Потребители газа

* промышленные предприятия

*котельные и ТЭЦ

*предприятия коммунально-бытового обслуживания населения; общественные здания (адм., учебные заведения и т.д.)

*жилые дома

5. Неравномерность потребления. Коэффициенты неравномерности потребления.

Потребление газа в течение года, дней недели и времени суток является неравномерным.

Различают следующие виды неравномерности потребления газа:

1) Сезонная неравномерность (по месяцам года) вызвана дополнительным расходом топлива в зимнее время, а также уменьшением его летом.

2) Суточная неравномерность (по дням недели) вызвана укладом жизни населения, режимом работы предприятий.

3) Часовая неравномерность (по часам суток). Наибольшая часовая неравномерность наблюдается у бытовых и коммунальных потребителей.

Коэффициенты неравномерности потребления – потребление газа за какой-то текущий период к среднему потреблению газа.

- Коэффициент сезонной неравномерности

,

где Q_м – потребление газа за данный месяц, % (доля от годового расхода);

Q_ср.год – среднее потребление за год, % (Q_ср.год = 100/12).

- Коэффициент суточной неравномерности

, где Q_Д – потребление газа за сутки, % (доля от недельного расхода газа);

Q_ср.нед. – средненедельный расход, % (Q_ср.нед. = 100/7).

- Коэффициент часовой неравномерности

, где Q_ч – потребление за час, % (доля от суточного расхода газа);

Q_ср.сут. – среднее потребление за сутки, % (Q_ср.сут. = 100/24).

ПХГ (подземные хранилища газа) в значительной мере способствуют надежности снабжения потребителей газом. Они позволяют выравнивать суточные колебания газопотребления и удовлетворять пиковый спрос в зимний период. Подземные хранилища позволяют гарантированно обеспечивать потребителей природным газом независимо от времени года, колебаний температуры, форс-мажорных обстоятельств.

6. Гидравлический расчет газопроводов низкого давления

Газопроводы низкого давления – это газопроводы газораспределительной системы с давлением до 0,005 МПа включительно.

Для всех газопроводов системы газоснабжения справедливы формулы:

· Уравнение движения газа в трубопроводе

Знак «−» означает, что давление в газопроводе падает.

, где Р – давление в газопроводе, Па;

λ – коэф. гидравлического сопротивления;

ρ – плотность газа, кг/м³;

v – средняя линейная скорость газа в трубопроводе, м/с;

z – геодезическая отметка трубопровода, м;

D – внутренний диаметр трубопровода, м.

Для газа характерен турбулентный режим при гидр. гладкой зоне:

- формула Альтшуля

, где - число Рейнольдса

ν – кинематическая вязкость газа, м²/с;

к – абсолютная шероховатость труб, мм.

Линейная скорость газа

,м/с, где Q – расход газа, м³/с; F – площадь внутр. сечения трубы, м²

· Уравнение баланса количества газа

(2)

, т.е. ,

, где н.у.: Р_о= 101325 Па; Т_о = 273,15 К

· Уравнение состояния

, где - газовая постоянная, Дж/(кг·град)

, где z – коэффициент сжимаемости;

=8314,3 Дж/(кмоль·град) – универсальная газовая постоянная;

μ – молекулярная масса газа, кг/кмоль.

Пренебрегая вторым и третьим членами уравнения (1), после интегрирования получим:

, где L – длина газопровода, м.

Заменим - среднее давление в газопроводе, Па

Тогда

Для газопроводов низкого давления примем следующие допущения

Z=1

Р_ср=Р_о=101325 Па

Т =Т_о= 273,15 К

Тогда, , Па

, где

7. Назначение и основные функции ГРС.Технологическая схема ГРС.

ГРС является элементом системы газоснабжения и источником газораспределения. Газораспределительная станция является конечным участком магистрального газопровода и как бы границей между распределительными и магистральными газопроводами.

