Конструктивный расчёт общезаводского газопровода
Содержание
Введение
Исходные
данные
.
Построение годового графика потребления газа и определение его расчетных
часовых расходов
.
Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной
схемы
.
Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления
.
Гидравлический расчет газопровода среднего давления от ввода до ГРП ( с
подбором фильтров и регуляторов давления)
.1
Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП)
.2
Выбор фильтров и определение давления газа р1 перед регулятором давления РД
.3
Выбор регулятора давления для ГРП
Заключение
Список
справочных и нормативных материалов
Введение
Требуется произвести конструктивный расчёт
общезаводского газопровода, определив диаметры труб на каждом участке. От газопровода
осуществляется газоснабжение пяти производственных цехов завода, работающих в
три смены и питающихся газом от центрального заводского ГРП. В систему
газоснабжения входит также обеспечение газом от ГРП коммунально-бытовых
потребителей с расходом Вк/б, нм3 газа в год, подача газа
среднего давления (не менее 0,1 ати) с отводом перед регулятором давления
общезаводского ГРП на отопительную котельную. Расход газа на котельную
составляет Bот,
нм3 за отопительный сезон.
Значения Вк/б , Вот, а
также В1, В2, В3, В4 и В5 часовых
зимних расходов газа цехами приведены в исх. данных. В этой же таблице заданы
начальное давление газа, давление его в месте отвода к наиболее удалённому
цеху. Указаны вид газа и количество местных сопротивлений для каждого участка
межцехового газопровода.
газопровод фильтр давление гидравлический
Исходные данные
Годовой
расход газа на отопление, 106 нм3
|
6
|
Годовой
расход газа на к/быт. нужды, 106 нм3
|
3
|
Производственный
максимально-часовой расход газа зимой по участкам, нм3/час: В1
В2 В3 В4 В5
|
70 700 400 100 1700
|
Длина
участка , м: I II III
IV
V До
РД
|
8
16 21 24 14 400
|
Количество
поворотов на участке: I II III
IV
V До РД
|
1
- 2 1 2 3
|
Количество
конденсатоотводов на участке: I II III До РД
|
1
- 1 1
|
Количество
задвижек на участке: V До РД
|
2
5
|
Давление
газа на вводе, ати
|
2,1
|
Давление
у последнего цеха, мм.вод.ст
|
60
|
Вид
газа
|
Дашава
(0,73кг/м3
)
|
Количество
фильтров: До РД
|
1
|
Количество
предохранительных клапанов: До РД
|
1
|
Количество
счётчиков или диафрагм: До РД
|
1
|
1. Построение годового графика
потребления газа и определение его расчётных часовых расходов
Для определения суммарного годового расхода газа
в целом по объекту газоснабжения нужно подсчитать также годовой расход газа на
производственные нужды. Такой расход подсчитывается исходя из заданных зимних и
летних часовых расходов газа цехами и числа часов их работы в каждом месяце
года. Расчет выполняем в соответствии с таблицей 1.
Часовой расход газа на производство в зимние
месяцы[1]
Часовой расход газа в летние
месяцы(май-август) [1]
Таблица1 Расход газа по цехам (в пятидневной
рабочей неделе)
Месяцы
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
Кол-во
рабочих дней
|
21
|
20
|
22
|
22
|
20
|
22
|
22
|
22
|
22
|
21
|
21
|
Кол-во
рабочих часов
|
504
|
480
|
528
|
528
|
480
|
528
|
528
|
528
|
528
|
528
|
504
|
504
|
Расход
газа, нм1.4971.4261.5681.4970.4510.4960.4960.4961.5681.5681.4971.497
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего рабочих дней-257, всего рабочих
часов-6168.
Расчётный расход газа по месяцам на
производственные нужды:
январь: нм3/час;
февраль:нм3/час;
март:нм3/час;
апрель:нм3/час;
май:нм3/час;
июнь:нм3/час;
июль:нм3/час;
август:нм3/час;
сентябрь:нм3/час;
октябрь:нм3/час;
ноябрь:нм3/час;
декабрь:нм3/час;
Годовой расход газа на
производственные нужды по цехам, [1]:
Суммарный расход газа по объекту,
[1]:
Расчётный расход газа по месяцам на
коммунально-бытовые (к/б) нужды и отопление определяем в соответствии с данными
таблицы 2 .
