Классификация городскис систем газоснабжения

Городская система газоснабжения включает в себя следующие составные элементы: газораспределительную станцию (ГРС), газовые распределительные сети всех давлений, газорегуляторные пункты (ГРП), а также все оборудование и сооружения, в том числе средства связи и телемеханизации, расположенные по трассе газопровода. Все элементы городской газовой сети должны быть безопасными и надежными, обладать простотой в эксплуатации и обеспечивать бесперебойность подачи газа потребителям. Все вопросы проектирования, выполнения строительно-монтажных работ, а также эксплуатация систем газоснабжения регламентированы основными документами: СНиП 2.04.08-87 и «Правила безопасности в газовом хозяйстве».

Для газоснабжения городов, населенных пунктов, а также промышленных предприятий допускается применять природные, искусственные газы, а также газовоздушные смеси. Причем при транспортировке по газопроводу газовоздушных смесей должно быть выполнено следующее условие. Необходимо обеспечить содержание горючего газа в этих смесях на уровне, превышающем в два раза, верхний предел воспламенения.

В зависимости от допустимых давлений газопроводы подразделяются на:

- газопроводы низкого давления: до 500 даПа (для предприятий бытового обслуживания непроизводственного назначения и общественных зданий); до 300 даПа (для жилых домов);

- газопроводы среднего давления – от 500 даПа до 0.3 МПа;

- газопроводы высокого давления второй категории от 0.3 до 0.6 МПа;

- газопроводы высокого давления первой категории – от 0.6 до 1.2 МПа.

В соответствии с указанным СНиП, газопроводы, входящие в городскую систему газоснабжения, классифицируются следующим образом:

- по местоположению относительно планировки населенных пунктов – наружные (уличные, внутриквартальные, дворовые, межцеховые) и внутренние (расположенные внутри здания и помещения);

- по местоположению относительно поверхности земли – подземные (подводные), надземные (надводные), наземные;

- по назначению в системе газоснабжения – распределительные, газопроводы-вводы, вводные, продувочные, сбросные, импульсные, а также межпоселковые;

- по материалу труб – металлические (стальные, медные и др.) и неметаллические (полиэтиленовые и др.);

- по виду транспортируемого газа – природного газа, попутного газа и СУГ.

Рассмотрим более подробно классификацию газопроводов по назначению в системе газоснабжения.

Распределительными считаются наружные газопроводы, которые обеспечивают подачу газа от источника газоснабжения до газопроводов-вводов, а также газопроводы высокого и среднего давления, предназначенные для подачи газа к одному объекту (ГРП, промышленные предприятия, котельная и т.д.).

Газопроводом – вводом считается газопровод от места присоединения к распределительному газопроводу до отключающего устройства на вводе.

Вводным считается участок газопровода от отключающего устройства на вводе в здание (при установке отключающего устройства снаружи здания) до внутреннего газопровода, включая и газопровод, проложенный в футляре через стену здания.

Межпоселковыми считаются распределительные газопроводы, прокладываемые вне территории населенного пункта.

Внутренним газопроводом считается участок газопровода от газопровода-ввода (при установке отключающего устройства внутри здания) или от вводного газопровода до места подключения приборов, теплового агрегата и т.д.

В зависимости от применяемых давлений газа городские системы газоснабжения делятся на: одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые и многоступенчатые.

Рис. 9.1 Схема одноступенчатой системы газоснабжения 1. Магистральный газопровод. 2. Газораспределительная станция. 3. Кольцевые газопроводы. 4. Тупиковые газопроводы.

Одноступенчатая система газоснабжения (рис.9.1) обеспечивает подачу газа по газопроводам только одного давления, главным образом, низкого. Такие системы применяются для газоснабжения небольших городов с преимущественным расходом газа на коммунально-бытовые нужды. Такие системы применяются также для населенных пунктов, которые находятся в непосредственной близости от магистральных газопроводов и присоединяются непосредственно к ним. Является целесообразным использование такой системы газоснабжения и в случае размещения поблизости от населенного пункта заводов, производящих искусственные газы и т.д. В этом случае в схему газоснабжения данного населенного пункта вместо ГРС включается завод.

Двухступенчатая система газоснабжения (рис.9.2) обеспечивает подачу газа потребителю по газопроводам двух давлений, например, среднего и низкого или высокого

Рис. 9.2 Схема двухступенчатой системы газоснабжения (среднее и низкое давление). 1. Магистральный газопровод. 2. Газораспределительные станции. 3. Газопровод среднего давления. 4. Крупные потребители газа. 5. Газорегуляторные пункты 6. Кольцевые газопроводы низкого давления. 7. Тупиковые газопроводы низкого давления

второй категории и низкого. Такая система газоснабжения наиболее часто применяется в городах при снабжении их природным газом и размещенных на значительной территории. Вместо газопроводов среднего давления в этой схеме, в качестве первой ступени, могут быть использованы и газопроводы высокого давления второй категории. Такая замена возможна лишь при достаточной ширине проездов, для возможности соблюдения необходимых расстояний от газопровода до зданий и сооружений.

Трехступенчатая система газоснабжения (рис.9.3) обеспечивает подачу газа потребителю по газопроводам трех давлений, например, низкого, среднего и высокого давлений второй категории. Эта система применятся для газоснабжения крупных городов.