На ГРС давление газа снижают до величины, необходимой для потребителя, и поддерживают постоянным. Все оборудование ГРС рассчитывают на рабочее давление 7,5 и 5,5 МПа, т.е. максимально возможное давление газа в магистральном газопроводе.

В состав газораспределительной станции входят:

Узлы:

§ переключения станции;

§ очистки газа от мех. примесей и конденсата;

§ редуцирования газа;

§ подогрева газа;

§ коммерческого измерения расхода газа:

§ одоризации газа;

§ отбора газа на собственные нужды.

Системы:

§ контроля и автоматики;

§ связи и телемеханики;

§ электрохимзащиты;

§ отопления и вентиляции;

§ контроля загазованности.

Технологическая схема. На ГРС независимо от их конструктивного исполнения движение газа следующее:

1. газ из магистрального г/п с давлением Р_нач поступает в блок подключения и направляется на очистку в специальные пылеуловители или фильтры;

2. газ поступает в блок регулирования давления, где происходит снижение давления да уровня Р_кон и автоматическое поддержание давления на этом уровне;

3. газ направляется в выходные газопроводы к потребителю, где измеряют расход газа и происходит его одоризация.

Технологической схемой предусматривается возможность непродолжительного снабжения газом потребителей по обводным линиям, минуя ГРС. Это может быть вызвано возможными авариями на ГРС или ремонтными работами, при этом дросселирование газа осуществляется вручную.

Для защиты потребителей от недопустимого повышения давления на выходных г/п устанавливаются пружинные клапаны.

8. Расчетный расход газа.

Систему газоснабжения городов и других населенных пунктов следует рассчитывать на максимальный часовой расход газа, исходя из совмещенного суточного графика потребления газа всеми потребителями. Расчетный часовой расчет газа при нормальных условиях на хозяйственно-бытовые и производственные нужды определяют как долю годового расхода используя коэффициент часового максимума (к_max)

Все расчеты в системах газоснабжения ведутся на максимальный часовой расход газа – Q_рч, т.е. расход газа в наиболее холодную пятидневку.

1) Для определения Q_рч на хозяйственно-бытовые и производственные нужды:

, м³/час

, где - коэффициент часового максимума;

- годовой расход газа, м³/год.

,

где , , - максимальные коэффициенты сезонной, суточной и часовой неравномерности;

– число часов в году.

Для определения годового расхода используются нормы потребления газа различными потребителями.

2) Расчетный часовой расход на отопление жилищ и общественных зданий:

- средняя удельная тепловая характеристика жилых и общественных отапливаемых зданий. Если нет сведений об этажности общественных зданий, то .

- средняя расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений. Если нет указаний о назначении общественных зданий, то применяется

- расчетная температура наружного воздуха.

- геометрический или строительный объем отапливаемых помещений

- низшая теплотворная способность

- КПД отопительных установок.

Расчетный часовой расход газа на вентиляцию:

- средняя удельная тепловая характеристика вентиляционной системы общественных зданий. При отсутствии перечня общественных зданий

Для отдельных жилых домов, административных зданий, жилых кварталов, поселков или районов оборудованных однотипными газовыми приборами допускается определить расчетный часовой расход газа по формуле, учитывающей одновременность работы газовых приборов.

, м³/час

, где К_о – коэффициент одновременности работы газовых приборов (табл.);

q_i – номинальный расход газа i-м прибором, м³/час;

n_i – количество газовых приборов;

m – число групп приборов.

Если номинальный расход прибора дан в кДж - q_нi, то , м³/час

, где Q_H – низшая теплота сгорания газа, кДж/м³

9. Выбор регулятора давления.

Для поддержания давления на заданном уровне на ГРС устанавли­вают автоматические регуляторы. При регулировании давления происходит снижение начального, более высо­кого, на конечное (более низкое).

Для выполнения задачи регулирования необходимо измерить выходное давление, затем сравнить с заданным и воздействовать на входную величину таким образом, чтобы разность между измеренной величиной и заданной была как можно меньше.

