Выбор и обоснование системы газоснабжения

Для газоснабжения промышленно развитых населенных пунктов применяются одноступенчатые, двух-, трёх- и многоступенчатые системы газоснабжения.

Системы газоснабжения крупных предприятий и городские системы газоснабжения присоединяются к магистральным газопроводам через ГРС, а малые системы – через КРП (контрольно - регуляторный пункты). Связь между газопроводами различных давлений должна осуществляться через ГРП.

Выбор схемы газоснабжения (количество ступеней давления) производится исходя из следующих соображений: чем больше давление газа в газопроводе, тем меньше его диаметр и стоимость, но зато усложняется прокладка сети – необходимо выдерживать большие размеры до здания и сооружения, не по всем улицам можно проложить сеть высокого давления. С увеличением количества ступеней давления в системе добавляются новые газопроводы и ГРП, но уменьшаются диаметры последующих ступеней давления.

При проектировании городских сетей должны выдерживаться следующие принципы: кольцевание основных транзитных загородных магистралей, кольцевание транзитных внутригородских линий и питание их из нескольких точек. Для повышения надёжности желательно иметь два или несколько колец. Распределительные сети должно быть многократно кольцевыми с питанием их из нескольких пунктов и возможностью питания каждого участка с двух сторон. Только для небольших посёлков можно применять тупиковые сети и питание из одной точки. Ответвления на кварталы, к отдельным группам зданий и дворовые сети устанавливаются тупиковыми.

Для посёлков и небольших городов с населением до 30-50 тыс. жителей рекомендуется одноступенчатые системы газоснабжения. Газ от ГРС или завода поступает в сеть низкого давления и распределяется по территории города.

Для города с населением 50-250 тыс. чел. рекомендуются двухступенчатые системы газоснабжения, в которой газ от ГРС по сети среднего или высокого давления подаются к ГРП и крупным потребителям, а от ГРП по сети низкого давления распределяется по территории города. Давление в первой ступени при природном газе обычно 0,3 МПа, но возможно и 0,6 МПа.

Трёхступенчатую систему в городах можно применять при повышенных требованиях к надежности, при большой территории и неудобной планировке города (например, город вытянут вдоль реки узкой лентой), при наличии промышленных предприятий, требующих газ высокого давления.

Для городов с населением более 250 тыс. чел. рекомендуется трехступенчатые системы газоснабжения. Вокруг города прокладывается магистральный газопровод высокого давления, служащих для подачи газа в отдельные районы города и к крупным промышленным предприятиям. Газ из сетей первой ступени (Р=1,2 МПа или 0,6 МПа) давления через ГРП высокого давления подаётся в сеть второй ступени (Р=0,3 МПа), служащую для подачи газа к городским ГРП, мелким, средним промышленным и некоторым коммунальным предприятиям. Из ГРП газ по сети низкого давления распределяется по всей территории застройки.

Трассировка газопроводов по территории населенных пунктов, внутри кварталов или дворов должна обеспечивать наименьшую протяженность газопроводов и ответвлений от них к жилым зданиям, а также максимальное удаление от надземных строений (в особенности имеющих подвалы) и ненапорных подземных коммуникаций (канализационных труб, каналов для теплопроводов и других емкостей, по которым может распространиться газ). Трассировка газопроводов по незастроенным территориям должна производиться с учетом планировки будущей их застройки.
В соответствии с требованиями действующих «Правил безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора РФ расстояния по горизонтали между газопроводами низкого давления (до 5 кПа) и другими сооружениями должны быть в свету, м, не менее:

· до фундамента зданий и сооружений, путепроводов и тоннелей — 2;

· опор наружного освещения, контактной сети и связи — 1;

· оси крайнего пути железнодорожной колеи 1520 мм — 3,8;

· оси крайнего пути трамвая — 2,8;

· бортового камня улицы, дороги — 1,5;

· наружной бровки кювета или до подошвы насыпи улицы, дороги — 1;

· фундаментов опор воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ и наружного освещения — 1, свыше 1 до 35 кВ — 5, и выше — 6;

· стволов деревьев — 1,5;

· кустарников — не нормируется.

