Конструктивный расчёт общезаводского газопровода

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

http: ///

http: ///

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчетных часовых расходов

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

3. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

4. Гидравлический расчет газопровода среднего давления от ввода до ГРП (с подбором фильтров и регуляторов давления)

4.1 Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП)

4.2 Выбор фильтров и определение давления газа р1 перед регулятором давления РД

4.3 Выбор регулятора давления для ГРП

Заключение

Список справочных и нормативных материалов

Введение

Требуется произвести конструктивный расчёт общезаводского газопровода, определив диаметры труб на каждом участке. От газопровода осуществляется газоснабжение пяти производственных цехов завода, работающих в три смены и питающихся газом от центрального заводского ГРП. В систему газоснабжения входит также обеспечение газом от ГРП коммунально-бытовых потребителей с расходом Вк/б, нм3 газа в год, подача газа среднего давления (не менее 0,1 ати) с отводом перед регулятором давления общезаводского ГРП на отопительную котельную. Расход газа на котельную составляет Bот, нм3 за отопительный сезон.

Значения Вк/б, Вот, а также В1, В2, В3, В4 и В5 часовых зимних расходов газа цехами приведены в исх. данных. В этой же таблице заданы начальное давление газа, давление его в месте отвода к наиболее удалённому цеху. Указаны вид газа и количество местных сопротивлений для каждого участка межцехового газопровода.

газопровод фильтр давление гидравлический

Исходные данные

Годовой расход газа на отопление, 106 нм3

6

Годовой расход газа на к/быт. нужды, 106 нм3

3

Производственный максимально-часовой расход газа зимой по участкам, нм3/час:

В1

В2

В3

В4

В5

70

700

400

100

1700

Длина участка, м:

I

II

III

IV

V

До РД

8

16

21

24

14

400

Количество поворотов на участке:

I

II

III

IV

V

До РД

1

-

2

1

2

3

Количество конденсатоотводов на участке:

I

II

III

До РД

1

-

1

1

Количество задвижек на участке:

V

До РД

2

5

Давление газа на вводе, ати

2,1

Давление у последнего цеха, мм. вод. ст

60

Вид газа

Дашава

(0,73кг/м3)

Количество фильтров:

До РД

1

Количество предохранительных клапанов:

До РД

1

Количество счётчиков или диафрагм:

До РД

1

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчётных часовых расходов

Для определения суммарного годового расхода газа в целом по объекту газоснабжения нужно подсчитать также годовой расход газа на производственные нужды. Такой расход подсчитывается исходя из заданных зимних и летних часовых расходов газа цехами и числа часов их работы в каждом месяце года. Расчет выполняем в соответствии с таблицей 1.

Часовой расход газа на производство в зимние месяцы[1]

Часовой расход газа в летние месяцы (май-август) [1]

Таблица1 Расход газа по цехам (в пятидневной рабочей неделе)

Месяцы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Кол-во рабочих дней

21

20

22

22

20

22

22

22

22

22

21

21

Кол-во рабочих часов

504

480

528

528

480

528

528

528

528

528

504

504

Расход газа, нм

1. 497

1. 426

1. 568

1. 497

0. 451

0. 496

0. 496

0. 496

1. 568

1. 568

1. 497

1. 497

Всего рабочих дней-257, всего рабочих часов-6168.

Расчётный расход газа по месяцам на производственные нужды:

январь: нм3/час;

февраль: нм3/час;

март: нм3/час;

апрель: нм3/час;

май: нм3/час;

июнь: нм3/час;

июль: нм3/час;

август: нм3/час;

сентябрь: нм3/час;

октябрь: нм3/час;

ноябрь: нм3/час;

декабрь: нм3/час;

Годовой расход газа на производственные нужды по цехам, [1]:

Суммарный расход газа по объекту, [1]:

Расчётный расход газа по месяцам на коммунально-бытовые (к/б) нужды и отопление определяем в соответствии с данными таблицы 2.

