Газифікація с. Козіївка Харківської області природним газом одноступеневою системою, з розробкою газифікації житлового будинку та рекомендацій по забезпече

Пояснювальна записка до дипломного проекту

На тему: «Газифікація с. Козіївка Харківської області природним газом одноступеневою системою, з розробкою газифікації житлового будинку та рекомендацій по забезпеченню водопостачання, водовідведення та опалення будинку»

1. Загальна частина

1.1 Вступ

Історія газопостачання Харківського регіону починається з 1871 року, коли в місті Харкові було прокладено перші газопроводи з метою освітлення вулиць газовими ліхтарями.

Суцільна газифікація Харкова та області почалась 1956 року, коли було подано вперше природний газ з Шебелинського родовища. З цього моменту державне підприємство постійно розвивалось і 1994 року було реорганізоване у відкрите акціонерне товариство «Харківгаз», де акціонерами є службовці, робітники підприємства та члени їх сімей, а частка держави складає лише 4,4%.

Зараз це найбільше виробничо-експлуатаційне підприємство області, діяльність якого спрямована на забезпечення безперебійного та безаварійного газопостачання споживачів області, на підвищення безпеки системи газопостачання та технічного рівня газового господарства.

На обслуговуванні ВАТ «Харківгаз» знаходиться понад 13,0 тис. км. розподільчих газопроводів та дворових вводів, 600 тис. газифікованих квартир, більше ніж 3 тисячі газифікованих комунально-побутових об'єктів і 300 промислових підприємств.

Для вирішення питань безпечного та безперебійного постачання зрідженим вуглеводневим газом населення та підприємств Харківської області, створена Дочірня компанія ВАТ «Харківгаз» — «Регіонгаз»

В області працюють газонаповнювальні станції і газонаповнювальні пункти зрідженого газу з загальним парком для зберігання до 5000 кубічних метрів.

Застосування газового палива в умовах сільської місцевості дозволяє досягти інтенсифікації виробництва завдяки збільшення газифікованого обладнання, покращення якості продукції, зменшення затрат праці і покращення її умов. Максимальний ефект досягається при комплексному використанні газу для теплопостачання житлових будинків, об'єктів комунально-побутового обслуговування і виробничих приміщень.

Газоподібне паливо за багатьма показниками переважає інші види палива: виділяє велику кількість теплоти при спалюванні; легко транспортується по газопроводам на великі відстані. Застосування газового палива дозволяє:

1) поліпшити побутові умови населення;

2) зменшити затрати при використанні газу в порівнянні з іншими видами палива;

3) покращення екологічних умов навколишнього середовища;

4) інтенсифікувати виробничі процеси.

Процеси подачі газу в розподільчі мережі і використання його взаємопов?язано і відбувається безперервно. Проте зміни режиму роботи систем газопостачання інколи неможливо передбачити, особливо під час аварії.

Важливе значення при розрахунках і будівництві газових мереж і обладнання має вибір раціональних систем газопостачання і умови для їх безаварійної експлуатації.

Під час проходження переддипломної практики, я звернула увагу на той факт, що газифікація комунально-побутових споживачів виконана не в повному обсязі, тому з метою підвищення економічної ефективності, я проводжу газифікацію села Козіївка з урахуванням більш широкого використання газу. Для поглиблення теоретичних знань, отриманих мною в період навчання, а також їх практичного застосування вибираю тему: «Газифікація с. Козіївка Харківської області природним газом одноступеневою системою з розробкою газифікації житлового будинку та рекомендацій по забезпеченню водопостачання, водовідведення та опалення будинку».

1.2 Вихідні дані, опис проектованих об'єктів

У відповідності з завданням на проектування, необхідно запроектувати систему газопостачання населеного пункту, розміщеного в Сумській області.

Кліматичні дані для населеного пункту є такі: 21

— тривалість опалювального періоду, n, 195 діб;

— середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період,

t_oc, складає - 2,5 ^оС;

— розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування системи опалення, t_о, — 24 ^оС;

— розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування систем вентиляції, t_вент, — 12 ^оС.

У с. Лутище ґрунти переважно чорноземи і відносяться до категорії.

Газ, який надходить в село, видобувається із Качанівського родовища, так як процентний склад газу може змінюватись то при розрахунках витрат газу приймаю нижчу теплоту згорання газу Q=34 Дж/м². 8

Газифіковане село займає територію 64 га.

Забудова села складається з індивідуальних одноповерхових житлових будинків з земляними ділянками, в яких встановлено:

— для приготування їжі приготування гарячої води і харчів для худоби газові плити типу — ПГ-4;

— для опалення будинків побутові котли;

та двохповерхових житлових будинків, в яких встановлено:

— для приготування їжі - ПГ-4;

— для опалення і приготування гарячої води двохконтурні побутові котли.

В індивідуальному користуванні жителів села знаходиться 1200 свиней і 600 корів.

Основними споживачами газу є ферма ВРХ, цегельний завод.

Ферма ВРХ витрачає 0,7 млн. м³/рік газу на технологічні потреби і для опалення свого приміщення.

Цегельний завод споживає 1 млн. м³/рік газу на технологічні потреби і для опалення приміщення.

Проектом передбачається також газифікація комунально-побутових споживачів — середня школа, дитсадок, адміністративна споруда, будинок культури, кафе та інше. Та великих комунально-побутових підприємств: немеханізованої пральні, лазні, лікарні, хлібопекарні, підприємства громадського харчування.