Рис. 9.3 Схема трехступенчатой системы газоснабжения. 1. Магистральный газопровод. 2. ГРС. 3. Газопровод высокого давления II категории. 4. Газопровод среднего давления. 5. Заводские ГРП. 6. Промышленные предприятия. 7. ГРП. 8. Закольцованные газопроводы. 9. Тупиковые газопроводы.

Многоступенчатая система газоснабжения обеспечивает подачу газа по четырем газопроводам, например, низкого, среднего, высокого второй категории и высокого первой категории давления. Такая система газоснабжения применяется для крупных городов с многочисленными промышленными потребителями.

Между газопроводами различного давления связь может осуществляться только через газорегуляторные пункты (ГРП) или установки (ГРУ).

При газоснабжении применяют кольцевые, тупиковые и смешанные сети. Для городов используют, как правило, кольцевые и смешанные сети газопроводов. Для небольших населенных пунктов (село, небольшой поселок) применяют тупиковую систему газоснабжения. Кольцевые и смешанные системы позволяют обеспечить как надежность газоснабжения, так и равномерность распределения давлений в разных точках.

Рис. 9.3 Схема трехступенчатой системы газоснабжения.

1. Магистральный газопровод. 2. ГРС. 3. Газопровод высокого давления II категории.

4. Газопровод среднего давления. 5. Заводские ГРП. 6. Промышленные предприятия.

7. ГРП. 8. Закольцованные газопроводы. 9. Тупиковые газопроводы.

3.
Гидравлический расчёт городских сетей газоснабжения низкого давления.

3.1 Расчет кольцевой газовой сети из стальных труб

Городские сети низкого давления, распределяющие газ по всей территории застройки к бытовым и мелким коммунальным предприятиям, представляют собой сложную по конфигурации систему сопряженных колец, которые получают газ от нескольких ГРП и снабжают газом многочисленные ответвления на кварталы и отводы к отдельным зданиям (рис.2.1). При расчете такую сеть разбивают на отдельные районы по количеству точек питания (ГРП), и сеть каждого района рассчитывают отдельно. Расчет сети производится в две стадии. Вначале рассчитывают распределительную (уличную) сеть, затем внутриквартальную разводку.

Задача проектировщика заключается в том, чтобы выбрать наилучший вариант движения потоков газа и так подобрать диаметры сети, чтобы добиться намеченного распределения потоков.

Направления движения потоков газа выбирают так, чтобы газ от точки питания подавался: ко всем потребителям по кратчайшему пути. При этом диаметры сети будут наименьшими. Направления движения газа выбираются, начиная от точки питания к периферии. При таком порядке выбора легче избежать возможности ошибок.

После выполнения перечисленных выше расчетов, следует приступать к гидравлическому расчету газовой сети низкого давления. Для этого необходимо составить таблицу 3.1. Первоначально рассчитываются основные направления, а затем и дополнительные.

Гидравлический расчёт ведется на минимум металловложений по ниже приведенной методике.

Диаметр участка газопровода определяется по формуле

, (3.1)

где – диаметр участка, см;

– расчётный расход газа,м³/ч;

− поправочный коэффициент;

, (3.2)

где – расчётная длина участка, принимается на 10% больше действительной, м;

– допустимый перепад давления в уличных сетях равен 120 даПа;

– коэффициент, учитывающий изменение плотности газовой сети от табличного значения (для стального газопровода, транспортирующего метан ( = 0,7175 кг/м³; =14,3∙10^-6 м²/с)).

После определения диаметра, его величина заменяется его на ближайший больший диаметр в соответствии с ГОСТом на трубы (см. прил. Б). При проектировании распределительной уличной сети минимальный условный диаметр газопровода составляет 50 мм.

Определяются потери давления на участках, даПа:

, (3.3)

Проверяется выполнение условия (3.4)

После гидравлического расчёта необходимо выполнить увязку всех направлений.

3.2 Расчет кольцевой газовой сети из полиэтиленовых труб

При расчете распределительных газопроводов низкого давления, выполненных из полиэтиленовых труб, учитывается снижение потерь давления за счет большей гладкости их внутренней поверхности. Следовательно, при прочих равных условиях полиэтиленовые газопроводы имеют бόльшую пропускную способность по сравнению со стальными. Из опыта проектирования это увеличение пропускной способности полиэтиленовых газопроводов низкого давления оценивается в 5 %.

При гидравлическом расчете распределительного газопровода низкого давления, выполненного из полиэтиленовых труб, можно принимать расход газа в нём превышающим расход газа в стальных газопроводах при одинаковых потерях давления на 5 %, т.е.

, (3.5)

где – расчетный расход газа (полиэтиленовые трубы), м³/ч;

– расчетный расход газа (стальные трубы), м³/ч.

Для полиэтиленового газопровода, транспортирующего метан ( = 0,7175 кг/м³; =14,3∙10^-6 м²/с), вышеприведенная формула (3.3) будет иметь следующий вид

, (3.6)

Значение величины для полиэтиленовых труб можно рассчитать по формуле

(3.7)

Порядок гидравлического расчета газовых сетей, выполненных из полиэтиленовых труб, аналогичен порядку гидравлического расчета газовых сетей, выполненных из стальных труб.

Результаты расчета сводятся в таблицу 3.1.

Полиэтиленовые трубы выбираются в зависимости от давления газа принятого в расчете. Они различаются между собой маркой полиэтилена и толщиной стенки, характеризующейся величиной SDR. SDR – это стандартное размерное отношение, определяемое из следующего выражения

, (3.7) где – номинальный наружный размер трубы, мм;

– номинальная толщина стенки трубы, мм.