Газоснабжение района города

Обход подземных газопроводов в период сдвижения земной поверхности и до снятия напряжений в газопроводах путем разрезки должен производиться ежедневно.
...

Исходные данные 2
Введение 4
Содержание проекта: 6
1. Основные характеристики газообразного топлива 8
2.Определение расхода газа районом города. 9
2.1. Определение количества жителей. 9
2.2. Определение расчетных расходов газа. 10
2.3. Расход газа на коммунально-бытовые нужды 11
2.4 Расход тепла на отопление, вентиляцию и централизованное горячее водоснабжение жилых и общественных зданий. 16
3. Гидравлический расчет кольцевых распределительных газопроводов низкого давления. 25
3.1. Определение количества газорегуляторных пунктов (ГРП) 25
3.2 Определение расходов газа. 26
3.3. Гидравлический расчет ГНД 29
3.5.Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого или среднего давления (ГВД и ГСД). 34
4. Выбор материала трубопроводов и мероприятия по предотвращению коррозии 40
5. Мероприятия по эксплуатации газопроводов 53
Список литературы. 60

Цель курсового проектирования: углубление и закрепление знаний , полученных при изучении теоретического курса «Газоснабжение», освоение методики проектирования, ознакомление с СП, СНиПами и ГОСТами. Дает навыки в правильной трассировке и проектировании магистральных газопроводов сети высокого давления (ГВД), распределительных газопроводов сети низкого давления (ГНД).


Проект выполняется на перспективный план застройки города.
На генплане города указаны три района жилой застройки:
№1 – перспективной многоэтажной застройки (от 5 до 12 этажей);
№2 – существующей малоэтажной застройки (от 2 до 4 этажей);
№3 - существующий район одноэтажной усадебной застройки.

Район №1. Отопление и горячее водоснабжение 100% жилых и общественных зданий централизованное от – от ТЭЦ.
Район №2. Отопление в сех зданий централизованное от ТЭЦ. Часть жилых зданий имеет децентрализованное горячее водоснабжение (ГВ) от проточных газовых водонагревателей, часть зданий района – централизованное горячее водоснабжение от ТЭЦ и РТС.
Район №3. Отопление децентрализованное от газовых отопительных агрегатов или печей периодического действия, работающих на газе. Горячего водоснабжения и механической вентиляции нет.
ТЭЦ сжигает газ для выработки: 1) Электроэнергии, 2) теплоты на нужды:
• Отопления и вентиляции жилых и общественных зданий рай-онов №1 и №2;
• Горячее водоснабжение районов №1 и № 2;
• Отопления и вентиляции промышленных предприятий (ПП), присоединенных к к водяной тепловой сети; отопительно вентиляционная нагрузка ПП в пределах заданной технологической нагрузки составляет не более 30% (см. Табл.2);
• Фабрики-прачечной, которая имеет отдельный паропривод от ТЭЦ;
• Бань, расположенных в жилых кварталах и присоединенных к водяной тепловой сети от ТЭЦ.
К сосредоточенным потребителям газа, имеющим на входе высокое (среднее)давление газа, относятся:
• Хлебозаводы;
• ГРП сетей низкого давления;
• ПП (газ используется только на технологические нужды);
• Районные тепловые станции (РТС);
• ТЭЦ (присоединена к ГРС отдельным газопроводом, не зависимым от городской газовой сети).