2. Розрахунково-технічна частина

2.1 Загальні положення по підрахунках витрат газу

При розроблені проекту газопостачання населеного пункту визначаю річну і годинну витрати газу на розрахунковий період з урахуванням перспективи розвитку об'єктів-споживачів природного газу. Розрахунковий період визначається планом перспективного розвитку населеного пункту і складає 20…25 років.

Витрати газу знаходжу окремо для кожної категорії споживачів: на комунально-побутові і санітарно-гігієнічні потреби населення, на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання житлових і громадських будинків, на потреби промислових підприємств.

Споживання газу в населеному пункті в основному залежить від кількості жителів, ступеню благоустрою житла, кількості і потужності промислових підприємств, кліматичних умов.

2.2 Розрахунок газопостачання

2.2.1 Визначення кількості жителів

Витрати газу на комунально-побутові та теплофікаційні потреби села Олександрівка залежать від кількості жителів. Кількість жителів N, чол., може бути визначена по даним статистичного обліку. Якщо їх кількість невідома, то її визначаю окремо для кожного з районів населеного пункту згідно формули

N = F_ж / f, (2.1)

де F_ж — загальна площа житлових будинків у районі, м²

f — норма забезпеченості загальною площею, м² / чол. (залежить від ступеню благоустрою населеного пункту і може бути прийнята для малоповерхової забудови — 18 м² / чол., для багатоповерхової - 15 м² / чол., для перспективної - 21 м² / чол.).

F_ж = F_з * В, (2.2)

де F_з — площа забудови у районі, га (визначається по генплану);

В-густина житлового фонду, м² / га 21 (знаходиться в залежності від панівної етажності житлових будинків).

Для районів змішаної забудови густина житлового фонду знаходиться усереднено пропорційно частці будинків даної етажності в загальній їх кількості у районі.

Приводжу приклад розрахунку першого району

F_ж = 53,6 * 500 = 26 800 м²

N = 26 800 / 18 = 1489 чол Розрахунок веду у формі таблиці (дивись таблицю 2.1)

Таблиця 2.1-Кількість жителів

2.2.2 Визначення витрати газу на комунально-побутові потреби

Витрата газу на комунально-побутові потреби складає 10…15% загальної витрати газу в населеному пункті. До комунально-побутових споживачів належать квартири житлових будинків, лікувальні заклади, підприємства побутового обслуговування населення і хлібозаводи.

Річна витрата газу на комунально-побутові потреби V_р^к-п, млн. м?/рік, визначається в залежності від кількості споживачів, норм витрати теплоти з урахуванням ступеню забезпеченості газопостачанням комунально-побутових потреб населенням за формулою

V_р^к-п=N*S*x*q_н/Q^н_р*10-^6, (2.3)

де N — чисельність населення, чол.;

S — розрахункова кількість комунальних послуг, [21];

x — ступінь забезпечення газопостачанням побутових потреб (приймається в межах від 0 до 1 згідно вихідних даних);

q_н — норма витрати теплоти на даний вид комунальних послуг, МДж/рік, [1];

Q^н_р — нижча теплота згорання палива, МДж/м?.

Витрати газу на потреби підприємств торгівлі, побутового обслуговування населення невиробничого характеру необхідно приймати в розмірі 5% від витрат газу житловими будинками.

Таблиця 2.2-Річні витрати газу на комунально-побутові потреби

Сумарні річні витрати газу на комунально-побутові потреби населеного пункту складають V_р ^к-п =0,89 млн. м?/рік.

Максимальну годинну витрату газу V_год^к-п, м?/год, визначаю як частку річної витрати за формулою

V_год^к-п=V_р^к-п*K_max*10⁶, (2.4)

де V_р^к-п — річна витрата газу споживачем, млн. м ?/рік (дивись таблицю 2.2);

К_max — коефіцієнт годинного максимуму, рік/год,.

V_год^к-п=1,09*(1/2070)*10⁶ =526,6 м³

Таблиця 2.3-Годинні витрати газу на комунально-побутові потреби

Сумарні годинні витрати газу на комунально-побутові потреби населеного пункту становлять V_год^к-п = 417,04 м ?/год.

По результатам розрахунків годинних витрат газу на великі комунально-побутові підприємства розміщую одну лазню, одну лікарню, одну немеханізовану пральню, одну хлібопекарню.

2.2.3 Витрати газу на потреби теплопостачання

Годинну витрату газу, на опалення і вентиляцію житлових і громадських будинків V_год^ов, м ?/год, визначаю за формулою

V_год^ов = 3600 * [1 + К * (1 + К₁)] *, (2.5)

де К — коефіцієнт, який враховує витрату газу на опалення громадських будинків (К = 0,25), [21];

К₁ — коефіцієнт, який враховує витрату газу на вентиляцію (при розрахунках приймається К₁ = 0,4), [21];

q₀ — укрупнений показник mах теплового потоку на опалення 1 м² загальної площі, Вт/м², [21]^;

— коефіцієнт корисної дії системи теплопостачання (0,8);

Fж-площа житлової забудови, м², (дивись табл. 2.1).

V_год^ов = 3600 * [1 + 0,25 * (1 + 0,4)] * =1071

Річну витрату газу на потреби теплопостачання, V_р^ов, млн. м ?/рік, визначаю за формулою

V_p^ов = m_ов*V_год^ов *10^-6, (2.6)

де m_ов — кількість годин використання максимуму системи опалення і вентиляції, год/рік.

