II.3.1 Выбор, обоснование и конструирование системы газоснабжения 5 страница

Для сброса газа за регулятором в случае кратковременного повышения давления газа сверхустановленного должны применяться предохранительные сбросные клапаны (ПСК), которые могут быть мембранными и пружинными.

Пружинные ПСК должны быть снабжены устройством для их принудительного открытия. ШРП пропускной способностью до 100 м³/ч, оснащённые регулятором с двухступенчатым регулированием, допускается не оснащать ПСК.

ПСК должны обеспечивать открытие при повышении установленного максимального рабочего давления не более чем на 15%.

ПСК должны быть рассчитаны на входное рабочее давление, МПа, по ряду: от 0,001 до 1,6 с диапазоном срабатывания, МПа, от 0,001 до 1,6.

Трубопроводы, отводящие газ от ПСК в ШРП, устанавливаемые на опорах, следует выводить на высоту не менее 4 м от уровня земли, а при размещении ШРП на стене здания – на 1 м выше карниза или парапета здания.

Для ШРП пропускной способностью до 400 м³/ч допускается предусматривать вывод сбросного газопровода от ПСК за заднюю стенку шкафа.

При наличии телефонной связи установку телефонного аппарата предусматривают вне помещения регуляторов или снаружи здания в специальном ящике.

Допускается установка телефонного аппарата во взрывозащищённом исполнении непосредственно в помещении регуляторов.

Для очистки газа от механических примесей и пыли применяют фильтры заводского изготовления, в паспортах которых должны указываться их пропускная способность при различных входных рабочих давлениях и потери давления в фильтрах.

Фильтрующие материалы должны обеспечивать требуемую очистку газа, не образовывать с ним химических соединений и не разрушаться от постоянного воздействия газа.

Пропускную способность ГРП, ГРПБ, ШРП и ГРУ (регулятора давления) следует производить с увеличением на 15-20% максимального расчётного расхода газа потребителями с учётом требуемого перепада давления.

Газовое оборудование в газорегулирующих блоках ГРП, ГРПБ и ГРУ располагают в следующей последовательности:

- общий запорный орган с ручным управлением для полного отключения ГРП и ГРУ;

- фильтр или группа фильтров с байпасами или без них;

- расходомер (камерная диафрагма с дифманометрами, газовый счётчик).

Газовый счётчик может быть установлен после регулятора давления на низкой стороне в зависимости от принятой схемы газоснабжения;

- предохранительный запорный клапан (ПЗК);

- регулятор давления газа;

- предохранительный сбросной клапан (ПСК) после регулятора.

При устройстве байпаса газорегуляторного блока ГРП, ГРПБ, ШРП и ГРУ предусматривается установка последовательно двух отключающих устройств с установкой манометра между ними.

Диаметр байпаса должен быть не менее диаметра седла клапана регулятора давления газа.

В ШРП вместо байпаса рекомендуется устройство второй нитки редуцирования.

При отсутствии в ШРП расходомера установка регистрирующих приборов для измерения входного и выходного давления и температуры газа не обязательна.

Газопроводы ГРП, ГРПБ, ШРП, ГРУ следует окрашивать в цвет согласно ГОСТ 14202.

В ГРП, ГРПБ и ГРУ предусматривают продувочные газопроводы:

- на входном газопроводе – после первого отключающего устройства;

- на байпасе (обводном газопроводе) – между двумя отключающими устройствами;

- на участках газопровода – с оборудованием, отключаемым для производства профилактического осмотра и ремонта.

Условный диаметр таких газопроводов должен быть не менее 20 мм.

Условный диаметр сбросного газопровода, отводящего газ от ПСК, должен быть равен условному диаметру выходного патрубка клапана, но не менее 20 мм.

Продувочные и сбросные газопроводы должны иметь минимальное число поворотов. На концах продувочных и сбросных газопроводов предусматривают устройства, исключающие попадание атмосферных осадков в эти газопроводы.

