Гидравлический расчет межцехового газопровода

Содержание

	Определение расчетных расходов газа
1.1	Определение характеристик природного газа
1.2	Определение расхода газа котельной
	Газоснабжение завода «Электроагрегат»
2.1	Условия прокладки наружного газопровода высокого давления
2.2	Учет расхода газа
2.3	Гидравлический расчет межцехового газопровода
2.4	Подбор оборудования газорегуляторной установки
	Спецификация оборудования и трубопроводов
	Список литературы
	Приложения

 

Определение расчетных расходов газа

Определение характеристик природного газа

 

Для определения низшей теплоты сгорания и плотности природного газа составляется таблица 1.

 

Таблица 1 – Характеристики природного газа Туймазинского

Месторождения

Компонент	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	N2+ ред.	СО2
Содержание, об. %	39,5	20,0	18,5	7,7	4,2	10,0	0,1
Теплота сгорания , МДж/м3	35,76	63,65	91,14	118,53	146,18	-	-
Плотность , кг/м3	0,717	1,356	2,0037	2,7023	3,457	1,251	1,977

 

Низшая теплота сгорания сложного газа , МДж/м³, определяется по закону аддитивности:

, (1)

где и − соответственно низшая теплота сгорания, МДж/м³, и доля

компонента газовой смеси.

Плотность газа , кг/м³, определяется по формуле

, (2)

где ρ _i − соответственно плотность, кг/м³, отдельного компонента газовой смеси.

ρ=0,717·0,395 +1,356·0,20+2,0037·0,185+2,7023·0,077 +3,457·0,042+ +1,251·0,10 +1,977·0,001=1,41 кг/м³.

 

Определение расхода газа котельной

 

Для определения расхода газа на отдельных участках определяем расход газа одним котлом КСВа-1,0.

Расход газа на котел, м³/ч, определяем по формуле

(3)

где Q – тепловая мощность котла, МВт;

– низшая теплота сгорания газа, МДж/м³;

η – КПД котла (η=0,92).

67 м³/ч.

В котельной установлено пять котлов КСВа-1,0. Общий расход газа на котельную составляет 335 м³/ч.

2 Газоснабжение завода «Электроагрегат»

Условия прокладки наружного газопровода высокого

Давления

Завод «Электроагрегат» расположен вне территории района на расстоянии 700 м от границы застройки района. Объектами газоснабжения на территории завода являются столовая с расходом 30 м³/ч, термическое отделение арматурного цеха с расходом газа 620 м³/ч, гальванический цех с расходом газа 975 м³/ч, котельная с расходом газа 335 м³/ч, термическое отделение цеха корпусов и фитингов с расходом газа 740 м³/ч и ремонтно-механический цех с расходом газа 1020 м³/ч. Общий расход газа на завод 3500 м³/ч.

Снабжение завода предусматривается от подземного газопровода высокого давления П категории, расположенного на расстоянии 700 м от территории завода. Давление газа в точке врезки 0,515 МПа.

От точки врезки в существующий газопровод высокого давления до территории завода предусмотрена подземная прокладка газопровода на глубине 0,8 м от поверхности земли до верхней образующей трубы. На территории завода предусмотрена подземная прокладка газопровода от границы завода до ПУРГ и надземная прокладка газопровода по стенам производственных зданий и на отдельно стоящих опорах высотой 2,5 м, а в местах проезда автотранспорта высотой 5,0 м. В точке выхода газопровода из земли предусматривается устройство футляра и установка задвижки и изолирующего соединения. Кроме этого отключающие устройства предусматриваются на входе и выходе пункта учета расхода газа шкафного типа и перед каждым газоиспользующим объектом. В качестве отключающих устройств газоиспользующих объектов приняты задвижки (у ПУРГ) и шаровые краны, установленные на стенах зданий на высоте, обеспечивающей удобство обслуживания (1,5 м).

Учет расхода газа

На территории завода предусматривается учет расхода газа отдельно каждым потребителем (цехом) и общезаводской учет расхода газа в ПУРГ-800, установленном на территории завода. Пункт учета расхода газа состоит из шкафной установки, технологического оборудования для учета расхода газа, двух газовых обогревателей с дымоходами. В состав технологического оборудования входят счетчик газа СГ-800 с расходом газа 4000 м³/ч при давлении 0,4 МПа и фильтр волосяной ФГМ-150. Шкафная установка представляет собой металлический шкаф с теплоизоляцией. Для обслуживания технологического оборудования предусмотрены двери, для обеспечения естественной вентиляции – жалюзи, для обогрева технологического оборудования – обогреватели, установленные под днищем шкафной установки.

Технологическое оборудование пункта состоит из двух линий: рабочей и обводной. С целью очистки газа от механических примесей перед счетчиком предусмотрена установка фильтра. Для корректировки показаний счетчика по температуре и давлению транспортируемого газа предусмотрены термометр манометрический и манометр самопишущий. Для визуального наблюдения за давлением газа и измерения перепада давления на фильтре предусмотрен манометр с клапанами. Подача газа к обогревателям осуществляется через вентиль и регулятор давления газа. Обводная линия предназначена для обеспечения бесперебойной подачи газа при ремонте рабочей линии и снабжена краном. Для сброса газа во время ремонта предусмотрен продувочный трубопровод с краном.

Гидравлический расчет межцехового газопровода

Пропускная способность газопроводов должна приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа.

Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются исходя из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.

Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных предприятий принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических характеристик принимаемого к установке газового оборудования, устройств автоматики безопасности и автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.

