919 году. Его первым представителем был Позоров Иван Григорьевич, а секретарем Гришанов Иван Николаевич.
     В 1922 году в республике было введено новое территориальное деление. Дмитриевка стала центром Дмитриевской волости Уфимского уезда. Здесь располагалось волостное управление. Председателем волисполкома стал Егор Петрович Чачин.
   Состав сельского поселения Дмитриевский сельсовет:
с. Дмитриевка

д. Подымалово

д. Волково

д. Ягодная Поляна

д. Ясный

Численность населения на 01.01.2012 года – 7436 чел.
с. Дмитриевка - 4628 чел.

д. Подымалово - 1555 чел.

д. Волково - 747 чел.

д. Ягодная Поляна - 447 чел.

д. Ясный - 59 чел.

Транспортная освоенность территории невысокая.

Отличительная способность газораспределительных сетей заключается в том, что к ним предъявляются определенные требования, которые выражаются в ограничении диапазона колебаний давлений газа у потребителей. Вызвано это тем, что нормальная работа бытовых газовых приборов и горелок агрегатов коммунально-бытовых и промышленных предприятий обеспечивается в пределах допускаемых отклонений от нормальной тепловой загрузки. С этой целью газопроводные системы оборудуют регуляторами, поддерживающими постоянное давление газа, и запорно-предохранительными устройствами, предохраняющими от повышения давления сверх допустимого предела. В целом газораспределительные сети обычно представляют собой замкнутую многокольцевую систему с ответвлениями и разветвленную тупиковую систему, рассчитанную с учетом покрытия неравномерности в газопотреблении.

Расчет такой системы неопределенным характером нагрузок по времени, так и по величине представляет собой сложную задачу. Поэтому в практике проектирования за основу принимают усредненные часовые расходы, учитывающие неравномерности потребления, как по максимуму потребления, так и по числу потребителей. Другой особенностью газопровода является то, что отборы газа различны не только по величине, но и по расстояниям между ними, что усложняет выполнение гидравлического расчета. В этих случаях для упрощения расчета с некоторым допущением рассматривается схема газопровода с непрерывным и равномерным отбором газа по длине. При этом определяют диаметр трубы данной длины, по которой пускают газ при располагаемых перепадах давлений (Рн - Рк) и заданных объемах или, наоборот, определяют перепады давления при перемещении заданных количеств (объемов) газа по трубам данного диаметра.

На выбор схемы, прежде всего, оказывают влияние место расположения ГРС, места сосредоточения расходов. Расположение ГРС принято на востоке района. На карте района намечаем все сосредоточенные расходы. После этого намечаем трассы газопроводов. При этом необходимо стремится, чтобы длина газопроводов была минимальной, а к самым крупным потребителям газ поступал кратчайшим путем. Затем составляем расчетную схему газопроводов, на которую наносим расходы и длины участков. Длины участков схемы определяем по трассе газопроводов, намеченной на карте района.

Для снабжения газом села Дмитриевка выбираем одноступенчатую сеть кольцевого типа с одним ГРП. Кольцевые сети надежнее тупиковых, так как обеспечивают более равномерное распределение давление давления газа.

Для выбранной схемы газоснабжения произведем расчет газораспределительной сети исходя из условий:

- расчет газораспределительной сети сводится к расчету диаметров участков сети и давлений в узловых точках;

- при расчете диаметров определяющей операцией является распределение расчетного перепада давления по участкам сети. Выбор расчетного перепада на участке при зафиксированном расходе газа однозначно определяет диаметр участка газовой сети.

Для поддержания постоянного давления в сети газопровода высокого давления и учета потребляемого газа в данном районе находится газораспределительная станция (ГРС). Газ предусматривается в районе для использования в качестве топлива. Подача газа от ГРС планируется по подземному газопроводу.

Подача газа от газопровода высокого давления непосредственно к потребителям проектируется через газораспределительные пункты (ГРП), после которых давление газа понижается до заданного значения.

На территории села газ используется для отопления, подогрева воды. Кроме того, имеется ХЗ (хлебозавод), районная котельная.

В соответствии с районом проектирования (г. Уфа), заданным в исходных данных, в проекте выбираем магистральный газопровод от Туймазинского месторождения [1].

Химический состав:

При t=00C, р=101,3 кПа плотность и низшая теплота сгорания равны соответственно ρ=1,065кг/м3, .

Давление газа на выходе ГРП Рн = 3 кПа, давление газа перед потребителями Рк = 1,8 кПа;

2 Расчетная схема

3 Определение расчетных расходов газа

3.1 Определение годового расхода газа.

Годовой расход газа на бытовые нужды определяют по численности населения города (района) и нормам газопотребления на одного человека.

Годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды определяют в зависимости от пропускной способности предприятия и норм расхода газа.

