3. Гидравлический расчет газопроводов высокого или среднего давления

3.1 Определение количества газорегуляторных пунктов (грп)

Газорегуляторные пункты предназначены для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне независимо от расхода. Для городов с населением от 50 до 250 тысяч человек рекомендуется двухступенчатая система газоснабжения.

При известном расчетном расходе газообразного топлива районом города определяется количество ГРП, исходя из оптимальной производительности

(=1500..2000м³/ч)по формуле:

После определения количества ГРП намечают их месторасположение на генплане района города, устанавливая их в центре газифицируемой площади на территории кварталов.

3.2 Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого и среднего давления (гвд и гсд)

На генплане районо города намечают прокладку газопроводов высокого и среднего давления. Закольцовывание газопроводов наиболее целесообразно в районах с многоэтажной застройкой. Трассировка газопроводов производится таким образом, чтобы длина ответвлений от кольцевого газопровода к потребителям была минимальной (не более 200 м для повышения надежности газовых сетей). К газопроводу высокого и среднего давления присоединяются все промышленные предприятия, котельные и ГРП.

Гидравлический расчет выполняется для двух аварийных и нормального режимов потребления газа.

Начальное давление принимается по заданию, оно равно 450 кПа. (На выходе из ГРС). В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь абсолютное давление газа примерно 200..250 кПа.

На расчетной схеме газопроводов высокого или среднего давления наносятся номера участков, расстояние между участками в метрах, расчетные расходы газа, наименование промышленных предприятий и их расходы, квартальные или районные котельные.

Сначала на расчетной схеме ГВД или ГСД намечается нормальный режим, когда поток газа движется по полукольцам. Точка слияния потоков наза находится посередине длины газопровода на замыкающем участке.

Для выравнивания нагрузок по полукольцам производим распределение расходов газа на котельные №1 и №2. Для этого определяем расходы газа по полукольцам магистрального газопровода и, учитывая нагрузку на ГРП, промышленные предприятия и др., кроме котельных, и находим абсолютную невязку по формуле:

∆V=V₁-V_2,

где V₁– суммарная нагрузка по первому полукольцу, м³/ч;

V₂– суммарная нагрузка по второму полукольцу, м³/ч;

V_{1 =}V_грп1+V_пп3 = 1400,02+3300 = 4700,02м³/ч;

V_{2 =} V_пп2+V_грп2 = 2800+1422,5=4222,5 м³/ч;

∆V=V₁-V₂=4700,02-4222,5=477,5 м³/ч;

Расход газа на котельную №1 равен:

V_кот2=(V_кот-∆V)/2, м³/ч;

V_кот1=(V_кот-∆V)/2=( 12340,4-477,5)/2=5931,4м³/ч

Расход газа на котельную №2 равен:

V_кот2=V_кот-V_кот1=12340,4-5931,4=6409 м³/ч

Определение аварийного расхода газа:

V_ав=0.59*Σ(V_i*K_об), м³/ч

V_ав=0.59*Σ(V_i*K_об),=0.59*((1422,5+1400,02)*0.8+(3300 +2800)*0.9+ (5931,4+6409)*0.7)=9894,5 м³/ч ,

- где К_об=0.8, К_об=0.7, К_об=0.9 –коэффициенты обеспеченности газом при аварийных ситуациях для ГРП, промышленных предприятий и отопительно-производственных котельных.

Среднеквадратичная потеря давления газа по кольцу равна:

A_ср=(Pн²– Рк²)/Σl_р=(450²-250²)/8184=17,106 кПа²/м

где P_н, Р_к– начальное и конечное давление газа;

l_р= 1.1*l_ф

l_р= 1.1*l_ф=1.1*7440=8184 м – расчетная длина кольцевого газопровода,

где l_ф–фактическая длина кольцевого газопровода.

По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления. По V_расчи А_сропределяем предварительные диаметры кольцевого газопровода. Желательно по кольцу иметь один диаметр, максимум – два.

Первый аварийный режим, когда отключен головной участок газопровода слева от источника газоснабжения (ГРС), второй аварийный режим – когда отключен участок газопровода справа от ГРС.