При прокладке газопроводов между зданиями и под арками зданий, а также на отдельных участках трассы, где приведенные расстояния не могут быть выдержаны, допускается их уменьшать до значений, обеспечивающих сохранность всех подземных сооружений при строительстве и ремонте каждого из них.

Минимальные расстояния в плане между инженерными подземными сетями по горизонтали в свету должны быть, м, не менее:

· до водопровода — 1;

· бытовой канализации — 1;

· дренажной и дождевой канализации — 1;

· газопроводов низкого, среднего, высокого давления — 0,5;

· силовых кабелей до 100 кВ и кабелей связи — 1;

· тепловых сетей и общих коллекторов – 2.

Укладка двух и более газопроводов в одной траншее допускается на одном или разных уровнях (ступенями). Расстояния между газопроводами должны быть достаточными для проведения монтажа и ремонта трубопроводов, но не менее 0,4 м для труб диаметром до 300 мм.
Расстояния по вертикали в свету при пересечении подземных газопроводов всех давлений с другими подземными сооружениями и коммуникациями должны быть, м, не менее:

· водопровод, канализация, водосток, телефонная канализация и т.д. — 0,15;

· канал теплосети — 0,2;

· Электрокабель, телефонный бронированный кабель — 0,5;

· Электрокабель маслонаполненный (110–220 кВт) — 1.

2.3

Газовые сети высокого и среднего давлений являются верхним уровнем системы газоснабжения. Наибольшее распространение получили кольцевые сети. Они имеют следующие преимущества: надежность в работе, большая равномерность потребления и распределение давления газа. В отличие от тупиковых сетей, в кольцевых направление потоков и количество газа протекает по участкам непостоянно. Задачей гидравлического расчета является определение диаметров участков сети, которые бы обеспечили равномерность гидравлического режима сети подачу потребителям требуемого качества газа при заданном перепаде давления. Начальное давление газа принимают максимальное по, конечное давление принимается таким, чтобы обеспечить при максимальной нагрузке минимально допустимое давление газа перед регулятором давления. Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелкой, перепад давления в абонентском и перепадов. В большинстве случаев перепад давления в ГРП достаточно иметь избыточное давление 0,15 – 0,2 МПа. При расчете кольцевой сети необходимо иметь резерв давления для лечения пропускной способности систем при аварийном гидравлическом режиме такие режимы возникают при выключении головных участков сети. Ввиду кратковременности аварийных ситуаций следует допускать снижения качества системы при отказах в ее элементах. Это снижение оценивается коэффициентом обеспеченности (К_об), который зависит от категории потребителя: - для коммунально-бытовых предприятий К_об = 0,8 – 0,85; для отопительных котельных К_об = 0,7 – 0,75.

Составляется расчетная схема газопроводной сети, нумеруются участки, проставляются длины, выписываются расчетные расходы каждым потребителем.

Гидравлический расчет кольцевого газопровода

Отказал участок 1-2
Показатели	()/L, кПа/м (номограмма)	(()/L) L, кПа/м
Участок	D s, мм	L, м	V, м3/час
1-2	-	85,75	-	-	-
2-3		158,6		0,002	0,32
3-4		43,7		0,08	3,50
4-5		249,1		0,001	0,25
5-6		185,2		0,002	0,37
6-7		91,25		0,004	0,37
7-8				0,001	0,27
8-9		160,75		0,002	0,32
9-10			10302,42	0,007	0,36
10-11		207,25	11380,42	0,002	0,41
11-12		196,75	12818,42	0,002	0,39
12-13		174,35	13464,42	0,002	0,35
13-14		166,6	14651,42	0,002	0,33
14-15		76,7	14913,18	0,005	0,38
15-16			16711,18	0,001	0,26
16-17		664,85	16778,57	5,47	3636,73
17-18		276,65	17641,57	0,001	0,28
18-19		523,5	18396,57	6,95	3638,33
19-20			19073,57	0,002	0,4
20-21		216,45	20151,57	0,002	0,43
21-22		103,55	20220,81	0,004	0,41
22-23		253,15	21658,81	0,001	0,25
23-24		376,9	22845,81	9,65	3637,09
24-25		351,7	24643,81	0,001	0,35
25-26		267,3	25218,81	0,001	0,27
26-27		259,35	26296,81	0,001	0,26
27-28		176,7	26308,46	0,002	0,35
28-29		178,9	27368,46	0,002	0,36
29-30		409,05	28104,46	8,89	3636,45
30-31		187,75	29902,46	0,002	0,38
31-1		867,2	-	-	-
Всего		7464,75	-	-	-