Таблица 2 Распределение по месяцам
годового количества газа, расходуемого на отопление и коммунально-бытовые нужды
включая горячее водоснабжение)
Месяцы
года
|
Р-сть
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
всего
|
На
отоп-е
|
%
нм19.21614.29.12.41.11.00.91.97.71214.5100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На
к/б нужды
|
%
нм11.111.110.996.75.354.75.68.210.711.7100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход газа по месяцам на коммунально-бытовые
(к/б) нужды:
нм3;
нм3
нм3
нм3
нм3
нм3
нм3
нм3
нм3
нм3
нм3
Расчётный расход газа по месяцам на
отопление,
нм3;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
нм3 ;
Таблица3 суммарный расход газа объектом
газоснабжения по месяцам, нм3
Группа
потребителей
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
за
год
|
Bот1.1520.960.8520.5460.1440.0660.060.0540.1140.4620.720.876
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bкб0.3330.3330.3270.270.2010.1590.150.1410.1680.2460.3210.3513
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bпр1.4971.4261.5681.4970.4510.4960.4960.4961.5681.5681.4971.49714.129
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bобщ2.9822.7192.7472.3130.7960.7210.7060.6911.852.2762.5382.71823.129
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На основании таблицы 3 строим годовой график
расхода газа объектом газоснабжения (рис.1)
Рис.1 Годовой график расхода газа
Пользуясь данными таблицы 3 определяем расчетный
максимально-часовой расход газа в зимний и летний период.
Максимально-часовой расход газа на отоплении
рассчитывается для самых холодных зимних суток года
;
- месячный расход газа на отопление
для месяца максимального расхода газа;
- средняя температура внутри
отапливаемого помещения, =18 0С;
- число дней в месяце (январь),
n=31;
- минимальная рассматриваемая
температура наружного воздуха для данного зимнего месяца, =-24 0С;
- средняя температура наружного
воздуха в расчетном месяце, =-7 0С;
Минимальный расчётный часовой расход
газа на отопление, [1]:
;
Максимально-часовой расход газа
зимой на к/б нужды, [1]:
, где:
- месячный расход газа
соответственно на к/б нужды для месяца максимального расхода газа (из табл.3);
- число дней в месяце (январь),
n=31;
- коэффициент, определяющий долю
максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели;
- коэффициент, определяющий долю
максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах зимних суток;
Минимальный расчётный часовой расход
газа на к/б нужды, [1]:
где:
- месячный расход газа на к/б нужды
для месяца минимального расхода газа (из табл.3);
- число дней в месяце (август),
n=31;
- коэффициент, определяющий долю
минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели (суббота);
- коэффициент, определяющий долю
минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах летних суток.
Результаты расчета сводим в таблицу 4:
Таблица 4 Сводная таблица расхода газа по
объекту
Категория
расхода
|
Единица
измерения
|
Отопление
|
К/б
нужды
|
Про-ство
|
Всего
|
1.
Годовой
|
нм3/год6314.12923.129
|
|
|
|
|
2.
Месячный
|
|
|
|
|
максимальный
|
|
1.152
|
0.351
|
1.568
|
2.982
|
минимальный
|
|
0.054
|
0.141
|
0.451
|
0.691
|
3.
Часовой
|
нм3/час
|
|
|
|
|
максимальный
|
|
2601.3
|
1555
|
2970
|
7126.3
|
минимальный
|
|
0
|
4.1
|
940
|
944.1
|
2. Выбор общей схемы подачи газа заданным
потребителям и составление расчетной схемы
Составляем схему расположения ГРП и газопровода
на основании исходных данных задания, на которую впоследствии нанесем
полученные в ходе расчета диаметры участков. На схеме указываем территорию
завода, расположение цехов, промразводки, каналы и другие подземные сооружения,
присоединяемые к системе заводского газоснабжения коммунальные и
коммунально-бытовые потребители газа (столовые, ясли, школы и т.п.). На
основании этого производим правильный выбор места ввода газа на территорию
промышленного предприятия, определяем необходимость и месторасположение
центральных и цеховых ГРП, сгруппировываем для присоединения к ним потребителей
газа, выбираем трассу общезаводского газопровода, размещаем на ней водоотделители,
задвижки и т.п. Система газопровода тупиковая, низкого давления.