Таблица 2 Распределение по месяцам годового количества газа, расходуемого на отопление и коммунально-бытовые нужды включая горячее водоснабжение)

Месяцы года

Р-сть

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

всего

На отоп-е

% нм

19. 2

16

14. 2

9. 1

2. 4

1. 1

1. 0

0. 9

1. 9

7. 7

12

14. 5

100

На к/б нужды

% нм

11. 1

11. 1

10. 9

9

6. 7

5. 3

5

4. 7

5. 6

8. 2

10. 7

11. 7

100

Расход газа по месяцам на коммунально-бытовые (к/б) нужды:

нм3;

нм3

нм3

нм3

нм3

нм3

нм3

нм3

нм3

нм3

нм3

нм3

Расчётный расход газа по месяцам на отопление,

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

нм3;

Таблица3 суммарный расход газа объектом газоснабжения по месяцам, нм3

Группа потребителей

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

за год

Bот

1. 152

0. 96

0. 852

0. 546

0. 144

0. 066

0. 06

0. 054

0. 114

0. 462

0. 72

0. 87

6

Bкб

0. 333

0. 333

0. 327

0. 27

0. 201

0. 159

0. 15

0. 141

0. 168

0. 246

0. 321

0. 351

3

Bпр

1. 497

1. 426

1. 568

1. 497

0. 451

0. 496

0. 496

0. 496

1. 568

1. 568

1. 497

1. 497

14. 129

Bобщ

2. 982

2. 719

2. 747

2. 313

0. 796

0. 721

0. 706

0. 691

1. 85

2. 276

2. 538

2. 718

23. 129

На основании таблицы 3 строим годовой график расхода газа объектом газоснабжения (рис. 1)

Рис. 1 Годовой график расхода газа

Пользуясь данными таблицы 3 определяем расчетный максимально-часовой расход газа в зимний и летний период.

Максимально-часовой расход газа на отоплении рассчитывается для самых холодных зимних суток года

;

— месячный расход газа на отопление для месяца максимального расхода газа;

— средняя температура внутри отапливаемого помещения, =18 0С;

— число дней в месяце (январь), n=31;

— минимальная рассматриваемая температура наружного воздуха для данного зимнего месяца, =-24 0С;

— средняя температура наружного воздуха в расчетном месяце, =-7 0С;

Минимальный расчётный часовой расход газа на отопление, [1]:

;

Максимально-часовой расход газа зимой на к/б нужды, [1]:

, где:

— месячный расход газа соответственно на к/б нужды для месяца максимального расхода газа (из табл. 3);

— число дней в месяце (январь), n=31;

— коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели;

— коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах зимних суток;

Минимальный расчётный часовой расход газа на к/б нужды, [1]:

где:

— месячный расход газа на к/б нужды для месяца минимального расхода газа (из табл. 3);

— число дней в месяце (август), n=31;

— коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели (суббота);

— коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах летних суток.

Результаты расчета сводим в таблицу 4:

Таблица 4 Сводная таблица расхода газа по объекту

Категория расхода

Единица измерения

Отопление

К/б нужды

Про-ство

Всего

1. Годовой

нм3/год

6

3

14. 129

23. 129

2. Месячный

нм3/мес

максимальный

1. 152

0. 351

1. 568

2. 982

минимальный

0. 054

0. 141

0. 451

0. 691

3. Часовой

нм3/час

максимальный

2601. 3

1555

2970

7126. 3

минимальный

0

4. 1

940

944. 1

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

Составляем схему расположения ГРП и газопровода на основании исходных данных задания, на которую впоследствии нанесем полученные в ходе расчета диаметры участков. На схеме указываем территорию завода, расположение цехов, промразводки, каналы и другие подземные сооружения, присоединяемые к системе заводского газоснабжения коммунальные и коммунально-бытовые потребители газа (столовые, ясли, школы и т. п.). На основании этого производим правильный выбор места ввода газа на территорию промышленного предприятия, определяем необходимость и месторасположение центральных и цеховых ГРП, сгруппировываем для присоединения к ним потребителей газа, выбираем трассу общезаводского газопровода, размещаем на ней водоотделители, задвижки и т. п. Система газопровода тупиковая, низкого давления.