Потери давления на участке сети определяем по формуле: (3.11)Затем вычисляем ошибку при расчете, которая не должна превышать 10% по формуле: (3.12)Результаты расчета сводим в таблицу 9.3.4. Гидравлическая увязка газопроводов сети низкого давления.Для окончательной гидравлической увязки используем следующие формулы:Поправочный расход, м3/ч: , (3.13) - поправка первого порядка, м3/ч;, (3.14)- поправка второго порядка, м3/ч. , ( 3.15)Окончательный расчетный расход:, (3.16)Где , - поправочный расход на участке, м3/ч - поправочный расход соседнего кольца (прибавляется к расходу на участке с противоположным знаком) м3/ч.По новому расчетному расходу и определенному диаметру в предварительном расчете определяем потери давления газа на участках сети, а ошибку при расчете определяем повторно.Ввиду малого различия в расходах на участках при предварительном распределении и посте итеративного пересчета новые потери давления на участках рассчитываются аналитически пропорционально изменению отношения расхода газа в степени 1,8, т.е. (Qр/Q)1,8, где Qр – новый расход газа, Q – расход газа полученный при предварительном расчете.Таблица 9Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давленияКонтур кольцаУчасткиПредварительное распределение расходаПоправочный расходПервая итерация № уч.№ сосед. кольца l, мdнхSQp, м3/чp/lpp/ QpQ, м3/чQуч, м3/чQp, м3/чp/lpI1-1300180х6,0125.410.263382.69534.5434.54160.820,26338 7I750273х7,0445.410.43000.67413.96480.820,4300 5-500325х8,0-760.59-0.4-2000.26334.54-725.18-0,4-200 6-250245х7,0-31.59-0.3-752.37434.543.82-0,3-75ИТОГО3636.006  363II2-250127х3,0-15.53-0.45-112.57.24520.5820.5823.94-0,47-112.5 3-1250245х7,0235.470.33751.59320.58274.940,3375 4-600194х6,0-314.53-0.35-2100.66820.58-275.06-0,37-210 7II750299х8,0449.470.423150.701-13.96488.940,39315ТОГО367.510.206    367.53.5.Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого или среднего давления (ГВД и ГСД).На генплане района города намечают прокладку газопроводов высокого или среднего давления (согласовать с преподавателем). 3акольцовывание газопроводов наиболее целесообразно в районах с многоэтажной застройкой кварталов. Трассировка газопроводов производится таким образом, чтобы длина ответвлений от кольцевого газопровода была минимальной (не более 200 м для повышения надежности газовых сетей). К газопроводу высокого или среднего давления присоединяются все промышленные предприятия, бани, прачечные, хлебозаводы, районные или квартальные котельные, ТЭЦ и газорегуляторные пункты (ГРП).Гидравлический расчет кольцевого газопровода высокого или среднего давления производить после согласования с руководителем проекта намеченной трассы газовых сетей.Гидравлический расчет магистральных газопроводов производится для двух аварийных и нормального режимов потребления газа.Начальное давление газа принимается по заданию (давление газа на выходе из газораспределительной станции - ГРС). Конечное давление газа при максимальной нагрузке газовой сети должно обеспечивать нормальную работу регулятора давления газе. В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь избыточное давление газа примерно 200...250 кПа абс. /1,2/.На расчетной схеме газопроводов высокого или среднего давления наносятся номера участков, расстояние между участками в метрах, расчетные расходы газа в м3/час., наименование промышленных предприятий и их расходы, квартальные или районные котельные. Сначала на расчетной схеме ГВД или ГСД намечается нормальный режим, когда поток газа движется по полукольцам. Точка слияния потоков газа находится по двум условиям: 1) расходы газа по левой и правой ветвям должны быть примерно равны между собой; 2) длина газопроводов по обеим ветвям должны быть также равнозначными.Определение аварийного расхода газа производится по формуле: (3.17)где Qав - аварийный расход газа по магистральному кольцевому газопроводу, м3/час;Qi – расход i - потребителей газа, м3/час;Коб, i - коэффициент обеспеченности i - потребителя газа.Коэффициент обеспеченности газом при аварийных ситуациях для бытовых потребителей (ГРП) можно принять в пределах от 0,6 до 0,85; для отопительно-производственных котельных от 0 до 0,75 - в зависимости от наличия резервного топлива; для промышленных предприятий от 0,5 до 0,9,Среднеквадратичную потерю давления газа по кольцу определяем по формуле: (3.18)где Рн, Рк - соответственно, начальное и конечное давление газа, кПа; lр- расчетная длина кольцевого газопровода, м.Расчетная длина участков магистрального газопровода принимается с учетом 10% потерь давления газа в местных сопротивлениях по формуле: (3.19)где lф - фактическая длина участка газопровода, м.По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления по Qав и Аср определяем предварительные диаметры кольцевого газопровода. Желательно по кольцу иметь один диаметр, максимум два.