Регуляторы давления бывают прямого (управляются непосредственно редуцированными газами) и непрямого действия (для управления используют постороннюю энергию от управляющего узла, который называется пилот).

Регуляторы прямого действия состоят из:

1. дроссельный орган (регулирующий элемент)

2. Мембрана (чувствительный элемент)

3. Шток связывает 1 с 2

4. Управляющий элемент

РД включают:

1. Измеритель;

2. преобразователь измеряемой величины, выполненный в виде мембраны;

3. усилитель

4. исполнительное устройство (клапан, задвижка).

Принцип работы РД: при изменении выходного давления нарушается равновесие мембраны, которая в зависимости от изменения выходного давления вверх или вниз от номинального будет перемещать шток регулирующего клапана и уменьшать сечение клапана (Р_кон>Р_ном), или увеличивать сечение клапана (Р_кон<Р_ном).

РД следует выбирать по максимальному расчетному расходу газа потребителями и требуемому перепаду давления при редуцировании.

Пропускную способность следует принимать на 15-20% от максимального расхода газа.

Гидравлический расчет РД:

РД подбирают по коэффициенту пропускной способности:

Если Р_кон>0,5Р_н, то ;

Если Р_кон 0,5Р_н, то .

Q -максимальный расход газа, м³/ч;

- плотность газовой смеси при н.у., кг/м³;

- перепад давления, МПа;

Т - начальная температура, К.

Расчетный перепад определяют по выражению: ,

где -минимальное давление газа перед регуляторной станцией;

- регулируемое давление газа после регулятора;

- суммарные потери давления в газорегулирующей станции, кроме потерь в регуляторе давления.

10. Состав газовой смеси (молярная, объемная, массовая концентрации).

Природный газ представляет собой смесь различных газов, основным компонентом которой является метан – СН₄ (92-98%). Может содержать др. парафиновые и нафтеновые УВ, различные примеси (Н₂S, N₂, H₂O) и т.д.

1) Массовая концентрация

, д.ед.

- масса смеси газов, кг;

- масса i-го компонента, кг.

2) Молярная концентрация

, д.ед. , где

n_i – число молей i-го компонента, моль;

n_см – число молей смеси НП, моль.

; , где

μ_i – молекулярная масса i-го компонента, кг/моль;

μ_см – молекулярная масса смеси НП, кг/моль.

3) Объемная концентрация (применяется для идеальных газов, т.е. при малых давлениях Р < 1 МПа, z =1)

, д.ед.

, где - объем смеси, м³;

- объем i-го компонента, м³.

Для реальных газов ,

11. Классификация газопроводов в системе газораспределения.

В зависимости от максимального давления газа газопроводы разделяют на следующие группы:

Таблица 1- Классификация газопроводов по давлению газа

Классификация газопроводов по давлению	Вид транспортируемого газа	Рабочее давление в газопроводе	Обозначение по ГОСТу на чертежах
Низкого	Природный и СУГ	до 0,005 МПа (5 кПа)	Г1
Среднего	Природный и СУГ	от 0,005 МПа до 0,3 МПа	Г2
Высокого	II категории	Природный и СУГ	от 0,3 до 0,6 МПа	Г3
I категории	Природный	от 0,6 до 1,2 МПа	Г4
СУГ	от 0,6 до 1,6 МПа	Г4

газопроводы низкого служат для подачи газа к жилым домам, общественным зданиям и коммунально-бытовым предприятиям; газопроводы среднего давления снабжают газом газопроводы низкого давления через газорегуляторные пункты, а также промышленные и коммунально-бытовые предприятия; газопроводы высокого давления служат для подачи газа в ГРП промышленных предприятий и газопроводы среднего давления.

В зависимости от местоположения относительно поверхности земли:

В зависимости от материала труб газопроводы подразделяются на:

металлические (стальные, медные); неметаллические (полиэтиленовые).

По принципу построения системы газоснабжения делятся на:

кольцевые; тупиковые; смешанные.