Определяем часовое количество газа, проходящее через рассматриваемое сечение. Участок до ГРП рассчитывается с запасом в 25%, имея ввиду перспективу увеличения потребления газа, в связи с этим

VдоРД= нм3/ч;

нм3/ч;

нм3/ч;

нм3/ч;

нм3/ч;

нм3/ч;

Сводная таблица 3 для построения расчётной схемы:

Таблица 3

Участок

Расход, нм3

Длина, м

до РД

8907,88

400

1

2970

8

2

2900

16

3

2200

21

4

1800

24

5

1700

14

По результатам расчетов и в соответствии с исходными данными строим расчетную схему рис. 2.

Рис. 2 Форма расчетной схемы

3. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

Из расчетной схемы видно, что расчетный расход газа Vдо ГРП убывает в направлении от первого к последнему рассматриваемому участку. Соответственно, диаметр участков должен либо уменьшаться (при сохранении задаваемой скорости газа) или оставаться неизменным. Во втором случае будет наблюдаться уменьшение скорости газа по его ходу к последнему расчетному участку.

Расчет участков газопровода после ГРП сводиться к подбору их диаметров с тем, чтобы при этом наиболее полно выполнялись условия:

а) значение всех участков после ГРП не должно превышать;

б) общий перепад давления должен, по возможности, равномерно распределяться между отдельными участками межцехового газопровода и

в) диаметры смежных участков нужно уменьшать в направлении от ГРП (без значительных скачков).

Имея таблицы (см. Н. Л. Стаскевич «Справочное руководство по газоснабжению», стр. 554−574, I960) и задаваясь разными диаметрами при расходе, величина которого выбирается из схемы рис. 2 для соответствующих участков, находят для каждого из участков значения h. В качестве L следует брать не фактическую длину расчетного участка Lф, а приведенную Lпр:

где — приведенная длина рассчитываемого участка газопровода, м, определенная с учетом местных сопротивлений на этих участках, (здесь, в свою очередь,

,

-фактическая длина участка, -сумма коэффициентов местного сопротивления.

Значения берем из таблицы 6,[1]. Далее находим.

Результаты расчетов представлены в таблице 4

Таблица 4 Определение приведенной длины участков газопровода (после ГРП) и расчет потерь давления на них

N расч. Уч-ка

Расчётный расход газа Vi, нм3

Диаметр, мм

Вид местных сопротивлений

Расчёт местных сопротивлений

Количество

значение

? на участке

1

2970

350

Поворот/конденс

1/1

0,53/0,6

1,13

2

2900

300

-

-

-

-

3

2200

300

поворот

2

0,51

1,02

4

1800

300

поворот

1

0,51

0,51

5

1700

250

поворот/конденс/ задвижка

2/½

0,51/0,6/0,46

2,54

, м

, м

, м

, м

,

,

24,7

27,9

8

35,9

1

35,9

21,8

-

16

16

2,25

36

20,6

21

21

42

1,25

52,5

19,3

9,84

24

33,84

0,94

31,8

16,7

42,4

14

56,4

2

112,8

Правильность расчёта межцехового газопровода низкого давления проверяется при выполнении соотношения, [1]:

35,9+36+52,5+31,8+112,8? 0,5·588, т. е. 269? 294, где

-давление у последнего цеха

Таким образом, можно сделать вывод, что расчёт выполнен верно.

Давление за регулятором давления:

4. Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор фильтров и регуляторов давления

4.1 Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП)

При подборе диаметра газопровода на участке до ГРП особых ограничений по перепаду давлений нет. Однако с целью поддержания максимальной скорости газа и экономии металла будем выбирать минимально возможный диаметр. Необходимый запас давления перед РД создадим исходя из требуемого значения давления за ним и учитывая вероятность снижения в эксплуатации начального давления по сравнению с заданным. Такой запас можно считать достаточным, если давление перед РД будет равно, [1]:

.