V_p^ов =2256,66*1071*10^-6=2,42 м ?/рік Значення m_ов знаходжу по формулі

m_ов = n₀[24], (2.7)

де n₀ — тривалість опалювального періоду, діб/рік, [19];

t_в — температура внутрішнього повітря = 20⁰С;

t_о — розрахункова температура за опалювальний період,⁰С, [19];

t_с — середня температура для розрахунку системи опалення, ⁰С, [19];

t_вен — розрахункова температура для проектування системи вентиляції,⁰С, [19];

t_оc — середня розрахункова температура зовнішнього повітря за опалювальний період, ⁰С, [19];

Z-кількість годин роботи систем вентиляції (приймаю 8 год/добу).

m_ов = 189 [24]=2256,66

Розрахунки веду в формі таблиці (дивись таблицю 2.4)

Таблиця 2.4 — Витрати газу на потреби теплопостачання

Витрати газу на місцеве теплопостачання складають

— годинні - Vгод = 1071 м³/год;

— річні - V_р= 2,42 млн. м³/рік.

Витрати газу на централізоване теплопостачання з урахуванням витрат газу на власні потреби котельні приймають в розмірі 3% від загальних витрат і складають:

— годинні - 843,57 м³/год;

— річні - 1,85 млн. м³/рік.

2.2.4 Витрати газу на потреби промислових підприємств

Кількість газу, спожитого промисловими підприємствами, знаходяться на основі теплотехнічних характеристик встановленого обладнання, яке забезпечує технологічні процеси і опалювально-вентиляційні потреби.

Годинну витрату газу визначаю окремо V_год, м ?/год, для кожного із промислових підприємств по формулі

V_год^п-п = 3600*Q /Q_н^р*, (2.8)

де Q — потужність встановленого обладнання, МВт;

— коефіцієнт корисної дії обладнання (?= 0,8).

Річні витрати газу на потреби промислових підприємств, V_рік^п-п,

млн. м ?/рік, визначаю по формулі

V_год^п-п = 3600*0,8 /34*0,6= 141,2 м³

V_рік^п-п = V_год^п-п /К_мах*10^-6, (2.9)

де К_мах — коефіцієнт годинного максимуму витрати газу вцілому по підприємству, приймається в залежності від виду виробництва,.

V_рік^п-п = 141,2/(1/4860)*10^-6=0,7 млн. м³/год Таблиця 2.5 — Витрати газу на потреби промислових підприємств

2.2.5 Розрахункові витрати

За результатами розрахунків витрат газу різними категоріями споживачів з урахуванням рекомендацій по підключенню споживачів до газових мереж складаю зведену таблицю розрахункових витрат газу. На основі даних визначаю навантаження на мережі низького і високого тисків.

Розрахунки веду в формі таблиці (дивись таблицю 2.6).

Таблиця 2.6 — Зведена таблиця розрахункових витрат газу

Загальна годинна витрата природного газу с. Козіївка складає 2967,44 м³/год.

2.3 Система газопостачання

2.3.1 Вибір і обґрунтування систем газопостачання

При виборі системи газопостачання я керувався слідуючими критеріями: економічність, надійність, безпечність та зручність в експлуатації. У дипломному проекті я запроектував одноступеневу систему газопостачання села Лутище. Газ до споживачів подається по газопроводам тільки середнього тиску Р = 400 кПа. Для підвищення надійності проектую змішану систему газопостачання, основні напрямки закільцьовані, а кінцеві ділянки — тупикові.

Для будівництва систем газопостачання я вибрав поліетиленові труби. Для зниження тиску газу із середнього до низького проектую встановлення комбінованих будинкових регуляторів тиску газу типу РДГК-6. Навантаження на мережу середнього тиску складається із рівномірно розподіленого навантаження (житлові будинки і невеликі комунально-побутові підприємства) і зосередженого (котельня, свиноферма, ферма ВРХ і т.д.).

2.3.2 Визначення оптимальної кількості КБРТ

Кількість РДГК-6, n, шт. визначаю за формулою

n =,

V_р.р — рівномірно розподілене навантаження на мережу середнього тиску (дивись таблицю 2.6)

V_опт — оптимальна витрата газу одним, м³ / год.

n = = 337 шт.

2.4 Гідравлічний розрахунок газопроводів

2.4.1 Гідравлічний розрахунок газопроводів середнього тиску

Мета розрахунку — визначення діаметрів труб для проходження необхідної кількості газу при допустимих втратах тиску, або навпаки — знаходження втрат тиску при транспортуванні необхідної кількості газу по трубам існуючого діаметру.

Джерелом газопостачання мереж середнього тиску є магістральний газопровід.

Гідравлічний режим роботи газопроводів призначаю виходячи з умов максимального використання розрахункового перепаду тиску. Розрахунок розподільчих мереж виконують у наступній послідовності:

1) Накреслюю розрахункову схему газопроводів на яку наносять:

а) місце розташування зосереджених споживачів з вказівкою їх шифрів і навантажень (годинна витрата газу);

б) схему газопроводів середнього тиску з поділом на ділянки. Нумерацію вузлів виконую починаючи від джерела газопостачання до найбільш віддаленого споживача;

в) розрахункові витрати газу та геометричні довжини ділянок.

В розрахункових схемах витрати газу спочатку наносять на відгалуження до кожного окремого споживача. На магістральних ділянках мережі витрати газу визначають у вигляді суми витрат для всіх відгалужень починаючи з самого віддаленого споживача.