При определении расчетного числа единиц практикой установлено:

1. Число расчетных единиц на приготовление пищи и горячей воды в домашних условиях принимают равным количеству жителей, проживающих в рассматриваемом квартале или зоне застройки.

2. Количество белья, подлежащего стирке, определяют по удельному выходу на одного человека в год (100 кг) и общей численности населения. При этом следует считать, что 50% годового количества белья стирается в домашних условиях, и 50% — в прачечных.

3. Количество расчетных единиц на общественное питание необходимо определять из условия, что столовые и рестораны посещают 25 - 30% всего населения. При этом считается, что каждый человек потребляет в день один обед и один ужин (завтрак).

4. Число расчетных единиц (коек) в больницах следует принимать равным 12 на 1000 человек, а число расчетных единиц (посещений) в поликлиниках - 26 на 1000жителей.

5. Расчет расхода газа для хлебозаводов и пекарен следует производить из условия, что объем суточной выпечки на 1000 жителей составляет 0,6 - 0,8 тонн.

6. Потребление газа предприятиями бытового обслуживания (ателье, мастерские, парикмахерские, магазины и др.) необходимо принимать в размере до 10% суммарного расхода газа на хозяйственные и коммунально-бытовые нужды.

Руководствуясь табл. 2 СНиП 2.04.08-87 и используя перечисленные выше данные, рассчитываем годовой расход газа на хозяйственные и коммунально-бытовые нужды по формуле:

где Q - годовой расход газа, м3 /год;

q - норма расхода тепла на одну расчетную единицу, МДж/год (принимается по табл. 2 СНиП 2.04.08-87*);

N - количество расчетных единиц;

- низшая теплота сгорания сухого газа, МДж/м3

.Результаты расчета годового расхода газа на хозяйственные и коммунально-бытовые оформим в виде таблицы 1

Таблица 1 - Годовой расход газа на хозяйственные и коммунально-бытовые нужды

Назначение расходуемого газа	Показатель потребления	Количество расчетных единиц	Норма расхода тепла, q МДж/год	Годовой расход газа, Q м3/ч
Одноэтажные жилые дома
Приготовление пищи	на 1 человека	4628	8000	617935,175
Стирка	на 1 т сухого белья	231,4	8800	33986,435
Коммунально-бытовые услуги
Больница -приготовление пищи и горячей воды	на 1 койку в год	57	12400	304,428
Столовая	на 1 обед	307476	4,2	21553,614
Пекарня	на 1 т изделия	3,2396	5450	294,678
Всего				674074,33

Годовой расход газа на отопление жилых и общественных зданий, м3/год

где - удельная отопительная характеристика здания, ккал/(м3ч0С), для жилых и общественных зданий можно принять = 0,3-0,4 ккал/(м3ч0С);

- средняя расчетная температура внутреннего воздуха, 0С, можно принять равным 180;

– средняя температура наружного воздуха за отопительный период, согласно СНиП 2.01.01-82 «Строительная климотология и геофизика» = -19 0С

- продолжительность отопительного периода, сутки согласно СНиП 2.01.01-82 «Строительная климотология и геофизика» =164

-к.п.д. отопительных установок, для котельных

3.2 Расчетные часовые расходы газа

Часовой расход газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды определяют как долю суммарного годового расхода газа на эти нужды по формуле по СНиП 2.04.08-87*

где - годовой расход газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды, м3/год

- коэффициент часового максимума (перехода от годового расхода газа к максимальному часовому расходу)

Значение коэффициента часового максимума расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды в зависимости от численности населения, снабжаемого газом, для нашего села , для пунктов общественного питания , пункты производства хлеба и кондитерских изделий

Для отдельных жилых домов расчетный часовой расход газа определяют по сумме номинальных расходов газа газовыми приборами с учетом коэффициента одновременности их действий по формуле

,

где Ksim – коэффициент одновременности.

qnom – номинальный расход газа прибором или группой приборов, принимаемой по паспортным данным или техническим характеристикам приборов, м3/ч;

ni – число однотипных приборов или групп приборов;

m – число приборов или групп приборов (при установке в квартирах приборов одного типа – это число квартир).

Количество газа, потребляемое на участке сети (путевой расход) определяется как

где n – число жилых домов на участке.

Транзитный расход определяется как сумма всех путевых расходов, проходящих транзитом через рассчитываемый участок

Результаты расчетов по определению расходов газа для каждого участка приведены в таблице 3

Примем , что в домах данного села установлены газовые плиты ПГ-4 с расходом газа qпг = 1,18 м3/ч, газовые отопительные аппараты АОГВ-17,5 с расходом qаогв = 1,76 м3/ч и аппараты горячего водоснабжения ВПГ-23 с расходом qвпг = 2,35 м3/ч

В соответствии с расчетной схемой (рисунок 3.1) определяем максимальные часовые расходы газа для каждой зоны, определим геометрическую длину питаемого контура I, II,III и полуконтура А, Б. Определим удельные путевые расходы в каждом контуре и полуконтуре. Расчеты приведены в таблице 2.