Определяем часовое количество газа, проходящее
через рассматриваемое сечение. Участок до ГРП рассчитывается с запасом в 25%,
имея ввиду перспективу увеличения потребления газа, в связи с этим
VдоРД= нм3/ч;
нм3/ч;
нм3/ч;
нм3/ч;
нм3/ч;
нм3/ч;
Сводная таблица 3 для построения
расчётной схемы:
Таблица 3
Участок
|
Расход,
нм3/ч
|
Длина,
м
|
до
РД
|
8907,88
|
400
|
1
|
2970
|
8
|
2
|
2900
|
16
|
3
|
2200
|
21
|
4
|
1800
|
24
|
5
|
1700
|
14
|
По результатам расчетов и в соответствии с
исходными данными строим расчетную схему рис. 2.
Рис.2 Форма расчетной схемы
3. Гидравлический расчет межцехового
газопровода низкого давления
Из расчетной схемы видно, что расчетный расход
газа Vдо ГРП
убывает в направлении от первого к последнему рассматриваемому участку.
Соответственно, диаметр участков должен либо уменьшаться (при сохранении
задаваемой скорости газа) или оставаться неизменным. Во втором случае будет
наблюдаться уменьшение скорости газа по его ходу к последнему расчетному
участку.
Расчет участков газопровода после ГРП сводиться
к подбору их диаметров с тем, чтобы при этом наиболее полно выполнялись
условия:
а) значение всех
участков после ГРП не должно превышать ;
б) общий перепад давления должен, по
возможности, равномерно распределяться между отдельными участками межцехового
газопровода и
в) диаметры смежных участков нужно
уменьшать в направлении от ГРП (без значительных скачков).
Имея таблицы (см. Н. Л.
Стаскевич "Справочное руководство по газоснабжению", стр.554-574,
I960) и задаваясь разными диаметрами при расходе , величина которого выбирается из
схемы рис.2 для соответствующих участков, находят для каждого из участков
значения h. В качестве L следует брать не фактическую длину расчетного участка
Lф, а приведенную Lпр :
где - приведенная длина рассчитываемого
участка газопровода, м, определенная с учетом местных сопротивлений на этих
участках, (здесь, в свою очередь,
,
-фактическая длина участка, -сумма
коэффициентов местного сопротивления.
Значения берем из
таблицы 6,[1]. Далее находим .
Результаты расчетов представлены в таблице 4
Таблица 4 Определение приведенной длины участков
газопровода( после ГРП) и расчет потерь давления на них
Расчётный
расход газа Vi,нм3/ч
|
Диаметр
, ммВид
местных сопротивленийРасчёт местных сопротивлений
|
|
|
|
|
|
|
Количество
|
значение
∑ на
участке
|
|
1
|
2970
|
350
|
Поворот/конденс
|
1/1
|
0,53/0,6
|
1,13
|
2
|
2900
|
300
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3
|
2200
|
300
|
поворот
|
2
|
0,51
|
1,02
|
4
|
1800
|
300
|
поворот
|
1
|
0,51
|
0,51
|
5
|
1700
|
250
|
поворот/конденс/
задвижка
|
2/1/2
|
0,51/0,6/0,46
|
2,54
|
, м, м, м, м, ,
|
|
|
|
|
|
|
24,7
|
27,9
|
8
|
35,9
|
1
|
35,9
|
|
21,8
|
-
|
16
|
16
|
2,25
|
36
|
|
20,6
|
21
|
21
|
42
|
1,25
|
52,5
|
|
19,3
|
9,84
|
24
|
33,84
|
0,94
|
31,8
|
|
16,7
|
42,4
|
14
|
56,4
|
2
|
112,8
,9+36+52,5+31,8+112,8≤ 0,5·588
, т.е. 269≤ 294, где
-давление у последнего цеха
Таким образом, можно сделать вывод,
что расчёт выполнен верно.