Спочатку знаходжу шляхові витрати газу на ділянках мереж згідно формули

V_шл= L_пр*V_п, (2.18)

V_шл= 90*0,41= 36,9 м³/год де L_пр-приведена довжина ділянки, м;

V_п -питома витрата газу, м³/год.

Приведену довжину ділянки визначаю за формулою

L_пр= L_г*К_е*К_з, (2.19)

L_пр =90*1*1=90

де L_г — геометрична довжина ділянки, м;

К_е-коефіцієнт етажності (приймаю рівним одиниці);

К_з-коефіцієнт забудови (для двосторонньої забудови К_з=1, для односторон ньої забудови К_з=0,5; для магістрального газопроводу К_з=0).

Питому витрату газу визначаю за формулою

V_п = V_грп/?L_прі, (2.20)

V_п = 1488,04/3620 = 0,41

де V_грп-навантаження на ГРП, м³/год;

?L_прі-приведена довжина і-тої ділянки газопроводу, м.

Розрахунки веду в формі таблиці (дивись таблицю 2.7)

Сума шляхових витрат дорівнює рівномірно розподіленому навантаженню

V_шл = V_р.р = 1488,04 м³/год Таблиця 2.7-Шляхові витрати газу

Визначаю вузлові витрати газу по формулі

V^j = 0,5 ^mV_шлі, (2.14)

де V_шлі — шляхова витрата газу і-тою ділянкою, м³/год;

m — кількість ділянок, які збігаються в і-тому вузлі.

Вузлові витрати газу:

V² = 0,5 (V₁₋₂ + V₂₋₃) = 0,5 (0+36,9)=18,45 м³/год;

V³ = 0,5 (V₂₋₃ + V₃₋₄ + V_3-12) = 0,5 (36,9+61,5+32,8)=65,6 м³/год;

V⁴ = 0,5 (V₃₋₄ + V₄₋₅+V₄₋₁₃) = 0,5 (61,5+4,1+0)=32,8 м³/год;

V⁵ = 0,5 (V₄₋₅ + V_5-15+ V₅₋₆) = 0,5 (4,1+106,6+17)=63,85 м³/год;

V⁶ = 0,5 (V₅₋₆ + V_6-7) = 0,5 (17+17)=17 м³/год;

V⁷ = 0,5 (V₆₋₇ + V₇₋₁₆ + V₇₋₈) = 0,5 (17+73,84+103)=96,92 м³/год;

V⁸ = 0,5 (V₇₋₈+ V_8-17 +V₈₋₉) = 0,5 (103+114,8+45,1)=131,45 м³/год;

V⁹ = 0,5 (V₈₋₉ + V₁₄₋₉ +V_9-10) = 0,5 (45,1+103+155,8)=151,95 м³/год;

V¹⁰ = 0,5 (V₉₋₁₀ + V₁₀₋₁₁) = 0,5 (155,8+0)=77,9 м³/год;

V¹¹ = 0,5 (V₁₀₋₁₁ + V₁₁₋₁₇) =0,5 (0+144)=72 м³/год;

V¹² = 0,5 (V₃₋₁₂ V₁₂₋₁₃) =0,5 (32,8+62)=47,4 м³/год;

V¹³ = 0,5 (V₁₂₋₁₃ + V_4-13 V₁₃₋₁₄) = 0,5 (62+0+99)=80,5 м³/год;

V¹⁴ = 0,5 (V_13-14 + V₁₄₋₉) =0,5 (99+103)=101 м³/год;

V¹⁵ = 0,5 (V₅₋₁₅ + V_15-16) =0,5 (106,6+41)=73,8 м³/год;

V¹⁶ = 0,5 (V₁₅₋₁₆ +V_7-16 +V_17-16) =0,5 (41+73,84+270,6)=192,72 м³/год;

V¹⁷ = 0,5 (V₈₋₁₇ +V_11-17 +V₁₇₋₁₆) =0,5 (114,8+144+270,6)=264,7 м³/год.

Сума вузлових витрат дорівнює рівномірно розподіленому навантаженню:

V^j = V_р.р = 1488,04 м³/год.

Знаходжу розрахункові витрати газу:

вузол 16: V₁₅₋₁₆ + V₇₋₁₆ + V₁₇₋₁₆ = V¹⁶ = 192,7 м³/год

V₁₅₋₁₆ = 50 м³/год V₇₋₁₆ = 50 м³/год V₁₇₋₁₆ = 92,72 м³/год вузол 15: V₅₋₁₅ = V₁₅₋₁₆ + V¹⁵ = 50+73,8=123,8 м³/год

V₅₋₁₅ = 123,8 м³/год вузол 17: V₈₋₁₇ + V₁₁₋₁₇ = V₁₇₋₁₆ + V¹⁷ = 92,72+264,7=357,42 м³/год

V₈₋₁₇ = 150 м³/год V₁₁₋₁₇ =207,42 м³/год вузол 11: V₁₀₋₁₁ = V₁₁₋₁₇ + V₁₁₋₂₂ + V¹¹ = 207,42+176,5+72=455,92 м³/год

V₁₀₋₁₁ = 455,92 м³/год вузол 10: V_9-10 = V₁₀₋₁₁ + V₁₀₋₂₁ + V¹⁰ = 455,92+141,2+77,9=675,02 м³/год