Первый аварийный режим, когда отключен головной участок магистрального газопровода слева от источника газоснабжения (ГРС), второй аварийный режим - когда отключен участок газопровода справа от ГРС.Диаметрами газопроводов задаемся предварительно выбранными и по номограмме для гидравлического расчета высокого или среднего давлений в зависимости от расчетного расхода газа и диаметра определяем фактическую квадратичную потерю давления газа на участках газопровода, чтобы давление газа у последнего потребителя не было ниже минимально допустимого предела(Рк+50 кПа). Конечное давление газа на участке определяется по формуле: (3.20)где Рн - начальное давление газа на участке, кПа;Аср - среднеквадратичная потеря давления газа, кПа2 /м.; lр - расчетная длина участка газопровода, м.Конечное давление газа для данного участка газопровода равно начальному давлению газа следующего участка.Результаты расчетов свести в таблицу 10.Расчетные схемы аварийных режимов сети высокого или среднего давлений необходимо отобразить в пояснительной записке. При расчете аварийных и нормального режимов движения потока газа диаметры на участках газопровода должны быть одинаковыми.Длины и расходы газа по участкам представлены в таблицах а и б (см. ниже).Таблица а: расход газа в узлах.Таблица б: длина участков.Номер узловРасход газа, м3/чНомер участкаДлина участка, м1-1-2300219142-320035443-445043474-5600511265-650061076-760071127-81200811263-935092187-9400ИТОГО3990ИТОГО4600Коэффициент обеспеченности газом при аварийных ситуациях для бытовых потребителей (ГРП) можно принять в пределах от 0,6 до 0,85; для отопительно-производственных котельных от 0 до 0,75 - в зависимости от наличия резервного топлива; для промышленных предприятий от 0,5 до 0,9.Определение диаметра кольца по расчетному расходу м3/чи удельному падению квадрата давления кПа2/мПо номограмме определяем диаметр - d=159x6.Расчеты для аварийных режимов при выключении участков сведены в таблицу 10.Таблица 10Гидравлический расчет аварийных режимов.Отказал участок 5-6Отказал участок 1-2Показатели участкаПоказатели участкаNdнхS, ммlу, мQу, м3/ч(P2н-P2к)/l,кПа2/мP2н-P2к, кПаNdнхS, ммlу, мQу, м3/ч(P2н-P2к)/l,кПа2/мP2н-P2к, кПа1-2159х63001968110330001-2159х6300-110330002-3159х6200598104208002-3159х62001914110220003-4159х6450401101454503-4159х64501304108486004-5159х66001180101606004-5159х6600208380480005-6159х6500-26130005-6159х6500106470350006-7159х660016626156006-7159х6600106970420007-8159х61200118025300007-8159х61200286469828003-9159х63502722587503-9159х6350117568238007-9159х64002722496007-9159х640011756726800Расчет потокораспределения при нормальном гидравлическом режиме работы сети высокого или среднего давления.Задаем предварительную точку схода исходя из двух условий (см. выше.). Находим расчетные расходы на всех участках, суммируя по каждой ветви кольца узловые расходы. Определяем удельные потери давления на участках по номограмме. Находим среднеквадратичные потери давления на каждом из участков. Расчеты сводим в таблицу 11. В результате расчета кольца, исходя из предварительного распределения потоков, определяем невязку в кольце по формуле: (3.21)Невязка по давлению при расчете нормального режима не должна превышать 10%, если данное условие не соблюдается, то вводим круговой поправочный расход (м3/ч): (3.22)Затем вычитаем круговой поправочный расход с перегруженной ветви и прибавляем к расходам на противоположной ветви тот же круговой поправочный расход. При известном диаметре и новых расходах определяем потери давления на каждом участке. После чего определяем ошибку заново по формуле (3.21). Расход газа на головном участке газопровода от ГРС до разветвления по полукольцам должен быть равен сумме расходов газа по полукольцам, без учета коэффициента обеспеченности.Расчет ответвлений.Расчет ответвлений начинается с нормального режима. По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого давления для известного расхода газа и среднеквадратичной потери давления на участке находим ближайший диаметр газопровода.Начальное давление газа на участке ответвления принимается равным конечному давлению газа на участке для аварийных и нормального режимов движения потоков газообразного топлива.Расчетные данные также вносим в таблицу 11.Таблица 11Результаты расчёта потокораспределения при нормальномгидравлическом режиме сети.