Файл: Варанкин, Ю. В. Газовое хозяйство заводов учеб. пособие.pdf

стремление к обеспечению экономичной и устойчивой работы всех горелок тех агрегатов, которые присоедине­ ны к общему для них участку дворового газопровода, независимо от некоторого неизбежного различия давле­ ния газа перед потребителями, расположенными вдоль трассы всего этого газопровода. Это означает, что при изменении расхода газа по отдельным агрегатам давле­ ние у горелок всех остальных агрегатов этого участка не должно значительно отличаться от номинального, за ко­ торое для низкого давления рекомендуется принимать: для природных газов — 2 кПа; для искусственных — 1,3 кПа; для сжиженных газов (в паровой фазе) — 3 кПа [27]. Для обеспечения этого суммарные допусти­ мые потери давления во всем распределительном газо­ проводе низкого давления от регулятора давления до наиболее удаленных горелок рекомендуется принимать равными 0,4—0,5 принятого в расчете давления газа в точке д.

Если по распределительному газопроводу за ГРП подается газ среднего давления, то суммарные допускае­ мые потери давления от регулятора до наиболее удален­ ных горелок рекомендуется принимать в размере 0,1— 0,15 принятого в расчете давления в них, равного обычно 10—30 «Па.

Втех случаях, когда выполняется расчет поверочный,

т.е. когда известны диаметры участков распределитель­ ного газопровода и расходы газа по ним, в результате гидравлического расчета находят 'расчетные потери дав­ ления по участкам. Сумма пх сравнивается с принятыми в проекте суммарными допускаемыми потерями. Если же рассчитывается новый распределительный газопро­ вод, надо подобрать диаметры составляющих его участ­ ков, удовлетворяющие по своим расчетным потерям давления заранее принятому суммарному допускаемому падению давления. Расчет ведется вариантно для не­ скольких близких по ГОСТу диаметров труб по каждому участку (приложение I).

При этом ориентировочно для низкого давления мож­ но принимать скорость природного газа 15—30 м/с, кок^

201

скорость газа можно принимать значительно больше (30—100 м/с) [37].

Последним рассчитываемым участком дворового рас­ пределительного газопровода является внутрицеховой газопровод V (рис. 11.1) наиболее удаленного от ГРП цеха. Обычно весь участок V выполняется из труб одного диаметра. За расчетный расход здесь можно принимать условный эквивалентный расход в конечной точке д, счи­ тая его равным 0,5—0,6 суммарного (так называемого путевого) расхода газа в цехе всеми потребителями. В особых случаях можно выполнять расчет внутрицехового газопровода отдельно.

После окончательного выбора диаметров всех участ­ ков дворового газопровода за ГРП определяется давле­ ние газа в начале отходящего от ГРП распределитель­ ного газопровода, а также в местах ответвлений от него (в точках а, б, в, г).

Расчет участка дворового газопровода, подводящего газ высокого или среднего давления от ввода до ГРП, выполняется просто, если на этом участке нет отводов к другим ГРП или потребителям. Газопровод, подводящий газ к ГРП, прокладывается из труб одного диаметра.

Ранее, в гл. 9, было указано, что регуляторы давле­ ния работают более спокойно и меньше изнашиваются

уменьшать расчетное значение р\, следовательно, целесо­ образно с точки зрения эксплуатационной. Это оправды­ вается и экономически, так как позволяет значительно уменьшить диаметр газопровода. Достаточно, если рі будет в 1,6—2 раза больше р2-

Необходимо, однако, помнить, что чрезмерное умень­ шение давления перед регулятором приводит к уменьше­ нию перепада давления в нем, а следовательно, умень­ шает его расчетную пропускную способность (см. гл. 9). В этом случае потребуется установка большего, а зна­ чит, и более дорогого регулятора. Окончательное пред­ почтение тому или иному из возможных вариантов мож­ но отдать, лишь выполнив соответствующие экономиче­ ские сопоставления.

Несколько иначе решается вопрос о величине пере­

202

пада давления в газопроводе от ввода до ГРП, если здесь имеются отводы к другим потребителям, имеющим свои ГРП (рис. 11.2). В большинстве случаев этот газо­ провод, выполняющий также функции распределитель­ ного, может сооружаться из труб нескольких постепенно уменьшающихся диаметров. Расчет его выполняют по

8

Рис. 11.2. Расчетная схема разветвленного газопровода до ГРП.

участкам аналогично рассмотренному выше расчету рас­ пределительного газопровода за ГРП, исходя из расхо­ дов газа по каждому из ответвлений. Задаваясь желае­ мым давлением газа перед ГРП, наиболее удаленным от ввода, подбирают указанныім выше методом диаметры участков газ-сіпровода до этого ГРП и определяют дав­ ление в местах ответвлений а, б, в. Затем проводят гид­ раЕлические расчеты этих ответвлений и определяют их диаметры,.сообразуясь с требуемым давлением газа пе­ ред ГРП на этих ответвлениях.

Изложенный порядок расчета применяется при про­ ектировании заводских тупиковых разветвленных газо­ проводов. Кольцевые системы газоснабжения, как было указано в гл. 8, широко используются только в сетях городского газоснабжения. В городских районах с новой планировкой (равномерное прямолинейное расположе­ ние жилых зданий и группировка их в жилые массивы) также стремятся переходить к разветвленным тупиковым системам. Кольцевые сети применяют только на тех предприятиях, на которых необходимо обеспечить особо высокую надежность газоснабжения. Расчет их довольно сложен. Ниже приводятся лишь принципиальные осо­ беннее™ этого расчета.