В тупиковых газовых сетях газ поступает потребителю в одном направлении, т. е. потребители имеют одностороннее питание, и могут возникнуть затруднения приремонтных работах. Недостаток этой схемы – различная величина давлений газа у потребителей. Причем по мере удаления от источника газоснабжения или ГРП давление газа падает. Эти схемы применяют для внутриквартальных и внутридворовых газопроводов.

Кольцевые сети представляют систему замкнутых газопроводов, благодаря чему достигается более равномерный режим давления газа у потребителей и облегчается проведение ремонтных и эксплуатационных работ. Надежность кольцевых сетей выше, чем тупиковых. Положительным свойством кольцевых сетей является также то, что при выходе из строя какого-либо газорегуляторного пункта нагрузку по снабжению потребителей газом принимают на себя другие ГРП.

Смешанная система состоит из кольцевых газопроводов и присоединяемых к ним тупиковых газопроводов. При изучении вопросов трассировки сетей низкого и высокого (среднего) давлений нужно обратить внимание на характер промышленного объекта или застройки города.

По назначению городские газовые сети подразделяются на следующие группы:

распределительные газопроводы, по которым газ транспортируют по снабжаемой территории и подают его промышленным потребителям, коммунальным предприятиям и в районы жилых домов. Они бывают высокого, среднего и низкого давлений, кольцевые и тупиковые, а их конфигурация зависит от характера планировки города или населенного пункта; абонентские ответвления, подающие газ от распределительных сетей к отдельным потребителям; внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри здания и распределяющие его по отдельным газовым приборам; межпоселковые газопроводы, прокладываемые вне территории населенных пунктов.

По числу ступеней давления, применяемых в газовых сетях, системы газоснабжения можно разделить на:

одноступенчатые, обеспечивающие подачу газа потребителям по газопроводам одного давления, как правило, низкого; Основной недостаток этой системы — довольно большие диаметры газопроводов и неравномерность давления газа в различных точках сети. двухступенчатые, состоящие из сетей низкого и среднего или среднего и высокого (до 0,6 МПа) давлений; трехступенчатые, включающие в себя газопроводы низкого, среднего и высокого (до 0,6 МПа) давлений); многоступенчатые, в которых газ подается по газопроводам низкого, среднего и высокого давления обеих категорий.

12. Назначение, классификация и состав сооружений нефтепродуктопроводов. Их роль в обеспечении стабильности и надежности снабжения нефтепродуктами потребителей различных типов.

В состав магистральных нефтепроводов входят:

линейные сооружения, головные и промежуточные перекачивающие насосные станции и конечный пункт (наливные станции и морские терминалы, перерабатывающие заводы)

Состав магистрального нефтепровода несколько отличается от состава магистрального газопровода. Нефть из скважин по индивидуальным нефтепроводам поступает на нефтесборные пункты, а оттуда по нефтесборным трубопроводам на головные сооружения – установку комплексной подготовки нефти (УКПН), на которых она отстаивается, обезвоживается, отделяется от нефтяного газа и т. д. Отсюда нефть подается на головную насосную станцию (ГНС), а затем в магистральный нефтепровод. Промежуточными насосными станциями (ПНС) нефть перекачивается до конечной насосной станции (КНС),а затем потребителю. Перекачиваемую нефть замеряют на УКПН и насосных станциях(НС).

Рис. 1.8. Схема сооружении магистрального нефтепровода:

1 - промысел: 2 - нефтесборный пункт: 3 - подводящие трубопроводы:

4 - головные сооружения (резервуары, насосная, электростанция и др.):

5 -узел пуска скребка: 6 - линейный колодец: 7 - переход под железной дорогой:
8 - подводный переход через реку: 9 - наземный переход через овраг (ручей):
10- конечный распределительный пункт

Состав магистрального нефтепродуктопровода (например, бензинопровода) в основном аналогичен составу нефтепровода. Отличие заключается только в том, что нефтепродуктопровод имеет большое число отводов к нефтебазам.