. Рисунок 3.1 – Расчетная схема

Таблица 2 – Расходы газа на зонах села Дмитриевка

Номер зоны	Площадь зоны, м2	Количество домов, домов	Часовой расход газа, в отдельном доме м3/ч	Длина контура, м	Расход газа , м3/ч*м	Удельный путевой расход, м3/ч*м
I	347500	82	3,7	2070	303,4	0,147
II	363000	81	3,7	1920	299,7	0,156
III	1127500	193	3,7	4450	714,1	0,160
А	227900	167	3,7	1390	617,9	0,445
Б	696900	54	3,7	2390	199,8	0,084
Итого	2762800	577	-	-	2134,9	-

Таблица 3 – Расчетный расход газа

Номер участка	Длина участка, м	Удельный путевой расход, м3/ч*м	Расход газа, м3/ч
Номер участка	Длина участка, м	Удельный путевой расход, м3/ч*м
1-2	430	0,445	191,35	95,675	0	95,675
2-3	560	0,147	82,32	41,16		136,835
2-6	530	0,592	313,76	156,88		252,555
3-4	560	0,156	87,36	43,68	177,995	221,675
3-7	430	0,303	130,29	65,145	177,995	243,14
4-9	380	0,156	59,28	29,64	324,635	354,275
5-6	430	0,529	227,47	113,735	0	113,735
6-7	550	0,307	168,85	84,425	997,987	968,675
11-6	1380	0,244	336,72	168,36	24,36	192,72
9-8	550	0,316	173,8	86,9	476,555	563,455
12-9	670	0,16	107,2	53,6	254,36	308,36
10-11	580	0,084	48,72	24,36	0	24,36
11-12	1440	0,16	230,4	115,2	24,36	139,56
Итого			2157,52

Проверяем правильность определения транзитных расходов. На участках 7-8 и 8-9, принадлежащие точке питания, расход газа равен

1265,71=1931,865

Полученная величина практически совпадает с расходом газа на всю газоснабжаемую территорию, равным 2134,9 м3/ч

4 Гидравлический расчет кольцевой газораспределительной сети

Расчет газораспределительной сети сводиться к расчету диаметров участков сети и давления в узловых точках.

При расчете диаметров определяющей операцией является распределение расчетного перепада давления по участкам сети. Выбор расчетного перепада на участке при зафиксированном расходе газа однозначно определяет диаметр участка газовой сети.

Традиционный метод основан на принципе равномерного расчетного перепада давления по участкам сети. Указанный принцип заключается в том, что при расчете диаметров участков сети низкого давления используется соотношение:

где – расчетная длина приоритетного направления, состоящего из N участков;

Li = (1,05-1,10)Lфi – расчетная длина i-ого участка. В соответствии со СП 42-101-2003 падение давления в местных сопротивлениях допускается учитывать путем увеличения фактической длины участков газопровода Lфi на 5-10%.

Pн – абсолютное давление в начале участка газопровода;

Pк – абсолютное давление в конце участка газопровода.

Для упрощения ручных вычислений широко используются номограммы, построенные в координатах Qр = f(Aср, D).

Для сети примем два главных направления. Для колец I и II – первое главное направление от точки питания 8 до точки 1, т.е. 8-7-3-2-1. Для кольца III – второе направление 8-9-12-11-10.

Расчетная длина первого направления

второго главного направления

Удельные потери давления по главным направлениям соответственно

По полученным значениям потерь давления и расчетных расходов соответствующих участков по номограмме (Приложение 2) определяем их диаметры. Все результаты сводим в таблицу 4.

Так как табличная плотность не совпадает с расчетной плотностью газа, необходимо ввести правку, считая, что потери давления находятся в

прямой зависимости от плотности.

Находим ошибку в распределении расходов по кольцам. Ошибка считается допустимой, если она будет меньше или равна 10%. В нашем случае в I и II кольцах превышает допустимую и равна соответственно ∆1=71,08% и ∆2=25,26%. В таком случае необходимо произвести гидравлическую увязку сети .

Определим поправочные расходы в кольцах. Поправочный расход без учета соседних колец

а) в первом кольце

б) во втором кольце

в) в третьем кольце

Вычисляем поправочные расходы, учитывающие невязки в соседних кольцах

а) в первом кольце

б) во втором кольце

в) в третьем кольце

Поправочные расходы в кольцах будут равны

Вводим поправочные расходы во все кольца, для этого определяем поправочные расходы на всех участках и просуммируем их предварительно

Далее производим расчет тупиковых участков. Все расчеты сведем в таблицу 5

Учас

ток

м3/ч

∆P,

Па

∆P/l

Па/м

D*δ

мм