Расчет замкнутой кольцевой сети отличается от расчета тупи­ ковой разветвленной тем, что, кроме определения диаметров участ­ ков газопровода, еще требуется добиться равномерности гидравли­

203

по участкам меняется. Условно заменяя равномерно распределенную нагрузку на эквивалентную ей сосредоточенную концевую, расчетный расход для участков 5—6 и 5—4 определим как 0,5—0,6 расхода

Порядок расчета кольцевой системы городских сетей, который может быть сохранен и при расчете кольцевых участков заводского газо­ провода:

1)принимается допускаемый перепад давления от ГРП до наи­ более удаленных точек 5 и 3 (см. стр. 201);

2)намечается направление потоков и предварительно принима­

ются диаметры участков (см. рис. 11.3); 3) производится расчет суммарных потерь давления в полуколь­

цах по приведенным ниже (в § 11.2) формулам гидравлического расчета. Результаты его сопоставляются с ранее принятым допускае­

2 0 4

мым перепадом. В случае недостаточно удовлетворительных резуль­ татов этого сопоставления и неравномерного распределения потоков газа по полукольцам задача решается методом последовательного приближения.

Примеры расчета кольцевой сети городского газоснабжения, со­ ответствующей рис. 11.3, также приведены в специальной литерату­ ре [21, 27, 38].

Изложенная методика расчетов удовлетворяет требованиям и н ­ женерной практики при расчете ограниченного числа колец, что иногда встречается на отдельных крупных промышленных предприя­ тиях. В практике же строительства городских сетей, особенно в крупных городах, имеет место сооружение многокольцевых систем. Расчеты их весьма трудоемки. Механизировать эти расчеты можно двумя путями: моделированием рассчитываемых сетей на-специаль­ ных электроридродинамических или гидравлических моделях либо привлечением для расчетов счетно-решающих машин.

В электрогидіродинамических моделях отдельные участки газо­ вых сетей моделируются проводниками, в которых падение напря­ жения изменяется в зависимости от силы проходящего через них тока по закону, аналогичному зависимости гидравлических сопро­

включением местных сопротивлений с заранее известной характери­ стикой [27].

Работы по моделированию многокольцевых городских гидравли­ ческих систем (теплофикационных, водо- и газоснабжающих), про­ водимые в ряде научно-исследовательских и проектных организаций, показали их выоокую эффективность при сложных случаях расчета, но оказались весьма дорогостоящими и широкого распространения пока не получили.

Более перспективным и удобным для обычной инженерной прак­ тики в области расчета сложных гидравлических, в том числе и га­ зовых, городских сетей представляется привлечение электронно-вы­ числительных машин. Они не только позволяют механизировать трудоемкие расчетные работы, но и обеспечивают нахождение опти­ мальных решений в распределении потоков газа между участками сети и в определении располагаемых перепадов давления, в уточне­ нии количества и расположения ГРП, а также в нахождении того оптимального сочетания всех этих факторов, которое может обеспе­ чить наиболее экономически эффективный вариант сооружения си­ стемы.

Нередко решения, найденные на основе уравнений гидравлики, оказываются равноценными, и для выбора лучшего из них надо ре­ шать еще и экономическую задачу. В простых системах, в частности заводских, эту задачу можно решать способом экономических сопо­ ставлений, приближаясь к оптимуму, но в сложных системах так решать затруднительно. Привлечение счетно-решающих машин обе­ щает в этих случаях больший эффект, если они попользуются для нахождения экономического оптимума (минимума затрат) чисто математическим путем, который сравнительно давно рекомендован в литературе [21, 27], но не получил еще широкого развития даже при проектировании сложных городских сетей из-за большой трудо­ емкости.

205

Можно полагать, что по мере дальнейшей разработки и освоения методики использования счетно-решающих устройств при расчетах сложных систем газоснабжения жилых городских массивов и по мере дальнейшего ус­ ложнения систем газоснабжения промышленных пред­ приятий счетно-решающие машины будут попользовать­ ся проектными организациями и при проектировании систем промышленного газоснабжения. Это будет спо­ собствовать снижению стоимости строительства завод­ ских газовых сетей при одновременном выполнении ос­ новных требований эксплуатации — обеспечении беспе­ ребойности и устойчивости питания газом требуемых параметров всех многочисленных промышленных его потребителей.

§ 11.2. Гидравлический расчет заводских газопроводов

Для вывода формул гидравлического расчета газо­ провода любого давления используется известная в гидродинамике зависимость между потерями давления на трение и длиной рассчитываемого участка (рис. 11.4).

'dl

Рис. 11.-1. Схема расчетного участка для формулы (11.1).

В дифференциальной форме эту зависимость можно записать так1:

где dp — изменение давления газа на элементарном участке dl;

w— скорость движения газа;

1Здесь и далее в этом параграфе наряду с формулами, в кото­ рых значения физических величин даны в системе СИ, приводятся и формулы с ныне действующими и временно допускаемыми ГОСТ

техническими единицами.

2 0 6

D — внутренний диаметр газопровода; р — плотность газа; У — удельный вес газа;

X — коэффициент трения, зависящий от физиче­ ских свойств газа и гидравлического режима его движения (от числа Рейнольдса (Re), степени шероховатости стенок труб и т. п.).

Для участков заводского газопровода низкого давле­

ления более 100 кПа. Поэтому при интегрировании вы­ ражений (11.1) и (11.1а) от значений р, у и w можно переходить к усредненным их значениям р р, -уср и w р.

После интегрирования расчетные формулы для газо­ проводов низкого давления имеют вид (D и С в м ):

207