Падение давления для сетей среднего и высокого давлений определяются по формуле

(4)

где P _н – абсолютное давление в начале газопровода, МПа;

Р _к – абсолютное давление в конце газопровода, МПа;

Р ₀ = 0,101325 МПа;

l – коэффициент гидравлического трения;

l – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d – внутренний диаметр газопровода, см;

r₀ – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Q₀ – расход газа, м³/ч, при нормальных условиях;

Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов определяют по формуле

(5)

где l ₁ – действительная длина газопровода, м;

Sx – сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода;

При выполнении гидравлического расчета газопроводов расчетный внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле

(6)

где d _p – расчетный диаметр, см;

А, В, т, т ¹ – коэффициенты, определяемые по [2] в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода;

Q ₀ – расчетный расход газа, м³/ч, при нормальных условиях;

D Р _уд – удельные потери давления, МПа/м, определяемые по формуле

(7)

где D Р _доп – допустимые потери давления, МПа/м;

L – расстояние до самой удаленной точки, м.

А=Р ₀/(Р_т 162p²), (8)

где Р ₀ = 0,101325 МПа;

Р_т – усредненное давление газа (абсолютное) в сети, МПа.

, (9)

где Р_н, Р_к – соответственно начальное и конечное давление в сети, МПа.

МПа.

Принимаем тупиковую схему газоснабжения. Выполняем трассировку межцехового газопровода высокого давления. Разбиваем сеть на отдельные участки. Расчетная схема межцехового газопровода приведена на рисунке 1.1.

Определяем удельные потери давления для межцеховых газопроводов:

МПа/м.

Таким образом:

.

Предварительно определяем расчетный внутренний диаметр на участках сети:

Для участков 1-2, 2-3, 3-4: см. Принимаем

Ду 125 мм.

Для участка 4-5: см. Принимаем Д_у 125 мм.

Для участка 5-6: см. Принимаем Д_у 125 мм.

Для участка 6-7: см. Принимаем Д_у 100 мм.

Для участка 7-8: см. Принимаем Д_у 100 мм.

Для участка 8-9: см. Принимаем Д_у 65 мм.

Для участка 4-10: см. Принимаем Д_у 25 мм.

Для участка -11: см. Принимаем Д_у 65 мм.

Для участка 6-12: см. Принимаем Д_у 80 мм.

Для участка 7-13: см. Принимаем Д_у 50 мм.

Для участка 8-14: см. Принимаем Д_у 80 мм.

Потери давления в ПУРГ складываются из потерь давления в счетчике и потерь давления в фильтре. Потери давления в счетчике принимаются равными 800 Па. Потери давления в фильтре определяются по формуле

, (10)

где Р – абсолютное давление газа перед фильтром, МПа;

– потеря давления в корпусе и на кассете, Па.

Абсолютное давление газа перед фильтром ФГМ-150 0,559 МПа. Потери давления газа по графику в корпусе 800 Па, на кассете - 130 Па. Плотность газа в нормальных условиях 1,41 кг/м³. Падение газа в корпусе фильтра составит

Па.

Падение газа на кассете фильтра составит

Па.

Общие потери давления газа в ПУРГ составят 3052 Па.

Рисунок 1 – Расчетная схема межцехового газопровода

 

Перечень местных сопротивлений по участкам сети приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Ведомость местных сопротивлений

Номер участка	Перечень местных сопротивлений	Коэффициенты местных сопротивлений ξ	Σξ
2-3	отвод	2х0,2
	задвижка	1х1,5	1,9
3-4	отвод	4х0,2
	задвижка	1х1,5
	тройник на разделение потоков	1х1,0	3,3
4-5	отвод	1х0,2
	тройник на разделение потоков	1х1,0	1,2
5-6	отвод	4х0,2
	тройник на разделение потоков	1х1,0	1,8
6-7	отвод	2х0,2
	тройник на разделение потоков	1х1,0	1,4
7-8	отвод	4х0,2
	тройник на разделение потоков	1х1,0	1,8
8-9	отвод	5х0,2
	кран	1х4,0	5,0
4-10	отвод	6х0,2
	кран	1х4,0	5,2
5-11	отвод	4х0,2
	кран	1х4,0	4,8
6-12	отвод	4х0,2
	кран	1х4,0	4,8
7-13	отвод	4х0,2
	кран	1х4,0	4,8
8-14	отвод	4х0,2
	кран	1х4,0	4,8

 

Гидравлический расчет межцехового газопровода выполняем в таблице 3.

Таблица 3 – Гидравлический расчет межцехового газопровода

N уч.	lд, м	Qp , м3/ч	dнхd, мм	lЭ, м		lр, м	А	Аlр ·10-3	10· Рн МПа	10· Рк МПа
1-2			133х4	-	-	773,30	8,0	6,19	6,15	5,62
2-3			133х4	5,20	1,9	41,88	8,0	0,34	5,62	5,59
Пункт учета расхода газа					5,59	5,56
3-4			133х4	5,20	2,9	55,08	8,0	0,44	5,56	5,52
4-5			133х4	5,15	1,2	68,18	7,8	0,53	5,52	5,47
5-6			133х4	5,10	1,8	58,18	5,5	0,32	5,47	5,44
6-7			108х4	4,95	1,4	77,93	6,5	0,51	5,44	5,40
7-8			108х4	4,75	1,8	37,55	3,5	0,13	5,40	5,38
8-9			76х3	3,15	5,0	58,75	3,9	0,23	5,38	5,36
Ответвления
4-10			32х3	0,85	5,2	54,42	1,5	0,082	5,52
5-11			76х3	2,5	4,8	16,00	5,7	0,091	5,47	5,46
6-12			76х3	2,6	4,8	16,48	12,8	0,21	5,44	5,42
7-13			57х3	1,7	4,8	47,16	5,5	0,26	5,40	5,38
8-14			76х3	2,7	4,8	46,96	15,0	0,70	5,38	5,32