Давление за регулятором давления:
4. Гидравлический расчет газопровода
среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор фильтров и регуляторов
давления
.1 Гидравлический расчет газопровода
среднего давления (от ввода до ГРП)
При подборе диаметра газопровода на участке до
ГРП особых ограничений по перепаду давлений нет. Однако с целью поддержания
максимальной скорости газа и экономии металла будем выбирать минимально
возможный диаметр. Необходимый запас давления перед РД создадим исходя из
требуемого значения давления за ним и учитывая вероятность снижения в
эксплуатации начального давления по сравнению с заданным. Такой запас можно
считать достаточным, если давление перед РД будет равно, [1]:
.
Известно, что отношение
,
[1], для определенного вида газа и
характера движения зависит только от объема проходящего газа и диаметра
газопровода.
При расчете значения А для области
гидравлической шероховатости используем формулу, предварительно задавшись
диаметром газопровода d=100…200 мм, взяв d=200 мм:
,
где A
- величина, характеризующая гидравлическую шероховатость.
Зная расчетный расход газа и
задаваясь диаметром газопровода, с помощью номограммы рис.12.10 стр.578[2]
также можно найти значение коэффициента , а затем и
где - приведенная длина рассчитываемого
участка газопровода от ввода до ГРП, м, определенная с учетом местных
сопротивлений на этом участке,
,
где -фактическая длина участка, -сумма
коэффициентов местного сопротивления; -
условная длина прямолинейной трубы, при e
= 1 м;
Значения приводятся
в таблице 6[1]( выбираем по приведенным ранее значениям в зависимости от
диаметра: =0,49 - при
повороте и =0,46 - на
задвижках.
Значение для ПЗК
принимаем равным 5( для диаметров более 50 мм). Для конденсатоотводчиков
считаем =2.[1]
Таким образом значение суммарного коэффициента
местных сопротивлений
Значения для области
гидравлической шероховатости для газопроводов среднего и высокого давления
зависит только от условного диаметра, таблица 6а [1]. При мм -=8,7; при мм -=13,0.
Расчет сводим в таблицу 5
Таблица 5 Определение приведенных
длин участка газопровода от ввода до ГРП и расчет потерь давления на этом
участке
1 8907,88 150 Поворот-3/конд.-1/задв.-5/ПЗК-1 ,,
,10,778,793,7
|
|
|
|
|
2
|
8907,88
|
200
|
|
|
10,77
|
13
|
140
|
№
|
Фактическая
длина газопровода ,мПриведенная
длина газопровода,мЗначение
коэффициента ,ата
|
|
|
|
|
|
|
1
|
400
|
493,7
|
19,3
|
9,53
|
3,1
|
0,3
|
|
2
|
400
|
540
|
4,27
|
2,3
|
3,1
|
1,45
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет показал, что принятый
диаметр, мм, является
оптимальным и удовлетворяет ранее отмеченным условиям.
К дальнейшему расчету принимаем =1,45
.2 Выбор фильтров и определение
давления газа р1 перед регулятором давления РД
Как указывалось выше, при определении
сопротивления газопровода от ввода до ГРП не учитывалось сопротивление фильтра
и измерительной диафрагмы.
Значение абсолютного давления газа перед РД
определится:
Δрф - сопротивление
чистого фильтра (рис.2), кгс/см2.
Сопротивление измерительной
диафрагмы может быть принято
- принимаемый перепад по ртутному
дифманометру, мм;
,75- коэффициент, учитывающий потери
давления при дросселировании;
,6·10-4 - перевод
показания ртутного дифманометра в мм вод.ст. (или кгс/см2).
Сопротивление 2Δpф
представляет собою перепад давления в загрязненном фильтре (фильтре,
находящемся в эксплуатации).
Таким образом, выбор фильтра состоит
в выборе типа и его типоразмepa, сопротивление которого в
чистом состоянии не превышало бы для волосяных фильтров 500-600 кгс/м2,
а для сетчатых - 250 - 300 кгс/м2 ,
Δрф
, кГ/м2
Vт , нм3/час
Рисунок 2 - Потери давления в
фильтрах
Зная из расчетной схемы (рис.1)
количество газа, проходящего через фильтр, размер фильтра (условный диаметр его
подводящего патрубка) выбирают в соответствии с графиками, рис.2.