Известно, что отношение

,

[1], для определенного вида газа и характера движения зависит только от объема проходящего газа и диаметра газопровода.

При расчете значения, А для области гидравлической шероховатости используем формулу, предварительно задавшись диаметром газопровода d=100…200 мм, взяв d=200 мм:

,

где A — величина, характеризующая гидравлическую шероховатость.

Зная расчетный расход газа и задаваясь диаметром газопровода, с помощью номограммы рис. 12. 10 стр. 578[2] также можно найти значение коэффициента, а затем и

где — приведенная длина рассчитываемого участка газопровода от ввода до ГРП, м, определенная с учетом местных сопротивлений на этом участке,

,

где -фактическая длина участка, -сумма коэффициентов местного сопротивления; условная длина прямолинейной трубы, при = 1 м;

Значения приводятся в таблице 6[1](выбираем по приведенным ранее значениям в зависимости от диаметра: =0,49 — при повороте и =0,46 — на задвижках.

Значение для ПЗК принимаем равным 5(для диаметров более 50 мм). Для конденсатоотводчиков считаем =2. 1]

Таким образом значение суммарного коэффициента местных сопротивлений

Значения для области гидравлической шероховатости для газопроводов среднего и высокого давления зависит только от условного диаметра, таблица 6а [1]. При мм -=8,7; при мм -=13,0. Расчет сводим в таблицу 5

Таблица 5 Определение приведенных длин участка газопровода от ввода до ГРП и расчет потерь давления на этом участке

Расчётный расход газа Vi, нм3

Принятый диаметр, мм

Кол-во местных сопротивлений и их вид

значение, по справочнику

?

, м

, м

1

8907,88

150

Поворот-3/конд. -1/задв. -5/ПЗК-1

,

,

10,77

8,7

93,7

2

8907,88

200

10,77

13

140

Фактическая длина газопровода, м

Приведенная длина газопровода, м

Значение коэффициента

, ата

1

400

493,7

19,3

9,53

3,1

0,3

2

400

540

4,27

2,3

3,1

1,45

Расчет показал, что принятый диаметр, мм, является оптимальным и удовлетворяет ранее отмеченным условиям.

К дальнейшему расчету принимаем =1,45

4. 2 Выбор фильтров и определение давления газа р1 перед регулятором давления РД

Как указывалось выше, при определении сопротивления газопровода от ввода до ГРП не учитывалось сопротивление фильтра и измерительной диафрагмы.

Значение абсолютного давления газа перед РД определится:

Дрф — сопротивление чистого фильтра (рис. 2), кгс/см2.

Сопротивление измерительной диафрагмы может быть принято

40 — принимаемый перепад по ртутному дифманометру, мм;

0,75- коэффициент, учитывающий потери давления при дросселировании;

13,6·10-4 — перевод показания ртутного дифманометра в мм вод. ст. (или кгс/см2).

Сопротивление 2Дpф представляет собою перепад давления в загрязненном фильтре (фильтре, находящемся в эксплуатации).

По условиям механической прочности перепад давления по обе стороны сетки фильтра не должен превышать 1000 кгс/м2 для волосяных и 500 кгс/м2 — для сетчатых фильтров. Не следует допускать слишком малый перепад Дрф, так как это указывает на выбор фильтра завышенного типоразмера, что несомненно скажется на стоимости сооружения системы газоснабжения. Нужно стремиться к тому, например для волосяных фильтров, чтобы перепад Дрф (чистый фильтр) был 500 кгс/м2 ± 20%.

Таким образом, выбор фильтра состоит в выборе типа и его типоразмepa, сопротивление которого в чистом состоянии не превышало бы для волосяных фильтров 500−600 кгс/м2, а для сетчатых — 250 — 300 кгс/м2 ,

Дрф , кГ/м2

Vт , нм3/час

Рисунок 2 — Потери давления в фильтрах

Зная из расчетной схемы (рис. 1) количество газа, проходящего через фильтр, размер фильтра (условный диаметр его подводящего патрубка) выбирают в соответствии с графиками, рис. 2. Характеристики фильтров (рис. 2) приведены для газа с удельным весом 1,0 кг/нм3 и для абсолютного давления после фильтра (рnф)т= l ати. В действительных (реальных) условиях эти параметры иные.