Гидравлический расчет кольцевого газопровода»

Отказал участок 1-2
Показатели	()/L, кПа/м (номограмма)	(()/L) L, кПа/м
Участок	D s, мм	L, м	V, м3/час
1-31		867,2	-	-	-
31-30	187,75		0,002	0,38
30-29	409,05		0,08	32,72
29-28	178,9		0,001	0,18
28-27	176,7		0,002	0,35
27-26	259,35		0,004	1,04
26-25	267,3		0,001	0,27
25-24	351,7		0,002	0,70
24-23	376,9	10302,42	0,007	2,64
23-22	253,15	11380,42	0,002	0,51
22-21	103,55	12818,42	0,002	0,21
21-20	216,45	13464,42	0,002	0,43
20-19		14651,42	0,002	0,4
19-18	523,5	14913,18	0,005	2,62
18-17	276,65	16711,18	0,001	0,28
17-16	664,85	16778,57	5,47	3,64
16-15		17641,57	0,001	0,264
15-14	76,7	18396,57	6,95	5,33
14-13	166,6	19073,57	0,002	0,33
13-12	174,35	20151,57	0,002	0,35
12-11	196,75	20220,81	0,004	0,787
11-10	207,25	21658,81	0,001	0,21
10-9		22845,81	9,65	4,92
9-8	160,75	24643,81	0,001	0,16
8-7		25218,81	0,001	0,27
7-6	91,25	26296,81	0,001	0,09
6-5	185,2	26308,46	0,002	0,37
5-4	249,1	27368,46	0,002	0,50
4-3	43,7	28104,46	8,89	3,88
3-2	158,6	29902,46	0,002	0,32
2-1	85,75	-	-	-
Всего	7464,75

Рассчитываем диаметр ответвлений для аварийных режимов при подачи газа к потребителю в объеме, определяем по формуле:

V=К_об V_p, м³/час (2.1)

где К_об – коэффициент обеспечения, 0,8;

V_р – расход газа, м³/час.

V_от2=3340 0,8=2672 м/час;

V_от3=1609 0,8=1287,2 м³/час;

V_от4=1005 0,8=804 м³/час;

V_от5=2514 0,8=2011,2 м³/час;

V_от6=935 0,8=748 м³/час;

V_от7=804 0,8=643,2 м³/час;

V_от8=872 0,8=697,6 м³/час;

V_от9=2011 0,8=1608,8 м³/час;

V_от10=189,42 0,8=151,536 м³/час;

V_от11=1508 0,8=1206,4 м³/час;

V_от12=2011 0,8=1608,8 м³/час;

V_от13=872 0,8=697,6 м³/час;

V_от14=1660 0,8=1328 м³/час;

V_от15=261,76 0,8=209,408 м³/час;

V_от16=2514 0,8=2011,2 м³/час;

V_от17=67,39 0,8=53,912 м³/час;

V_от18=1206 0,8=964,8 м³/час;

V_от19=1056 0,8=844,8 м³/час;

V_от20=935 0,8=748 м³/час;

V_от21=1508 0,8=1206,4 м³/час;

V_от22=69,24 0,8=55,392 м³/час;

V_от23=2011 0,8=1608,8 м³/час;

V_от24=1660 0,8=1328 м³/час;

V_от25=2514 0,8=2011,2 м³/час;

V_от26=804 0,8=643,2 м³/час;

V_от27=1508 0,8=1206,4 м³/час;

V_от28=11,65 0,8=9,32 м³/час;

V_от29=1508 0,8=1206,4 м³/час;

V_от30=1005 0,8=804 м³/час;

V_от31=1660 0,8=1328 м³/час;

где l _от – длина ответвления, м

R_от2=()/1000=0,029 мПа;

R_от3=()/1000=0,007мПа;

R_от4=()/1000=0,005мПа;

R_от5=()/1000=0,020мПа;

R_от6=()/1000=0,006мПа;

R_от7=()/1000=0,020мПа;

R_от8=()/1000=0,042мПа;

R_от9=()/1000=0,006мПа;

R_от10=()/1000=0,009мПа;

R_от11=()/1000=0,042мПа;

R_от12=()/1000=0,006мПа;

R_от13=()/1000=0,042мПа;

R_от14=()/1000=0,009мПа;

R_от15=()/1000=0,033мПа;

R_от16=()/1000=0,020мПа;

R_от17=()/1000=0,020мПа;

R_от18=()/1000=0,033мПа;

R_от19=()/1000=0,008мПа;

R_от20=()/1000=0,051мПа;

R_от21=()/1000=0,051мПа;

R_от22=()/1000=0,054мПа;

R_от23=()/1000=0,028мПа;

R_от24=()/1000=0,022мПа;

R_от25=()/1000=0,019мПа;

R_от26=()/1000=0,013мПа;

R_от27=()/1000=0,014мПа;

R_от28=()/1000=0,008мПа;

R_от29=()/1000=0,021мПа;

R_от30=()/1000=0,015мПа;

R_от31=()/1000=0,016мПа;

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.3

Гидравлический расчет ответвлений кольцевого газопровода

Отказал участок 1-2
Показатели	()/L, кПа/м (номограмма)	(()/L) L, кПа/м
Участок	D s, мм	L, м	V, м3/час
		-	-	-	-
				0,16	3,57
				0,004	0,37
			4184,65	0,003	0,35
			5692,65	0,011	0,35
			6496,65	0,003	0,31
			9010,65	0,011	0,35
			10670,65	0,024	0,36
			12681,65	0,003	0,32
			12750,89	0,005	0,37
			14258,89	0,024	0,36
			15193,89	0,004	0,40
			16249,89	0,024	0,36
			17455,89	0,005	0,37
			17523,28	0,019	0,37
			20037,28	0,011	0,35
			20299,04	0,012	0,37
			21959,04	0,019	0,36
			22831,04	0,005	0,039
			24842,04	0,029	0,36
			26350,04	0,007	0,37
			26539,46	0,028	0,36
			28550,46	0,016	0,36
			29422,46	0,013	0,37
			30226,46	0,011	0,37
			31161,46	0,007	0,35
			33675,46	0,088	0,36
			34680,46	0,004	0,33
			36289,46	0,012	0,37
			39629,46	0,009	0,38
	-		-	-	-
Всего

На генеральном плане проектируется газовые сети по тупиковой схеме.

Намечают расчетные участки от точки подключения к распределительному уличному газопроводу до отключающего устройства на вводе в здание.

Удельные ориентированные потери давления давления определяем по формуле:

R_cp= , Па/м (2.3)

где l _общ – сумма длин всех участков,м

R_cp= = =0,27 Па/м

Потери давления на участке определяем по формуле:

ΔР= l, Па/м (2.4)

где - длина участка газопровода,м

ΔР_0-1=0,27 92=24,84 Па/м;

ΔР_1-2=0,27 16=4,32 Па/м;

ΔР_2-3=0,27 48=12,96 Па/м;

ΔР_3-4=0,27 65=17,55 Па/м;

ΔР_4-5=0,27 6=1,62 Па/м;

ΔР_5-6=0,27 102=27,54 Па/м;

ΔР_6-7=0,27 109=29,43 Па/м;

ΔР_7-8=0,27 76=20,52 Па/м.

ΔР_8-9=0,27 92=24,84 Па/м;

ΔР_9-10=0,27 91=24,57 Па/м;

Результаты сводим в таблицу 2.4

Гидравлический расчет газопроводов дворовой сети