Правильный выбор типа регулятора давления газа и размера его исполнительного устройства имеет большое значение для работы автоматической газорегулирующей системы.

Прежде чем приступить к выбору регулятора давления газа, следует установить:

1) с какой точностью необходимо поддерживать давление газа в контролируемой точке;

2) тип объекта регулирования;

3) максимальный и минимальный отбор газа, м³/ч;

4) максимальное и минимальное входное давление, МПа;

5) максимальное и минимальное выходное давление, МПа;

6) необходимость полной герметичности закрытия клапана регулятора давления газа;

7) максимально допустимое отклонение регулируемого давления и время переходного процесса регулирования;

8) требования к бесшумности в работе при высоких давлениях и больших расходах.

Из используемых в практике регуляторов давления наиболее точно поддерживают заданное выходное давление регуляторы непрямого действия с изодромным законом регулирования, наименее точно – регуляторы давления прямого действия со статическим законом регулирования.

Основным требованием при подборе регулятора давления является обеспечение устойчивости его работы на всех возможных режимах.

Регуляторы давления выбираются по расчётному (максимальному часовому) расходу газа при требуемом перепаде давления. Пропускная способность таких регуляторов определяется по паспортным данным заводов-изготовителей, полученным экспериментальным путём. Её величину рекомендуется принимать на 15-20% больше максимального значения расчётного расхода газа [4]. Технические характеристики регуляторов давления приведены в Приложении 7. Если условия работы регулятора отличаются от паспортных данных, делают пересчёт производительности на рабочие условия.

Выбор регулятора давления производится по значению коэффициента пропускной способности, К_V [1].

Расчётная зависимость примет вид:

, (73)

где – расход газа через регулятор давления (расход газа через ГРП), м³/ч;

ε – коэффициент, учитывающий изменение плотности газа при движении через дроссельный орган; значение коэффициента зависит от показателя адиабаты k (для природного газа k = 1,3), значения отношения Δ Р / Р ₁ и находится по графику [8];

Z – коэффициент сжимаемости газа (равен 1);

T – температура при нормальных условиях, К;

D Р – перепад давлений на регуляторе (с учётом потерь в узле редуцирования), МПа;

Р ₁ – абсолютное давление до регулятора, МПа;

ρ₀ – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³.

По формуле (73) выполняют расчёты регуляторов давления, принимая значения К_V по Приложению 7 в зависимости от типа регулятора и коэффициента ε, определяемого либо расчётом, либо по графику [8].

При докритическом перепаде давления пропускную способность определяют по формуле (73).

Если перепад давления меньше или равен критическому, то есть: , то в формулу (73) подставляют критический перепад давлений, так как сверхзвуковая скорость при дросселировании невозможна, следовательно, расход газа через регулятор при критическом перепаде давления определяется по формуле:

. (74)

Для природного газа k = 1,3 и критическое отношение давлений:

. (75)

Регулятор давления следует подбирать на расчётную пропускную способность, Q_р, м³/ч, определяемую по формуле:

, (76)

где Q ^MAX – максимальная пропускная способность ГРП.

Расчётный перепад давления, Δ P, МПа, определяется по формуле:

, (77)

где – минимальное давление газа перед регуляторной станцией, МПа;

P ₂ – регулируемое давление газа после регулятора, МПа;

Δ P_ПОТ – суммарные потери давления газа после ГРП, исключая потери в регуляторе давления, задаются значением 2-7 кПа, МПа.

Если известны пропускная способность регулятора при работе на газе определённого состава и при известных начальном и конечном давлении (табличные данные), то можно определить его производительность, Q, м³/ч, при использовании другого газа и работе на другом режиме.

Формулы пересчёта имеют вид:

- при докритическом режиме:

> , (78)

. (79)

- при критическом режиме:

£ 0,50, (80)

. (81)

В формулах (79-81) индексы Т относятся к табличным значениям выбранного типа регулятора давления газа.