Диаметрами газопровода задаемся предварительно выбранными по номограмме для гидравлического расчета высокого или среднего давления. Затем в зависимости от расчетного расхода газа по участкам и диаметра определяем фактическую квадратичную потерю давления газа на участках газопровода. Давление у конечного потребителя должно быть не ниже минимально допустимого предела (Р_к+50), к Па абс.

Конечное давление определяется по формуле, кПа абс.

По V_ави А_сропределяем предварительный диаметр кольцевого газопровода 325х8.0

Таблица 3 – Гидравлический расчет газопровода высокого и среднего давления

№	Длина участка, м			Расход газа, Vр, м3/ч		Диаметр газопровода Dн*δ, мм		Средне- квадратичная потеря давления газа, А, кПа/м		А*lр			Давление газа на участке, Па
	lф	lр	Рн										Рк
1	2	3	4		5		6		7			8		9
1 аварийный режим (ГРС-1-2-3…)
ГРС-1	200	220	16770,32		325*8,0		12		2640			450		447
1-2	990	1089	16770,32				12		13068			447		432
2-3	590	649	15650,3				10		6490			432		424
3-4	830	913	11306,1				6,5		5934,5			424		417
4-5	2040	2244	8336,1				3,2		7181			417		408
5-6	710	781	7198,1				2,5		1952,5			408		405
6-7	370	407	2520				0,35		142,45			405		404
Проверка:404≥250+50 2 аварийный режим (ГРС-1-7-6…)
ГРС-1	200	220	16770,32		325*8,0		12				2640	450		447
1-7	1720	1829	16770,32				12				21998	447		421
7-6	370	407	14250,32				8,0				3256	421		417
6-5	710	781	9572,2				4,0				3124	417		413
5-4	2040	2244	8434,2				3,0				6732	413		404
4-3	830	913	5464,2				1,8				1643,4	404		402
3-2	590	649	1120				0,1				64,9	402		400

Проверка:400≥250+50

Нормальный режим 1
ГРС-1	200	220	21811,52	325*8,0	25	5500	450	444
1-2	990	1089	10906,02		6,0	6534	444	435
2-3	590	649	9506		5	3245	435	431
3-4	830	913	3300		0,65	593	431	430
Нормальный режим 2
ГРС-1	200	220	21811,52	325*8,0	25	5500	450	444
1-7	1720	1892	10905,5		6	11352	444	431
7-6	370	407	8105,5		3,5	1424,5	431	429
6-5	710	781	1422,5		0,125	97,62	429	428

Проверка:430≥250+50

428≥250+50

Невязка: (430-428)/430*100=0,46 %

Расчет ответвлений газопровода нормал. режим
2-ГРП1	20	22	1400,02	108*4.0	100	2200	435	432
3-КОТ1	60	66	6206	219*6.0	100	6600	431	423
4-ПП1	80	88	3300	133*4.0	100	8800	430	419
5-ГРП2	20	22	1422,5	108*4.0	100	2200	428	425
6-КОТ2	70	77	6683	219*6.0	100	7700	429	419
7-ПП2	40	44	2800	133*4.0	100	4400	431	425

Расчет ответвлений газопровода 1 авар.
2-ГРП1	20	22	1120,1	108х4.0	25	28002,5	432	398,3
3-КОТ1	60	66	4344,2	219х6.0	7	30409,4	424	386,5
4-ПП1	80	88	2970	133х4,0	60	178200	417	409
5-ГРП2	20	22	1138	108х4.0	25	28450	408	406
6-КОТ2	70	77	4678,1	219х6.0	9	42103	405	401,1
7-ПП2	40	44	2520	133*4.0	40	100800	404	402,3
Расчет ответвлений газопровода 2 авар.
7-ПП2	40	44	2520	133х4.0	30	1320	421	419
6-КОТ2	70	77	7198,1	219х6.0	40	3080	417	413,2
5-ГРП2	20	22	8336,1	108х4.0	60	1320	413	411
4-ПП1	80	88	11306,1	219х6.0	70	6160	404	396
3-КОТ1	60	66	15650,3	219х6.0	60	3960	402	397
2-ГРП1	20	22	16770,32	273х7.0	30	660	400	399