Показатели участкаПредварительное распределениеОкончательное распределение расходов NdнхS, ммlу, мQу, м3/ч(P2н-P2к)/l,кПа2/мP2н-P2к, кПа2(P2н-P2к)/Qуч,кПа2/мQу, м3/ч(P2н-P2к)/l,кПа2/мP2н-P2к, КПа2 1,1(P2н- P2к)уч1-2159х6300-1914-80-2400012.54-5470-103-30 900-33 9902-3159х6200-544-82-1640030.15-5449-103-20 600-22 6603-4159х6450-347-38-1710049.28-3722-71-31 950-35 1454-5159х6600-1126-38-2280020.25-3712-71-42 600-46 8605-6159х65001074200018.6912303819 00020 9006-7159х66001124240021.4312583822 80025 0807-8159х612001126560005.3314763845 60050 1603-9159х6350218621009.6315294014 00015 4007-9159х64001914624001.2515534016 00017 600Ошибка=69 %Ошибка =4%Выбор материала трубопроводов и мероприятия по предотвращению коррозииМатериалы и технические изделия, используемые в системах газоснабжения, прежде всего должны быть надежными и отвечать требованиям государственных стандартов или технических условий, утвержденных в установленном порядке и прошедших государственную регистрацию в соответствии с ГОСТ 2.114–70. Традиционно для газопроводов применяются стальные трубы. Но в последнее годы все активнее используются полиэтиленовые, винипластовые и асбоцементные трубы, особенно для транспортирования попутных газов с содержанием более 3% сероводорода, а также при весьма высокой коррозионной активности грунтов и при наличии блуждающих токов.Для подземных межпоселковых газопроводов давлением до 0,6 МПа и подземных газопроводов давлением до 0,3 МПа, прокладываемых на территории поселений, применяют полиэтиленовые трубы в соответствии с Правилами безопасности Госгортехнадозора РФ ПБ 12-529-03. Также допускается прокладка газопроводов из полиэтиленовых труб давлением 0,3–0,6 Мпа на территории поселений с одно-, двухэтажной и коттеджной застройкой с численностью до 200 жителей. На территории городов и промышленных предприятий, насыщенных инженерными коммуникациями, газопроводы из неметаллических труб не строятся.На применяемые трубы должны быть выданы сертификаты заводов-изготовителей или справки с выпиской из сертификатов, ­подтверждающие их соответствие требованиям гл. 11 СНиП 2.04.08–87 Выбор материала труб (стальных или полиэтиленовых), подземных газопроводов, прокладываемых по территории населенных пунктов и межпоселковых газопроводов, следует производить на основании проработок с учетом коррозионной агрессивности грунтов, наличия блуждающих токов, в соответствии с требованиями ГОСТ и ПБ Для проектирования и строительства новых газопроводов из полиэтиленовых труб, а также реконструкции стальных газопроводов применяются полиэтиленовые (в том числе профилированные) трубы или синтетические тканевые шланги и специальный двухкомпонентный клей, отвечающие требованиям СНиП 42-01, а также государственных стандартов и технических условий, утвержденных в установленном порядке. Толщина стенки полиэтиленовой (в том числе профилированной) трубы характеризуется стандартным размерным отношением номинального наружного диаметра к номинальной толщине стенки. Полиэтиленовые трубы применяются только для подземной прокладки, а ввод в дом осуществляется только трубами из стали, так же как и разводка газопровода внутри дома. Но у газопроводов из полиэтиленовых труб есть не только достоинства, но и ограничения на их применение для устройства газопроводов, которые оговорены СНиП 2.04.08-87. Ниже приведены некоторые из ограничений по устройству газопровода с применением полиэтиленовых труб: - устройство газопровода из полиэтиленовых труб запрещено в районах, где температурный режим наружного воздуха достигает отметки ниже минус 45 градусов; - запрещено устройство газопроводов с применением полиэтиленовых труб в районах, где сейсмичность превышает 6 баллов; - устройство газопроводов с применением полиэтиленовых труб запрещено как надземно, так и наземно, а также внутри зданий, в тоннелях, коллекторах и каналах на земельных участках, на которых планируется устройство переходов через искусственные и естественные преграды, прокладка газопровода из полиэтиленовых труб так же запрещена; - запрещена прокладка полиэтиленовыми трубами в городской зоне для газа высокого давления I и II категории. В таких случаях применяется подземная прокладка стальными трубами. В соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.08–87 для строительства систем газоснабжения следует применять трубы, изготовленные из углеродистой стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71 или качественной стали по ГОСТ 1050-74, хорошо сваривающейся и содержащей не более 0,25% углерода, 0,056% серы и 0,046% фосфора. Стальные трубы выпускаются 2 видов: сварные (прямо- и спиральношовные) и бесшовные (тепло, горяче или холоднодеформированные). Для строительства газопроводов применяются трубы, удовлетворяющие требованиям СНиП 2.04.08–87 (табл. 5.5). Стальные трубы для наружных и внутренних газопроводов — групп В и Г, изготовленные из спокойной малоуглеродистой стали группы В по ГОСТ 380-71* не ниже 2-й категории (для газопроводов диаметром более 530 мм при толщине стенки труб более 5 мм — не ниже 3-й категории) марок Ст2, СтЗ, а также Ст4 при содержании в ней углерода не более 0,25%; стали марок 08, 10, 15, 