V₉₋₁₀ = 675,02 м³/год вузол 9: V₈₋₉ + V₁₄₋₉ = V₉₋₁₀ + V⁹ = 675,02+151,95=826,97 м³/год

V₈₋₉ = 326,97 м³/год V₁₄₋₉ = 500 м³/год вузол 8: V₇₋₈ =V₈₋₁₇ + V₈₋₉ + V⁸ = 150+326,97+131,45=608,42 м³/год

V₇₋₈ =608,42 м³/год вузол 14: V₁₃₋₁₄ = V₁₄₋₉ + V₄₋₁₉+V¹⁴ = 500+141,2+101=742,2 м³/год

V₁₃₋₁₄ = 742,2 м³/год вузол 13: V₁₂₋₁₃ +V₄₋₁₃ = V₁₃₋₁₄ + V¹³ = 742,2+80,5=822,7 м³/год

V₁₂₋₁₃ =322,7 м³/год V₄₋₁₃ =500 м³/год вузол 12: V₃₋₁₂ = V₁₂₋₁₃ + V¹² = 322,7+47,4=370,1 м³/год

V₃₋₁₂ = 370,1 м³/год вузол 7: V₆₋₇ = V₇₋₈ + V_7-16 + V⁷ =608,42+50+96,92=755,34 м³/год

V₆₋₇ = 755,34 м³/год вузол 6: V₅₋₆ = V₆₋₇ + V₆₋₂₀ + V⁶ = 755,34+844+17=1616,34 м³/год

V₅₋₆ = 1616,34 м³/год вузол 5: V₄₋₅ = V₅₋₆+ V₅₋₁₅ + V⁵ = 1616,34+123,8+63,85=1803,99 м³/год

V₄₋₅ = 1803,99 м³/год вузол 4: V₃₋₄ = V₄₋₅ +V₄₋₁₃ + V⁴ = 1803,99+500+32,8=2336,79 м³/год

V₃₋₄ = 2336,79 м³/год вузол 3: V₂₋₃ = V₃₋₁₂ + V₃₋₄ + V³ = 370,1+2336,79+65,6=2772,49 м³/год

V₂₋₃ = 2772,49 м³/год вузол 2: V₁₋₂ = V₂₋₃ + V₂₋₁₈ + V² = 2772,49+176,5+18,45=2967,44 м³/год

V₁₋₂ = 2967,44 м³/год

2. Визначаю питому різницю квадратів тиску для головної магістралі, А, (кПа)²/м, по формулі

А =, (2.15)

де Р_n — абсолютний тиск газу на виході з ГРС;

Р_к — абсолютний тиск газу на вході у найбільш віддаленого споживача, кПа;

L_i — довжина і-ої ділянки головної магістралі, м.

А = = 88 кПа²/м

3. Орієнтуючись на різницю квадратів тиску по номограмі в залежності від витрати газу на ділянці та її довжини підбираю діаметр газопроводу, уточнюю дійсне значення величини Р².

Значення тиску в кінці ділянки визначаю по формулі

Р_к =, (2.16)

де Р_n — початковий тиск газу, кПа;

Р² — різниця квадратів тиску, (кПа)².

Р_к = = 398 кПа Отриманий тиск є початковим для наступної, за напрямком руху газу, ділянки.

Нев’язка тисків у найбільш віддаленого споживача не повинна перевищувати 10%.

При ув’язуванні відгалужень у вузлових точках попередньо визначаю тиск газу, а потім знаходжу питому різницю квадратів тиску для даного відгалуження.

4. Нев’язка тисків у вузлових точках повинна бути не більше 10%.

Початковий тиск прийняла 400 кПа.

Мінімальний діаметр газопроводів мережі середнього тиску становить Д_з S = 57 3 мм.

Результати розрахунків зводжу в таблицю 2.8 (дивись таблицю 2.8)

Таблиця 2.8 — Гідравлічний розрахунок газопроводів середнього тиску

2.5 Газопостачання житлового будинку

2.5.1 Визначення витрат газу

Згідно завдання проектую і розраховую внутрішньобудинковий та газопровід для одноповерхового будинку. В кухні встановлена газова плита ПГ-4 та опалювальний котел HERMAN HABITAT 23E.

Ввід газопроводу передбачаю в кухні. План газозабезпечення індивідуального будинку приведений в графічній частині.

Визначаю витрати газу, V, м³/год, кожним газовим приладом по формулі

V=3,6*Q/Q_н^р *?, (2.22)

де Q — теплова потужність газового приладу, кВт;

? — коефіцієнт корисної дії.

V_пг = 3,6*11,165/34 = 1,18 м³/год.

V_к = 3,6 23,6 / 34*0,904 = 2,69 м³/год Витрати газу квартирою, V_кв., м³/год, визначаю по формулі

V_б = V_пг+ V_к (2.23)

V_б= 1,18+2,69 =3,87 м³/год.

Розрахункову витрату газу визначаю по формулі

V_р= V_н *К_sim*n, (2.24)

де К_sim — коефіцієнт одночасності [21],

n — кількість квартир.

V_р = 3,87*0,85*1 = 3,3 м³/год По витраті газу квартирою вибираємо лічильник: так як витрата газу квартирою складає 3,3 м³/год., тоді проектую встановлення лічильника типу G4

2.5.2 Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкових газопроводів

Гідравлічний розрахунок розпочинаю від точки підключення дворового газопроводу до вуличної мереж? Pк=100Па і (точка 1). Кінцева точка розрахунку — останній газовий прилад найвіддаленішого прилада. Рекомендуємий перепад тиску згідно ДБН складає 600Па. Так як втрата тиску на газовий лічильник ?P_л=200Па, опір пальника інфрачервоного випромінювання ?Pк=100 Па, Тоді допустимі втрати тиску будуть складати: ?P = 200+100 = 300 Па.