Характеристики фильтров (рис.2) приведены для газа с удельным весом 1,0 кг/нм3
и для абсолютного давления после фильтра (рnф )т=
l ати. В
действительных (реальных) условиях эти параметры иные.
Значение Δрф
при действительном расходе газа через фильтр (характеристики фильтра,
изображенные на рис.2) и его параметрах определится
Действительное расчетное
(абсолютное) давление газа после фильтра рпф может быть найдено из
выражения
рпф = рк -
0,15=1,28-0,15=1,14 ати
считая предварительно, что в
эксплуатации сопротивление фильтра и диафрагмы вместе могут составить 1500
кгс/м2.
Подобранный типоразмер фильтра
обеспечивает условие
Δрф = 500 кгс/м2
± 20%.
4.3 Выбор регулятора давления для
ГРП
В настоящее время для расходов газа больше 800
нм3/час на ГРП промышленных предприятий повсеместно используются
регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева:
Выбираем регулятор давления
РДУК-2-200: dкл=140мм;
пропускная способность =12000нм3/час.
Регулятор РДУК-2 пригоден для
установки на любое давление за собой в интервале 0,005-6 ати.
Для нахождения расчётной пропускной
способности намеченного к установлению РД используем формулу, [1]:
где
Где табличные значения=1 , =1,01, [1]; давление перед регулятором
давления и за ним, а также
перепад давления
=1,54-0,995=0,545ата.
Эта формула справедлива при условии;
Регулятор давления должен быть
подобран так, чтобы максимальная загрузка была не более 85% , мининальная не
менее 10% от.
Загрузка в часы максимального
потребления газа
;
, что не превышает 85% от .
Загрузка регулятора в часы
минимального потребления газа
; - что не менее 10% от .
Через РД проходит газ, направляемый
промышленным и коммуально-бытовым потребителям, следовательно:
Таким образом, выбранный нами
регулятор давления пригоден для установки в ГРП.
Заключение
Был произведен расчет общезаводского газопровода
с заданными нагрузками: Вк/б=3·106 нм3 (на
коммунально-бытовые нужды), Вот=6·106 нм3 (на
отопление), В1=70 нм3/ч, В2=700 нм3/ч,
В3=400 нм3/ч, В4=100 нм3/ч, В5=1700
нм3/ч (по цехам завода соответственно) и давлениями вначале
газопровода и у последнего цеха. В результате расчета мы определили расходы
газа по объекту газоснабжения:
, , , н, а также общий расход газа по
объекту . Далее был
предложен ситуационный план (согласно заданию), на котором указаны
месторасположение цехов, расчетные участки, отводы, задвижки,
конденсатоотводчики и т.д. Согласно ситуационному плану, строилась общая
расчетная схема, на которой указывались длины участков и расходы газа
(объемные), проходящие через определенные сечения газопровода.
После этого расчета был произведен гидравлический
расчет межцехового газопровода низкого давления. В результате этого расчета
были подобраны диаметры труб газопровода ( уч. № 1 ; уч. № 2-4
; уч. № 5 ) , с учетом
условий равномерного распределения потерь по участкам газопровода, постепенным
уменьшением диаметров при продвижении к последнему потребителю тупикового
газопровода и суммы всех потерь, не превышающей половины конечного давления в
газопроводе. Расчётное давление за ГРП составило 99507,4 Па.
Окончанием расчета является
гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также
подбор регулятора давления. В результате этого расчета определили диаметр
трубопровода до ГРП (), с учетом
условия ограничения по давлению. Конечное значение давления перед ГРП: Pк
=154235Па. Был произведен выбор фильтра: волосяной фильтр увеличенной
пропускной способности.. Затем приступили к выбору регулятора давления для ГРП.
При подборе РД была определена его пропускная способность , также в
соответствии с ограничением по загрузке был выбран РД РДУК-2-200 и просчитаны
его максимальные и минимальные загрузки.
На этом расчет газопровода был закончен.
Список справочных и нормативных
материалов
1.Методическое
пособие.
.Н.
Л. Стаскевич. Справочное руководство по газоснабжению.-Л.: Недра,1960.-871с.
Похожие работы на - Конструктивный расчёт общезаводского газопровода
|