20 по ГОСТ 1050-74*; низколегированной стали марок 09Г2С, 17ГС, 17ПС по ГОСТ 19281-73* не ниже 6-й категории; стали 10Г2 по ГОСТ 4543-71*. В ряде случаев допускается применение труб из полу-спокойной и кипящей стали: - для подземных газопроводов в районах с расчетной температурой наружного воздуха до -30°С включительно; - для надземных газопроводов в районах с расчетной температурой наружного воздуха до -10°С (из полуспокойной и кипящей стали) и -20°С включительно (из полуспокойной стали); - для внутренних газопроводов давлением не более 0,3 МПа (3 кгс/см2) с наружным диаметром не более 159 мм и толщиной стенки трубы до 5 мм включительно, если температура стенок труб в процессе эксплуатации не будет ниже 0°C; - для наружных газопроводов трубы диаметром не более 820 мм (из полуспокойной стали) и 530 мм (из кипящей стали) и толщиной стенок не более 8 мм. В районах с температурой наружного воздуха до -40°С для наружных подземных газопроводов допускается использовать трубы из полуспокойной стали диаметром не более 325 мм и толщиной стенки до 5 мм включительно, а для наружных подземных и надземных газопроводов — из полуспокойной и кипящей стали диаметром не более 114 мм и толщиной стенки до 4,5 мм. Для изготовления отводов, соединительных частей и компенсирующих устройств газопроводов среднего давления не рекомендуется применять трубы из полуспокойной и кипящей стали. Для наружных и внутренних газопроводов низкого давления, в том числе для их гнутых отводов и соединительных частей, допустимо использовать трубы групп А-В из спокойной, полуспокойной и кипящей стали марок Ст1, по Ст3' Ст4 1-3-й категорий групп А-В по ГОСТ 380-71* и 08, 10, 15, 20 по ГОСТ 1050-74. Для участков, испытывающих вибрационные нагрузки (соединенных с источниками вибрации в ГРП, ГРУ, компрессорных станциях и др.), должны применяться стальные трубы групп В и Г, изготовленные из спокойной стали с содержанием углерода не более 0,24% (Ст2, СтЗ не менее 3-й категории по ГОСТ 380-71, 08, 10, 15 по ГОСТ 1050-74). Трубы, отвечающие ГОСТ 3262-75, применяются при сооружении наружных и внутренних газопроводов низкого давления с условным диаметром до 80 мм включительно. Эти же трубы высшей категории качества с условным диаметром до 32 мм включительно допустимы для импульсных газопроводов давлением до 0,6 МПа (6 кгс/см2), при этом гнутые участки импульсных газопроводов должны иметь радиус шва не менее 2Dy, а температура стенки трубы в период эксплуатации — не ниже 0°С. Трубы бесшовные (ГОСТ 8731-87 и ГОСТ 8733-87) применимы для газопроводов жидкой фазы СУГ, а электросварные спиральношовные — для прямых участков газопроводов. При этом трубы по ГОСТ 8731-87 допустимы к применению при 100%-ном контроле металла труб неразрушающими методами. Соединение стальных труб должно производиться, как правило, сваркой. Сварное соединение должно быть равнопрочно основному металлу труб или иметь гарантированный заводом-изготовителем (согласно ГОСТ или ТУ) коэффициент прочности. Трубы по ГОСТ 3262-75*, сварные швы которых не имеют характеристики прочности сварного соединения, допускается применять для газопроводов низкого давления. При использовании стальных труб необходимо принять все необходимые меры для защиты металла труб от коррозии, что достигается методами электрохимической и механической защиты газопроводов. Эти мероприятия являются достаточно трудоемкими и дорогостоящими. Трубы и соединительные детали (в том числе полиэтиленовые краны) выбираются в соответствии с нормативной документацией, утвержденной в установленном порядке. При проектировании и строительстве газопроводов, как правило, должны использоваться трубы и соединительные детали, имеющие одинаковое значение показателей SDR и MRS. Не рекомендуется применять в качестве соединительных деталей при строительстве газопроводов сварные отводы, тройники и крестовины. Внутренний диаметр трубы определяется гидравлическим расчетом в соответствии с СП 42-101. Для строительства и реконструкции газопроводов применяются полиэтиленовые трубы, изготовленные в соответствии с нормативными документами. Полиэтиленовые трубы с защитной (полипропиленовой) оболочкой до-пускается применять без устройства песчаного основания при прокладке в мелкокаменистых грунтах, при бестраншейных способах строительства и реконструкции. Полиэтиленовые профилированные трубы (разрешенные к применению при реконструкции в установленном порядке) изготавливаются из ПЭ 80 или ПЭ 100 с SDR 26, SDR 17/17,6, SDR 11, формуются специальным термомеханическим методом и восстанавливают свою первоначальную круглую форму под действием давления и температуры пара. Не допускается прокладка газопроводов из полиэтиленовых труб: при возможном снижении температуры стенки трубы в процессе эксплуатации ниже минус 15 град.