Діаметри газопроводів визначаю, користуючись номограмою низького тиску, по розрахунковій витраті газу на питомих втратах тиску. Розрахункову витрату газу визначаю за формулою:

Vp = Vн Ksim, (2.25)

Питому втрату тиску визначаю за формулою

R = , (2.26)

R = 300/33,16 = 9,05 Па/м де lp — сума розрахункових довжин по головній магістралі, м.

Розрахункову довжину визначаю за формулою

lp = L г (1 +), (2.27)

де L — дійсна довжина ділянки газопроводу;

? — надбавка на місцеві опори, %

Мінімальний діаметр для підземного газопроводу 50 мм, діаметр газового стояка 20 мм і для підводу до приладів 15 мм. Гідравлічний розрахунок виконую в формі таблиці (дивись таблицю 2.11)

2.11 Гідравлічний розрахунок внутрішньо- будинкових газопроводів

Таким чином, загальні витрати тиску у внутрішньобудинкових газопроводах,? Р, Па будують складати

? Р = Р_пал + Р_л — Р_г;

? Р =200 + 100 +132,96 = 432,96 Па < 600 Па Як видно, сумарні втрати тиску не перевищують рекомендованого перепаду.

3. Організаційно-будівельна частина

Проект виконання робіт розробляю по спорудженню підземного сталевого газопроводу по селищній вулиці при малоповерховій забудові; вулиця має рівнинний характер; геодезична відмітка початку будівництва 209; довжина газопроводу, на який виконується проект 250 м; геодезична відмітка останнього пікету газопроводу 208,1; переважна більшість ґрунтів по трасі віднесена до другої категорії. Виконання робіт ведеться сталевою трубою по ГОСТ 10 705; довжина окремої труби — 10 м.

3.1 Організація будівництва вуличного газопроводу

Земляні роботи по риттю траншеї і котлованів повинні виконуватися після розбивки траси газопроводу, визначення меж розбивки і встановлення попереджуючих знаків про наявність на даній ділянці траси підземних комунікацій.

Згідно «Правил безпеки систем газопостачання України» газопроводи, які транспортують осушений газ, дозволяється прокладати в зоні промерзання ґрунту.

У відповідності до вимог відстань від поверхні ґрунту до верху ізольованої труби складає 0,8 м. Для визначення глибини траншеї необхідно визначити діаметр ізольованої труби, який знаходжу згідно формули

D_ізл=D_зовн+2Т, (3.1)

де Dзовн - зовнішній діаметр труби, м;

Т — товщина шару ізоляції (для «дуже посиленої» ізоляції Т=9 мм), м.

D_ізл= 57+2*9=75 мм = 0,075 м

На підставі ДБН В.2.5-20−2001 визначаю глибину траншеї, Н_тр, м, по формулі

Н_тр=Н_закл+D_ізл, (3.2)

де Н_закл — глибина закладання (згідно вимог ДБН Н_закл=0,8 м), м;

D_ізл — діаметр ізольованої труби, м.

Н_тр=0,8+0,075=0,86 м

Остаточна глибина траншеї становить Н_тр ост=Н_тр=0,86 м

Ширина дна траншеї для прокладання сталевих газопроводів залежить від способу вкладання та діаметра ізольованої труби і може бути визначена за формулою

В=D_ізл+0,3?0,7, (3.3)

де D_ізл - діаметр ізольованої труби, м.

В=0,075+0,3=0,38<0,7 м

Але остаточно ширину низу траншеї приймаю по ширині ріжучої кромки ковша екскаватора, попередньо прийнявши пневмоколісний екскаватор з оберненою лопатою марки ЭО-2621 з ємкістю ковша 0,25 м³ та шириною ріжучої кромки (ШРК) 0,77 м. В процесі виконання роботи стінки траншеї обрушуються і величина цього обрушення визначається категорією ґрунту. Таким чином, остаточна ширина низу траншеї може бути визначена за формулою

В_ост=ШРК+? (3.4)

де ШРК — ширина ріжучої кромки (ШРК=0,77 м), м;

? - величина обрушення (для другої категорії ґрунту ?=0,1 м), м.

В_ост=0,77+0,1=0,87 м

Згідно вимог для другої категорії ґрунту максимальна глибина траншеї з вертикальними стінками і без кріплення становить 1,2 м, а тому після проведення необхідних розрахунків траншея буде виконана з прчмими стінками.

3.2 Підрахунок об'ємів робіт і вибір ведучого механізму, підрахунок об'ємів робіт і затрат праці

При будівництві підземних газопроводів розробка ґрунту полягає у копанні шурфів в місці врізання газопроводу та з метою виявлення місць перетину з іншими інженерними комунікаціями, риття траншеї, поширення приямків для зварювання неповоротних стиків. В процесі копання траншеї екскаватор не створює рівного дна, тому завжди необхідно робити ручну зачистку, величина якої по глибині для вибраного типу екскаватора становить 0,1 м. Для спрощення підрахунки веду на один метр траншеї.