Значение Дрф при действительном расходе газа через фильтр (характеристики фильтра, изображенные на рис. 2) и его параметрах определится

Действительное расчетное (абсолютное) давление газа после фильтра рпф может быть найдено из выражения

рпф = рк — 0,15=1,28−0,15=1,14 ати

считая предварительно, что в эксплуатации сопротивление фильтра и диафрагмы вместе могут составить 1500 кгс/м2.

Подобранный типоразмер фильтра обеспечивает условие

Дрф = 500 кгс/м2 ± 20%.

4. 3 Выбор регулятора давления для ГРП

В настоящее время для расходов газа больше 800 нм3/час на ГРП промышленных предприятий повсеместно используются регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева:

Выбираем регулятор давления

РДУК-2−200: dкл=140мм; пропускная способность =12 000нм3/час.

Регулятор РДУК-2 пригоден для установки на любое давление за собой в интервале 0,005−6 ати.

Для нахождения расчётной пропускной способности намеченного к установлению РД используем формулу, [1]:

где

Где табличные значения=1, =1,01, [1]; давление перед регулятором давления и за ним, а также перепад давления

=1,54−0,995=0,545ата.

Эта формула справедлива при условии;

Регулятор давления должен быть подобран так, чтобы максимальная загрузка была не более 85%, мининальная не менее 10% от.

Загрузка в часы максимального потребления газа

;

, что не превышает 85% от.

Загрузка регулятора в часы минимального потребления газа

; - что не менее 10% от.

Через РД проходит газ, направляемый промышленным и коммуально-бытовым потребителям, следовательно:

Таким образом, выбранный нами регулятор давления пригоден для установки в ГРП.

Заключение

Был произведен расчет общезаводского газопровода с заданными нагрузками: Вк/б=3·106 нм3 (на коммунально-бытовые нужды), Вот=6·106 нм3 (на отопление), В1=70 нм3/ч, В2=700 нм3/ч, В3=400 нм3/ч, В4=100 нм3/ч, В5=1700 нм3/ч (по цехам завода соответственно) и давлениями вначале газопровода и у последнего цеха. В результате расчета мы определили расходы газа по объекту газоснабжения:

,, , н, а также общий расход газа по объекту. Далее был предложен ситуационный план (согласно заданию), на котором указаны месторасположение цехов, расчетные участки, отводы, задвижки, конденсатоотводчики и т. д. Согласно ситуационному плану, строилась общая расчетная схема, на которой указывались длины участков и расходы газа (объемные), проходящие через определенные сечения газопровода.

После этого расчета был произведен гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления. В результате этого расчета были подобраны диаметры труб газопровода (уч. № 1; уч. № 2−4; уч. № 5), с учетом условий равномерного распределения потерь по участкам газопровода, постепенным уменьшением диаметров при продвижении к последнему потребителю тупикового газопровода и суммы всех потерь, не превышающей половины конечного давления в газопроводе. Расчётное давление за ГРП составило 99 507,4 Па.

Окончанием расчета является гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор регулятора давления. В результате этого расчета определили диаметр трубопровода до ГРП (), с учетом условия ограничения по давлению. Конечное значение давления перед ГРП: Pк =154 235Па. Был произведен выбор фильтра: волосяной фильтр увеличенной пропускной способности. Затем приступили к выбору регулятора давления для ГРП. При подборе РД была определена его пропускная способность, также в соответствии с ограничением по загрузке был выбран РД РДУК-2−200 и просчитаны его максимальные и минимальные загрузки.

На этом расчет газопровода был закончен.

Список справочных и нормативных материалов

1. Методическое пособие.

2.Н. Л. Стаскевич. Справочное руководство по газоснабжению. -Л.: Недра, 1960. -871с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой