Методическое пособие 399

Таблица 3.3 Часовой расход газа бытовых и коммунально-бытовых потребителей

3.6. Расчет часового расхода газа на распределительную газовую сеть низкого и высокого (среднего) давления

Определяют часовой расход газа QНДч, м3/ч, на распределительную газовую сеть низкого давления по формуле

i=1

где Кперсп. – коэффициент, учитывающий перспективное развитие населенного пункта;

r – число коммунально-бытовых потребителей;

Qмелк.потр.– мелкие потребители, питаемые от сети низкого давления. Принимают в размере 5 % от потребления газа коммунально-бытовыми потребителями.

Часовой расход газа Qчср.д, м3/ч, на распределительную газовую сеть высокого (среднего) давления определяют по формуле

где Qгрпч = QНч .Д. – часовой расход газа на газорегуляторный пункт.

3.7. Расчет удельных часовых расходов газа по зонам застройки

Для определения расчётного расхода газа на площадь каждого квартала необходимо рассчитать удельный расход газа на одного человека по зонам за-

Удельные расходы газа по зонам застройки определяют по формулам

гдe Nm,nзон – численность населения соответственно n и m – этажной зоны застройки.

Расчётный часовой расход газа по каждому кварталу определяют по фор-

муле

Сумму расходов газа по кварталам зоны, а затем всех зон застройки сопоставляют с часовыми расчётными расходами. Эти расходы должны сходиться

– первая проверка сходимости расходов газа. Дальнейшие расчёты необходимо

22

выполнять только после указанной проверки сходимости расходов газа. Удельный часовой расход газа на одного человека, учитывающий потребителей, при-

4. ТРАССИРОВКА ГАЗОВЫХ СЕТЕЙ

Трассы газопроводов проектируют из условия минимальной протяжённости сети. При этом газопроводы высоких давлений стараются прокладывать по окраинам города, где небольшая плотность населения и меньшее число подземных коммуникаций.

Сети низкого давления состоят из уличных распределительных газопроводов, абонентских ответвлений, подводящих газ к зданию, и внутридомовых газопроводов, которые распределяют газ между отдельными приборами внутри здания. Для сети низкого давления длину абонентских ответвлений до вводов в

здания принимают не более 50-100 метров.

Для повышения надежности газоснабжения сети кольцуют. В сетях низкого давления целесообразно кольцевать только распределительные газопроводы, а второстепенные (абонентские ответвления) выполнять тупиковыми разветвленными.

При трассировке сетей низкого давления на генплане определяют главный проезд района. Затем, учитывая, что газопроводы по главным проездам не прокладывают, по соседним параллельным проездам намечают трассы газопроводов. Точно так же намечают трассы и в перпендикулярном направлении. После анализа лишние трассы газопроводов убирают.

После нанесения трассы газопроводов низкого давления выделяют замкнутые контуры, которые должны составить основную кольцевую часть сети. По этим контурам направляют основные транзитные потоки. По участкам, представляющим внутренние пересечения этих контуров, транзитные потоки не направляют.

Точку питания (ГРП) располагают в центре главных контуров и так, чтобы потоки газа были направлены к потребителям по возможности кратчайшим путем. Точки встречи потоков располагают диаметрально противоположно точке питания. При определении точек встречи потоков необходимо стараться выполнить условие увязки ветвей. Оно заключается в равенстве длин участков газопроводов от ГРП до точек встречи потоков и от точек разветвления до точек встречи потоков. Обратное движение газа (в сторону того же ГРП) при выборе точек встречи потоков не допускается. В противном случае схема газовой сети получится не экономичной. Пронумеровав точки встречи потоков по всем

23

направлениям движения газа, приступают к разбивке сети на расчетные участки. Удобно точки встречи потоков и точки разделения расчетных участков располагать на пересечении уличных проездов. Порядок нумерации произвольный, так как он на результаты расчетов влияния не оказывает. Головные участки, примыкающие к точке питания, должны быть взаимосвязанными, поэтому их расчетные расходы принимают примерно одинаковыми. Расчетные схемы газопроводов низкого и среднего (высокого) давлений в масштабе генплана вычерчиваются отдельно.

4.1. Расчет оптимального количества ГРП (газорегуляторных пунктов)

При проектировании ГРП возникает вопрос об экономически оптимальном радиусе действия ГРП.

С увеличением числа ГРП уменьшается стоимость сети низкого давления, но повышается общая стоимость ГРП, а также стоимость сети среднего давления, которая питает ГРП.

Под радиусом действия R, м, ГРП понимают среднее расстояние по прямой от ГРП до точек встречи потоков газа на границе раздела.

ГРП имеет пропускную способность около 1000-3000 м3/ч. Оптимальным радиусом действия считается R = 400-800 м. Величину радиуса действия ГРП можно определить по формуле

где m – средняя плотность населения на 1 га площади застройки, чел/га, определяют согласно формуле (2.7);

e – удельный часовой расход газа на одного человека, учитывающий по-

24

Далее уточняют количество ГРП по формуле

Qопт

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ГАЗА НА УЧАСТКАХ КОЛЬЦЕВЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

В курсовом проектировании применяют следующую методику расчета кольцевых сетей низкого давления.

1.На основании известных часовых расходов газообразного топлива и разработанной схемы газопроводов определяют сосредоточенные часовые расходы, которые потребляются на площадях каждого контура газовой сети.

2.По известным сосредоточенным расходам газа вычисляют удельные путевые расходы для всех контуров питания потребителей.

3.Используя найденные значения удельных путевых расходов по контурам сети, определяют путевые расходы для всех участков газопровода.

4.На основании путевых расходов и заданного начального распределения потоков в сети определяют расчетные расходы газа для всех участков сети.

5.Производят гидравлический расчет газопроводов низкого давления, целью которого является подбор диаметров трубопроводов.

6.Подбирают диаметры главных контуров, проверяя при этом полноту использования расчетного перепада от точки питания до точки встречи потоков газа.

7.Подбирают диаметры участков внутриквартальных газопроводов, проверяя полное использование заданного перепада давления.

5.1.Определение сосредоточенных и удельных путевых расходов газа

по контурам газовых сетей

Расчет производят в следующей последовательности.

В масштабе генерального плана вычерчивается расчетная схема газовой сети низкого давления с произвольной нумерацией колец. В каждом кольце

должен быть свой постоянный удельный часовой расход газа зон, м3 . ч× чел

Используя кольцевую расчетную схему, определяют длины расчетных участков Lrk, м, площадь каждого кольца Fк(i), м2, и периметры каждого кольца Пi, м.

Рассчитывают сосредоточенные часовые расходы Qi, м3/ч, которые потребляются на площади каждого кольца по формуле

где QНч .Д. - расчётный расход газа на сеть низкого давления, м3/ч;

Fк(i) - площадь каждого контура газовой сети, м2.

По известным сосредоточенным часовым расходам определяются удель-

м3

ное путевые расходы qi, ч×м , для каждого контура газовой сети по формуле

где Пi -периметр газопровода, питающего контур газовой сети.

В периметр контура газовой сети также входят длины участков, которые есть внутри и вне контура кольца.

Результаты расчёта заносят в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Распределение потребления газа по жилым зонам

5.2. Определение путевых расходов газа на участках кольцевой сети низкого давления

Количество газа, поступающего к потребителям по длине (пути) расчетного участка, называется путевым расходом QП, м3/ч. Путевой расход включает в себя всех мелких потребителей и ответвления, питающие группы мелких коммунально-бытовых потребителей. Путевые расходы определяют в предположении, что на газифицируемых территориях бытовые и мелкие коммунальнобытовые потребители распределены по всей территории равномерно, а их интенсивность определяется плотностью населения. Поэтому путевой расход для каждого участка кольцевой сети принимают пропорциональным его длине и определяют по формуле

26

∑Qуч. -QНД

П ч ×100% £1%. (5.4)

∑QПуч.

Результат расчёта заносят в табл. 5.2.

Таблица 5.2 Путевые расходы участков распределительной сети

5.3. Определение расчётных часовых расходов газа по участкам кольцевой сети низкого давления

В действительных газопроводах, помимо сосредоточенных потребителей присоединяемых в узлах сети, имеются путевые расходы газа. Вследствие этого возникает необходимость в специальной методике определения расчетных расходов газа для участков сети. В общем случае расчётный расход газа определяют по формуле

где α = 0,5 – коэффициент, зависящий от отношения QТ и QП и числа мелких потребителей, составляющих QП.

Рассмотрим схемы присоединения потребителей к участку газопровода длиной L. На рис. 5.1 представлена схема, в которой потребители сосредоточены в узлах газовой сети.

Рис. 5.1. Схема присоединения потребителей в узлах

Узловая нагрузка в конце участка включает и нагрузку потребителей, присоединенных к этому узлу, и расход газа, подаваемого в соседний участок. Для рассматриваемого участка эта нагрузка является QТ, и в данном случае расчетный расход газа определяют по формуле

На схеме рис. 5.2 показан участок газопровода, к которому подсоединено большое число мелких потребителей, т.е. путевая нагрузка.

27

Рис. 5.2. Схема присоединения потребителей на расчётном участке с существующей путевой нагрузкой

Транзитного расхода участок не имеет. Для такой схемы расчетный расход газа на участке определяют по формуле

На рис. 5.3 приведена общая схема расхода газа, когда участок имеет путевой и транзитный расход.

Рис. 5.3. Схема присоединения потребителей на расчётном участке с существующей путевой и транзитной нагрузкой

Расчетный расход газа на таких участках определяют по формуле (5.5). При определении расчётных расходов по участкам газопровода встреча-

ются трудности определения транзитных расходов.

Сначала определяют расчетные расходы участков, оканчивающихся конечными узлами, которые соседствуют с точками схода потоков газа, по фор-

муле (5.7).

Далее выбираем промежуточные узлы с одним неизвестным расчетным расходом газа на участке. Для таких участков составляем уравнение узлового баланса, из которого определяют неизвестный расход:

Qузл =0,5 × ∑QП ,

где Qузл.– фиксированный узловой расход, вытекающий из узла. Например, рассмотрим узел 1.

Q1р−3 -Q1р−4 -Q1р−2 -Q1узл =0,

Q1р−3 =Q1р−4 +Q1р−2 +Q1узл,

Q1узл =0,5 ×(Q1П−3 +Q1П-4 +Q1П−2 ).

28

После расчета всех промежуточных узлов подходят к участкам, которые соседствуют с узлами питания газа. Вычислив расчетный расход газа на таких участках, необходимо провести проверку решения поставленной задачи по формуле

6.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ

6.1.Расчет гидравлических потерь давления на участках сети

низкого давления

Согласно [1] нормативные потери давления в газовой сети не должны превышать величины Pн =1200 Па. С учётом падения давления в местных сопротивлениях при расчете наружных газопроводов допускается учитывать увеличение расчетной длины участка газопровода на 10 % согласно [1, прил. 5*], поэтому указанная величина подлежит корректировке. Тогда расчётный перепад давления на газовую сеть определяют по формуле

где DРр -включает в себя потери на трение от узла питания (ГРП) до лю-

бого конечного узла.

Вышеизложенное позволяет распределить DРр среди участков сети по ме-

тоду средних гидравлических уклонов. Гидравлический уклон - это потеря давления на один метр длины трубы.

Определяют средний гидравлический уклон R, Па/м, по полукольцам по формуле

где ∑L – длина полуколец газопровода от ГРП до точки встречи потоков

газа, м.

Выбираем любое направление движения газа и определяем средний гидравлический уклон для каждого направления от ГРП до точки встречи потоков газа.

Для участков, не вошедших в главное направление, средний гидравлический уклон определяется по формуле

где R извест. × Lизвест – общие потери давления по участкам, которые вошли в главное направление и ранее были посчитаны по формуле (6.2);

∑Lнеиз. – сумма длин участков, не вошедших в главное направление.

Если R будет иметь знак «-», то необходимо поменять направление течения газа на расчетном участке.

Далее определяют потери давления, Па, на расчетном участке газовой сети по формуле

Для проверки расчётов вычисляется сумма ∑Рр по всем направлениям

от узлов питания до конечных узлов (точки сходов потоков газа). Потери давления не должны превышать величины:

Такую проверку делают по каждому направлению.

Для облегчения расчетов разработаны номограммы. По ним с достаточной для практических целей точностью определяют:

·по заданному расходу и потерям давления – необходимый диаметр газопровода;

·по заданным диаметру и потерям – пропускную способность газопровода;

·по заданным диаметру и расходу – потери давления;

·по известным местным сопротивлениям – эквивалентные длины.

Для определения фактического гидравлического уклона Rф., Па/м, и диаметров газопроводов необходимо воспользоваться номограммой для определения диаметров газопроводов низкого давления, которая представлена на рис. П. 8.1.

Как работать с номограммой, показано на рис. 6.1.

Рис.6.1. Выбор диаметров трубы с помощью номограммы

30