Устойчивой работа регулятора будет при его загрузке в пределах 10-80% от максимальной, то есть или . Если это условие не выполнено, то берётся регулятор другого типоразмера, и расчёт повторяется. Наиболее экономичным, с точки зрения наименьшей металлоёмкости, будет регулятор, максимальная пропускная способность которого, V, превышает расчётный расход газа, V_р, на величину, близкую к .

II.5.2 Подбор фильтров

Для очистки газа на газорегуляторных пунктах устанавливают волосяные и сетчатые фильтры. При условных диаметрах больше 50 мм применяют волосяные фильтры, а при диаметрах 50 мм и менее – сетчатые.

Волосяные фильтры выпускают двух модификаций с максимальным давлением до 0,6 МПа и до 1 МПа. Перепад давления на кассете фильтра не должен превышать 10 кПа. Если он будет больше, то необходима очистка фильтра.

В условиях эксплуатации перепад давления на фильтре обычно не превышает 3000…5000 Па.

По таблице 20 подбирается типоразмер волосяного фильтра, устанавливаемого перед регулятором давления, и определяются основные табличные значения его параметров: пропускная способность, V^т (м³/ч), перепад давления, Δ Р_ф^т (кПа), давление, Р₁^т (МПа) при плотности природного газа ρ ₀ = 0,73 кг/м ³ при нормальных условиях (Т _о = 273 К, Р _о = 101,3 кПа).

Определяется фактический перепад давления в фильтре, ΔР_ф, кПа, по формуле:

. (82)

Перепад давления перед регулятором, Р₁^Т, кПа, определяют по формуле:

Р ₁ ^Т = Р _{1 абс} ^Т – Δ Р_ф^Т. (83)

Р ₁ ^Т = 600 + 100 – 5 = 695 кПа.

Таблица 20 – Характеристика волосяных фильтров

Тип фильтра	ФВ-50	ФВ-100	ФВ-200
Vт (м3/ч)

Примечание: Р₁^Т = 600 кПа (изб.), ΔР_ф^Т = 5 кПа, Т_о = 273 К, ρ_о = 0,73 кг/м³.

Определяются плотности газа, ρ₁, ρ₂, кг/м³, при давлениях Р ₁ и Р ₂ при температурах Т ₁ и Т ₂ до и после регулятора давления по формуле:

.(84)

Определяется скорость движения газа в линии редуцирования до и после редуктора, ω_1,2, м/с, по формуле:

, (85)

где F _1,2 – площадь линии редуцирования, м².

Определяется скорость движения газа в газопроводе после регулятора давления, ω₃, м/с, по формуле:

, (86)

где F ₃ – площадь газопровода после линии редуцирования, м².

Максимальные значения скорости не должны превышать регламентируемые значения [4], в противном случае принимается другой диаметр и расчёт повторяется.

При значении D ≠ (1,5 ÷ 2,5) d следует применять для определения ξ формулу Борда:

, (87)

где d – диаметр линии редуцирования, м.

При значении D = (1,5 ÷ 2,5) d определяются местные гидравлические потери давления в линии редуцирования до и после регулятора давления, , кПа, по формуле:

, (88)

где – сумма коэффициентов местных сопротивлений до регулятора давления, определяются по таблице 20;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений после регулятора давления, определяются по таблице 21.

Таблица 21 – Коэффициенты местных сопротивлений на линии
редуцирования

Вид сопротивления	До регулятора	После регулятора
Кран
Клапан		-
Переход на больший диаметр	-	0,55

Определяются суммарные потери давления в линии редуцирования, ΔР_пот^сум, кПа:

Δ Р_пот^сум = Δ Р_ф +Δ Р_{м 1} + Δ Р_{м 2} ≤ Δ Р_пот. (89)

Полученная величина потери давлениясравнивается с предварительно принятой (2-7 кПа) величиной, если потери больше, то принимается другой регулятор давления и расчёт повторяется, так, увеличение потерь давления приводит к уменьшению запаса пропускной способности регулятора давления.