Визначаю об'єм ґрунту, що розробляється при копанні шурфів, за формулою на 1 погонний метр

?_шур=В*Н*?, (3.5)

де В-ширина низу траншеї, м;

Н — глибина траншеї, м;

? — довжина траншеї, м.

?_шур=0,87*0,86*1=0,75 м³

Об'єм ґрунту, що розробляється при копанні траншеї екскаватором визначаю згідно формули

?_екс=В*(Н-с)* ?, (3.6)

де В-ширина низу траншеї, м;

Н — глибина траншеї, м;

с — величина недобору (для екскаватора ЭО-2621 с=0,1 м), м;

? — довжина траншеї (прийняла 1 м), м.

?_екс=0,87*(0,86−0,1)*1=0,66 м³

Об'єм ґрунту, що розробляється при ручній зачистці дна траншеї визначаю за формулою на 1 погонний метр

?_{руч зач}=В*с*? (3.7)

де В-ширина низу траншеї, м;

с — величина недобору (для екскаватора ЭО-2621 с=0,1 м), м;

? — довжина траншеї, м.

?_{руч зач}=0,87*0,1*1=0,09 м³

Визначаю об'єм земляних робіт по поширенню приямків для зварювання неповоротних стиків. Згідно вимог приямок копається на 0,7 м нижче дна траншеї, а отже глибину приямка визначаю за формулою

Н_пр=Н_тр ост+0,7, (3.8)

де Н_тр ост — остаточна глибина траншеї, м.

Н_пр=0,86+0,7=1,56 м Згідно вимог ширину низу приямку визначаю за формулою

В_пр=D_ізл+1,2, (3.9)

де D_ізл — діаметр ізольованої труби, м.

В_пр=0,075+1,2=1,28 м Ширину верху приямку визначаю за формулою

В?_пр= В_пр+2*m*Н_пр, (3.10)

де В_пр — ширина низу приямку, м;

m — величина крутизни відкосу (для другої категорії ґрунту m=0,5);

Н_пр — глибина приямка, м.

В?_пр=1,28+2*0,5*1,56=2,56 м Об'єм розробленого ґрунту при поширенні приямків визначаю за формулою

?_пр=_, (3.11)

де В_пр — ширина низу приямку, м;

В?_пр — ширина верху приямку, м;

Н_тр — глибина приямку, м;

— довжина траншеї (прийняла 1 м), м;

?_екс — об'єм ґрунту, що розробляється при копанні траншеї екскаватором, м³.

V_пр= (1,28+2,56)/2*1,56*1−0,66=2,34 м³

Форма і габарити приямку диктуються вимогами техніки безпеки, а також умовами зручності проведення зварювальних робіт.

З метою визначення робочої ширини будівельного майданчика розраховую ширину відвалу. Для її визначення необхідно врахувати збільшення об'єму після рихлення. Розрізняють два показники рихлення ґрунту: коефіцієнт початкового рихлення — К₁, який показує ступінь рихлення щойно розробленого ґрунту; коефіцієнт кінцевого рихлення — К₂, який показує ступінь рихлення злежаного або втрамбованого ґрунту після його засипання. Для даної категорії ґрунту К₁=1,2, К₂=1,04.

Таким чином загальний об'єм ґрунту у відвалі на один метр траншеї визначаю за формулою

??_заг=?_шур* К₁, (3.12)

де ?_шур — об'єм ґрунту, розробленого при копанні шурфу, м³;

К₁ — коефіцієнт початкового рихлення (К₁=1,2).

??_заг=0,75*1,2=0,9 м³

Знаючи загальний об'єм землі по копанню шурфу, розраховую габаритні розміри відвалу згідно слідуючих формул

h_від=, (3.13)

де ?_заг — об'єм ґрунту у відвалі на один метр траншеї, м.

h_від=v0,9=0,81 м Ширину відвалу визначаю згідно формули

В_від=2*h_від, (3.14)

де h_від — висота відвалу, м.

В_від=2*0,81=1,62 м Визначивши всі об'єми по розробці ґрунту визначаю загальний об'єм робіт по копанню

?_заг=?_шур*_шур*n_шур+?_екс*(L-_шур*n_шур)+?_{руч зас}*(L-_шур*n_шур)+?_пр*_пр*n, (3.15)

де ?_шур — об'єм ґрунту, що розробляється при копанні шурфів, м³;

?_екс — об'єм ґрунту, що розробляється при копанні траншеї екскаватором, м³;

?_{руч зас} — об'єм ґрунту, що розробляється при ручній зачистці дна траншеї, м³;

?_пр — об'єм розробленого ґрунту при поширенні приямків, м³;

_шур — довжина шурфу, м;

L — довжина траси газопроводу, м;

_пр — довжина приямку, м;

n — кількість приямків, шт.;

n_шур — кількість шурфів, шт.

?_заг=0,75*2*4+0,66*(250−8)+0,09*(250−8)+2,34*2*1=192,18 м³

Об'єм ґрунту у відвалі визначаю згідно формули

V₁=?_заг*К₁, (3.16)

де ?_заг — загальний об'єм робіт по копанню, м³;

К₁ — коефіцієнт первинного рихлення, (К₁=1,2).

V₁=192,18*1,2=230,6 м³

Після вкладання газопроводу на постіль він спочатку засипається м’яким ґрунтом з відвалу на 0,2 м вище верхньої відмітки ізольованої труби, з пошаровим ущільненням ручною трамбівкою та підбивкою «пазух».