II.5.3 Подбор предохранительных клапанов

Выходное давление из ГРП контролируется предохранительным запорным клапаном (ПЗК) и предохранительным сбросным клапаном (ПСК). ПЗК контролирует верхний и нижний пределы давления газа, а ПСК – только верхний. ПСК настраивается на меньшее давление, чем ПЗК, поэтому он срабатывает первым.

Если отказал регулятор давления, клапан ПСК сработал, а давление в сетях продолжает расти, то срабатывает ПЗК.

Установку ПЗК следует предусматривать перед регулятором давления. Предохранительные запорные отсекающие клапаны типа ПКН и ПКВ поставляются комплектно с соответствующими регуляторами давления газа. Они устанавливаются до регулятора давления газа после фильтра. Промышленность выпускает два типа ПЗК: ПКН и ПКВ. Первый следует применять в случаях, когда после ГРП или ГРУ поддерживается низкое давление, второй – среднее.

Настройка пределов срабатывания отключающего устройства:

верхний предел – 125% от ;

нижний предел – 5-10% от ,

где Р_вых – выходное давление после регулятора, МПа.

Габариты и тип клапана определяются типом регулятора давления. ПЗК обычно выбирают с таким же условным диаметром, как и у регулятора.

Предохранительные сбросные клапаны устанавливаются после регуляторов давления газа для исключения повышения давления газа в сети после ГРП, а при наличии расходомера – после расходомера.

ПСК настраивается на срабатывание при достижении значения 115% от .

Количество газа, подлежащее сбросу ПСК, Q_СБ, м³/ч, следует определять по формуле:

Q_СБ = 0,0005∙ Q. (90)

В зависимости от пределов срабатывания подбирается тип и марка ПЗК и ПСК по Приложению 8.

II.6 Гидравлический расчёт внутридомового газопровода

В курсовом проекте студент проектирует внутридомовую газовую сеть пятиэтажного жилого дома. План типового этажа выдаётся руководителем проекта. На кухнях жилого дома следует установить плиты газовые четырёхконфорочные и проточные водонагреватели. Тип и модель проточного водоподогревателя и плиты выбирается самостоятельно.

Внутридомовые газопроводы выполняются из труб по [15], а для подземных газопроводов применяются бесшовные трубы по [16-17], сварные – по [18].

Дворовый газопровод под землёй подходит к углу газифицируемого жилого здания и на выходе из земли на него надевается футляр для предотвращения механического повреждения. Газовый колодец на ответвление к жилому зданию должен располагаться на расстоянии не менее половины высоты здания. Глубина заложения дворового газопровода должна быть не менее 0,8 м от поверхности земли до верха трубы и диаметром не менее 57x3 мм.

Газопровод до ввода в здание прокладывается открыто с креплением к стенам здания при помощи кронштейнов над окнами первого этажа по дворовому фасаду здания.

Внутренние газопроводы состоят из вводов, стояков и квартирных разводок. Внутренние газопроводы вводят в жилые и общественные здания через нежилые помещения (лестничные клетки, кухни, коридоры), доступные для осмотра труб. Обычно устраивают один ввод на секцию здания, но может быть отдельный ввод на каждый стояк. На вводе в здание устанавливают отключающее устройство и изолирующие вставки (муфты), которые монтируют снаружи здания.

Для вводов низкого давления отключающие устройства размещают на стенах здания на расстоянии не менее 0,5 м от дверных и открывающихся оконных проёмов (Приложение 16, рисунок 16.1). При расположении отключающей арматуры на высоте более 2,2 м сооружают площадку с лестницами. Допускают вводы в технические коридоры и подполья зданий при подводке наружных газопроводов низкого давления во внутриквартальных коллекторах.

Вводы внутренних газопроводов влажного газа следует укладывать с уклоном в сторону внутриквартирного газопровода. Разводящие газопроводы от ввода до стояков прокладывают в верхней части стен (под потолком) первого этажа. Прокладку внутренних газопроводов предусматривают открытой, но допускают в бороздах стен, закрываемых легко снимающимися щитами, имеющими отверстия для вентиляции.

Внутренние газопроводы в жилых зданиях прокладывают по нежилым помещениям. При проходе через стены они не должны пересекать дымовые, вентиляционные каналы и другие технологические пустоты. Внутренние газопроводы в местах движения людей прокладывают на высоте не менее 2,2 м от пола до низа газопровода. Прокладку внутренних газопроводов, транспортирующих осушенный газ, выполняют без уклона, а влажный газ – с уклоном не менее 0,003.

В местах пересечения строительных конструкций (фундаменты, перекрытия, лестничные площадки, стены и перегородки) внутренние газопроводы прокладывают в стальных футлярах. Конец футляра выводят из стены или над полом на 3 см. Диаметр футляра принимается из условия, чтобы кольцевой зазор между газопроводом и футляром был не менее 5 мм для газопроводов номинальным диаметром не более 32 мм и не менее 10 мм – для газопроводов большего диаметра (Приложение 17, рисунок 17.1). В пределах футляра газопровод не должен иметь стыковых соединений.

Газовые стояки, по которым газ подают в квартирные разводки, представляют собой вертикально расположенные газопроводы, проходящие все этажи. Их обычно прокладывают в помещениях кухонь или на лестничных клетках. Прокладка стояков в жилых помещениях, ванных комнатах и санитарных узлах не разрешается. На стояках и разводящих газопроводах в местах, удобных для обслуживания, устанавливают устройства для отключения стояков, обслуживающих более 5 этажей.

Квартирная разводка служит для подачи газа от стояков к газовым приборам и состоит из разводящих газопроводов и опусков к приборам. Разводящие газопроводы прокладывают с уклоном не менее 0,001 к стояку или приборам. Опуски к приборам выполняют отвесно, и на них устанавливают кран, а на опусках после крана – сгон. Соединение труб внутренних газопроводов осуществляется сваркой. Разъёмные (резьбовые и фланцевые) соединения предусматривают только в местах установки запорной арматуры газовых приборов.

В жилых зданиях газопроводы крепят к стенам с помощью крюков. При диаметре трубы более 40 мм крепление выполняют с помощью кронштейнов. Расстояние между опорами принимают не более: 2,5 м при диаметре трубы d = 15 мм; 3,5 м – при d = 25 мм; 5 м – при d = 50 мм. Зазоры между трубой и стеной принимают 1,5-2 см. Расстояние между открыто проложенным электропроводом и стенкой газопровода должно быть не менее 10 см. Внутренние газопроводы, в том числе прокладываемые в каналах, следует окрашивать. Для окраски следует предусматривать водостойкие лакокрасочные материалы.

В жилом доме в помещении, где размещается газоиспользующее оборудование, необходимо предусмотреть на газопроводе клапан термозапорный в верхней части помещения, а также систему контроля загазованности помещений с автоматическим отключением подачи газа в следующих случаях:

- при мощности установленного оборудования свыше 60 кВт (~ 6,9 м³/ч);

- при размещении газоиспользующего оборудования в подвале, цокольных этажах, в пристройке к зданию независимо от тепловой мощности.

Размещение газоиспользующего оборудования в помещениях жилых зданий определяется по нормативно-технической литературе [1]. Установку газовых плит в жилых домах следует предусматривать в помещениях кухонь высотой не менее 2,2 м, имеющих окно с форточкой (фрамугой), вытяжной вентиляционный канал и естественное освещение. При этом внутренний объём помещений кухонь должен быть не менее:

- 8 м³ для газовых плит с 2 горелками;

- 12 м³ для газовых плит с 3 горелками;

- 15 м³ для газовых плит с 4 горелками.

Установку водонагревателей, отопительных котлов и отопительных аппаратов следует предусматривать в кухнях и нежилых помещениях, предназначенных для их размещения и отвечающих соответствующим требованиям. Установка указанных приборов в ванных комнатах не допускается. При установке в кухне газовой плиты и ёмкостного водонагревателя, газовой плиты и отопительного котла или отопительного аппарата, а также газовой плиты с встроенными устройствами для нагрева воды (отопления, горячего водоснабжения) объём кухни должен быть на 6 м³ больше объёма, указанного выше.