Об'єм ґрунту для присипки газопроводу визначається за формулою

?_{руч пр}=, (3.17)

де Dізл — діаметр ізольованої труби, м;

В-ширина низу траншеї, м.

?_{руч пр}=0,87*(0,075+0,2)*1-3,14*0,075²/4*1=0,23 м³

Об'єм бульдозерної засипки визначаю за формулою

?_бул=В*(Н-D_ізл-0,2)*, (3.18)

де D_ізл — діаметр ізольованої труби, м;

В-ширина низу траншеї, м;

Н — глибина траншеї, м.

?_бул=0,87*(0,86-0,075-0,2)*1=0,5 м³

Об'єм робіт по засипці приямків рівний об'єму робіт по поширенню приямків.

Визначаю об'єм робіт по зворотній засипці за формулою

V₂=(?_{руч пр}*L+?_бул*L+?_пр*_пр*n)*К₂, (3.19)

де ?_{руч пр} — об'єм ґрунту по ручній присипці газопроводу, м³;

?_бул — об'єм ґрунту по бульдозерній засипці, м³;

?_пр — об'єм ґрунту по засипці приямку;

L — довжина траси газопроводу, м;

_пр — довжина приямку, м;

n — кількість приямків, шт.;

К₂ — коефіцієнт вторинного рихлення, (К₂=1,04).

V₂=(0,23*250+0,5*250+2,34*2*1)*1,04=195,92 м³

Визначаю об'єм робіт по вивезенню ґрунту

V₃=?_заг*(К₁-К₂)+?_труб*L, (3.20)

де ?_заг — загальний об'єм робіт по копанню, м³;

К₁ — коефіцієнт первинного рихлення, (К₁=1,2);

К₂ — коефіцієнт вторинного рихлення, (К₂=1,04);

?_труб — об'єм ізольованої труби, м³;

L — довжина траси газопроводу, м.

V₃=192,18*(1,2−1,04)+0,004*250=31,75 м³

Складаю баланс земляних робіт. Нев’язка в підведенню балансу повинна становити не більше ±5%.

(3.21)

де V₁ — об'єм ґрунту у відвалі, м³;

V₂ — об'єм робіт по зворотній засипці, м³;

V₃ — об'єм робіт по вивезенню ґрунту, м³.

(230,6 — (195,92+31,75))/230,6*100% = 0,1 < ±5%

Основним фактором, який забезпечує своєчасне виконання робіт при потоково-захватному методі є правильно визначена потокова швидкість будівництва. При спорудженні підземних газопроводів найбільш трудомістким є виконання земляних робіт, тому інтенсивність потоку визначається по погонній (умовній) швидкості руху екскаватора, яка може бути визначена по формулі

V = П / V*T_зм, (4=3.22)

де П — продуктивність екскаватору, м³/зміну;

V — середній об'єм ґрунту на даній ділянці, який приходиться на 1 м траншеї, м³;

Т_зм — час зміни, год (Т_зм=8 год).

V = 76,19/0,66*8=14,4 м/год Для риття траншеї під газопровід мною попередньо прийнятий екскаватор ЭО-2621 з об'ємом ковша 0,25 м³ та оберненою лопатою, змінна продуктивність якого визначається за формулою

(3.23)

де Т_зм — час зміни, год (Т_зм=8 год);

Н_час — норма часу в машино-годинах на розробку 1 м³ ґрунту в щільному стані (2); Н_час=0,105.

П=8/0,105=76,19 м³/зм Згідно з завданням монтаж газопроводу буде виконуватись трубами довжиною 10 м. Таким чином загальна кількість труб, що підлягає монтажу визначається за формулою

(3.24)

де L — довжина траси газопроводу, м;

_тр — довжина окремої труби, м.

n_тр=250/10=25 шт.

Аналогічно можна визначити кількість стиків, які підлягають зварюванню

(3.25)

де L — довжина траси газопроводу, м;

_тр — довжина окремої труби, м;

1 — стик, що додається на врізання в діючий газопровід.

n_ст=250/10+1=26 шт.

З метою прискорення робіт по монтажу максимально можлива кількість стиків повинна зварюватися поворотними стиками, які при найменших затратах праці гарантують якість виконання робіт і потребують нижчу кваліфікацію зварювальника. Кількість поворотних стиків обмежується максимальною довжиною пліті, яка згідно не повинна перевищувати 36 м (з метою запобігання пошкодження ізоляції при вкладанні в траншеї). Таким чином маю змогу визначити кількість неповоротних стиків за формулою

(3.26)

де L — довжина траси газопроводу, м;

_пл — довжина пліті, м;

1 — стик, що додається на врізання в діючий газопровід.

n_н ст=250/30+1=9 шт.

Кількість поворотних стиків визначаю за формулою

(3.27)

де n_ст — кількість стиків, шт.;

n_нст — кількість неповоротних стиків, шт.

n_п ст=26−9=17 шт.

Для зварювання двох неповоротних стиків відриваються приямки в місці врізання та перетину з газопроводом, інші стики пропоную зварювати на бермі шляхом вкладання пліті на підставки з висотою 0,7 м від поверхні, що значно знизить затрати праці на поширення приямків.

Об'єм робіт по зняттю брукованої дороги визначаю згідно формули

V=(В+0,5)*L*h, (3.28)

де В-ширина низу траншеї, м;

L — довжина траси газопроводу, м.

V=(0,87 + 0,5)*250*0,2 = 68,5 м³