Кухня или помещение, где устанавливаются котлы, аппараты и газовые водонагреватели, должны иметь вентиляционный канал. Для притока воздуха следует предусматривать в нижней части двери или стены, выходящей в смежное помещение, решётку или зазор между дверью и полом с живым сечением не менее 0,02 м². Схема подключения газовой плиты и водонагревателя представлена в Приложении 18, рисунок 18.1, пример аксонометрической схемы газопровода – в Приложении 19, рисунок 19.1.

Гидравлический расчёт внутридомового газопровода производят для наиболее удалённого газового стояка и газоиспользующего прибора (газовой плиты или водонагревателя) с соблюдением заданного перепада давления газа, Приложение 12.

Диаметр подводки к газовым плитам и ёмкостным водонагревателям типа АГВ и АОГВ равен 15 мм, а к проточным водонагревателям типа ВПГ, Л-1, КГИ – 20 мм.

Гидравлический расчёт внутридомового газопровода производится в два этапа.

1. Сначала определяются расчётные расходы газа по участкам сети, V_i, м³/ч, по формуле:

, (91)

где q_i – номинальная тепловая нагрузка i -го прибора или группы однотипных приборов, кВт (Приложение 13);

К_о – коэффициент одновременности действия для однотипных приборов или группы приборов (Приложение 14);

n_i – количество однотипных приборов или групп приборов.

После определения расчётных расходов газа на каждом участке внутридомового газопровода приступаем ко второму этапу – гидравлическому расчёту.

2. Диаметром внутридомового газопровода задаёмся по номограмме для гидравлического расчёта газопроводов низкого давления, Приложение 9. Определяем удельную потерю давления на участке газопровода в зависимости от расчётного расхода газа. Расчётная длина участка определяется как сумма фактической и эквивалентной длины, которая учитывает потери давления в местных сопротивлениях.

2.1 Эквивалентная длина участка газопровода, ℓ _экв, м, определяется по формуле:

, (92)

где ℓ_э – удельная эквивалентная длина, м, определяется по Приложению 11;

∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений, Приложение 15.

2.2 Расчётная длина участка газопровода, ℓ _р, м, определяется по формуле:

, (93)

где ℓ_ф – фактическая длина участка газопровода, м;

ℓ_экв – эквивалентная длина участка газопровода, м.

2.3 В гидравлическом расчёте внутридомового газопровода необходимо учитывать гидростатическое давление, H_g, Па, из-за большой разницы отметок начала и конца участка газопровода по формуле:

, (94)

где h – разность геометрических отметок начала и конца участка внутридомового газопровода, м;

ρ _в – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³;

ρ _г – плотность газообразного топлива, кг/м³.

Для участков, где природный газ движется снизу вверх, гидростатический напор положительный и поэтому вычисляется из потерь напора, а для участков, где газ движется сверху вниз, потери напора нужно добавить к общей сумме потерь.

2.4 Суммарные потери давления на участке, , Па/м:

, (95)

где – расчётная длина участка, м.

Потери давления газа в бытовых газовых плитах можно принять от 40 до 60 Па, а в водонагревателях – 80…100 Па, в счётчике – 200Па [9, 14].

Суммарные потери от места врезки в газопровод до наиболее удалённого прибора не должны превышать 600 Па. Результаты расчётов сводятся в таблицу 21.

Таблица 21 – Гидравлический расчёт домовых газопроводов

№ участка	Расчётный расход газа, , м3/ч	Действительная длина, , м	Эквивалентная длина, , м	Расчётная длина, , м	, мм	Удельные падения давления, , Па/м	Сопротивление участка, , Па	Гидростати­ческий напор, , Па	Потери давления на участке, , Па
1-2
2-3

Библиографический список