Распределение потоков газа в кольцевых сетях

Распределительные системы газоснабжения могут быть тупиковыми, кольцевыми и смешанными.

Для крупных и средних городов сети высокого и среднего давления проектируют кольцевыми, для малых городов кольцевание газопроводов высокого давления выполняется только при необходимости.

Газопроводы низкого давления следует предусматривать кольцевыми с выделением главных направлений, т.е. таких магистралей, по которым транспортируется основная часть транзитного расхода газа. В этом случае металлоемкость кольцевой сети будет минимальной. Для повышения надежности систем низкого давления выделенные главные магистрали следует кольцевать. Подводы к потребителям предусматриваются тупиковыми.

Газовые сети высокого (среднего) давления являются верхним иерархи­ческим уровнем городской системы газоснабжения. Для средних и боль­ших городов их проектируют кольце­выми (резервированными), и только для малых городов они могут выпол­няться в виде разветвленных тупиковых сетей. Все городские сети рассчитывают на заданный перепад давления. Такой подход к расчёту связан с тем, что в город газ поступает под определен­ным давлением и поддерживается не ниже заданной величины. При движе­нии газа по сетям высокого, среднего и низкого давления, а также при исте­чении из сопл газовых горелок все избыточное давление газа теряется. Городские системы не имеют нагнета­телей, поэтому давление газа в систе­ме не может увеличиваться. В связи с этим при технико-экономическом расчете городских сетей расход энер­гии на повышение давления газа не учитывают. Расчетный перепад давления для сетей высокого (среднего) давления определяют исходя из следующих со­ображений. Начальное давление при­нимают максимальным по СниП(Г/пр высокого давления Iкатегории рабочее давление 0,6-1,2Мпа,II категории 0.3-0.6Мпа, Г/пр среднего давления 0,3МПа до 5Кпа и Г/пр низкого давления до 5Кпа) Ко­нечное давление принимают таким, чтобы при максимальной нагрузке сети

было обеспечено минимально допус­тимое давление газа перед регуляторами. Величина этого давления скла­дывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давле­ний в абонентском ответвлении при максимальной нагрузке и перепада в газорегуляторном пункте. В большин­стве случаев перед ГПР достаточно иметь избыточное давление примерно 0,15...0,2 МПа. Для разветвленных (нерезервиро­ванных) сетей потокораспределение однозначно определяется заданной схемой системы, а диаметры рассчи­тывают при полном использовании максимального перепада давления. При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увели­чения пропускной способности систе­мы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникнове­нии наиболее неблагоприятных ава­рийных ситуаций,обычно возникающих при выключении головных участков сети. Для много­кольцевой сети неблагоприятных ре­жимов может быть несколько. Стопроцентное обеспечение потре­бителей газом при отказах элементов системы связано с дополнительными капитальными вложениями. Ввиду кратковременности ава­рийных ситуаций следует допускать снижение качества системы при отка­зах ее элементов. Снижение качества оценивают коэффициентом обеспечен­ности Коб, который зависит от кате­гории потребителей. Таким образом, количество газа, подаваемого потреби­телям при аварийном гидравлическом режиме Qaв, не должно быть меньше предельного значения, определяемого соотношением Qaв= Коб*Qрасч. Коб,=0-1 Сети высокого (среднего) давления являются управляемыми, к ним присоединяют ограниченное число крупных потребителей, режимом подачи газа которым управляет диспетчерская служба. Следствием управляемости сети является и особая постановка задачи расчёта аварийного гидравлического режима, заключающаяся в том, что не только в расчётном режиме, но и в аварийных ситуациях узловые расходы газа являются заданными. Это положение позволяет вести расчёт аварийных режимов теми же методами, какими определяют диаметры газопроводов при расчётном режиме. Отличие состоит лишь в том, что меняется геометрия сети: выключают один или несколько элементов и уменьшают узловые нагрузки в соответствии с принятыми коэффициентами обеспеченности.

Особенности гидравл. расчета кольцевых сетей ВД (СД). Коэффициент обеспеченности

Газовые сети высокого (среднего) давления являются верхним иерархи­ческим уровнем городской системы газоснабжения. Для средних и боль­ших городов их проектируют кольце­выми (резервированными), и только для малых городов они могут выпол­няться в виде разветвленных тупиковых сетей. Все городские сети рассчитывают на заданный перепад давления. Такой подход к расчёту связан с тем, что в город газ поступает под определен­ным давлением и поддерживается не ниже заданной величины. При движе­нии газа по сетям высокого, среднего и низкого давления, а также при исте­чении из сопл газовых горелок все избыточное давление газа теряется. Городские системы не имеют нагнета­телей, поэтому давление газа в систе­ме не может увеличиваться. В связи с этим при технико-экономическом расчете городских сетей расход энер­гии на повышение давления газа не учитывают. Расчетный перепад давления для сетей высокого (среднего) давления определяют исходя из следующих со­ображений. Начальное давление при­нимают максимальным по СниП(Г/пр высокого давления Iкатегории рабочее давление 0,6-1,2Мпа,II категории 0.3-0.6Мпа, Г/пр среднего давления 0,3МПа до 5Кпа и Г/пр низкого давления до 5Кпа) Ко­нечное давление принимают таким, чтобы при максимальной нагрузке сети

было обеспечено минимально допус­тимое давление газа перед регуляторами. Величина этого давления скла­дывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давле­ний в абонентском ответвлении при максимальной нагрузке и перепада в газорегуляторном пункте. В большин­стве случаев перед ГПР достаточно иметь избыточное давление примерно 0,15...0,2 МПа. Для разветвленных (нерезервиро­ванных) сетей потокораспределение однозначно определяется заданной схемой системы, а диаметры рассчи­тывают при полном использовании максимального перепада давления. При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увели­чения пропускной способности систе­мы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникнове­нии наиболее неблагоприятных ава­рийных ситуаций, обычно возникающих при выключении головных участков сети. Для много­кольцевой сети неблагоприятных ре­жимов может быть несколько.

Стопроцентное обеспечение потре­бителей газом при отказах элементов системы связано с дополнительными капитальными вложениями. Ввиду кратковременности ава­рийных ситуаций следует допускать снижение качества системы при отка­зах ее элементов. Снижение качества оценивают коэффициентом обеспечен­ности Коб, который зависит от кате­гории потребителей. Таким образом, количество газа, подаваемого потреби­телям при аварийном гидравлическом режиме Qaв, не должно быть меньше предельного значения, определяемого соотношением Qaв= Коб*Qрасч. Коб,=0-1 Сети высокого (среднего) давления являются управляемыми, к ним присоединяют ограниченное число крупных потребителей, режимом подачи газа которым управляет диспетчерская служба. Следствием управляемости сети является и особая постановка задачи расчёта аварийного гидравлического режима, заключающаяся в том, что не только в расчётном режиме, но и в аварийных ситуациях узловые расходы газа являются заданными. Это положение позволяет вести расчёт аварийных режимов теми же методами, какими определяют диаметры газопроводов при расчётном режиме. Отличие состоит лишь в том, что меняется геометрия сети: выключают один или несколько элементов и уменьшают узловые нагрузки в соответствии с принятыми коэффициентами обеспеченности.

Возможные значения коэффициентов обеспеченности:

Коммунально-бытовых потребителей обычно питают от сети низкого давления после ГРП. Возможное уменьшение подачи газа ограничено нижним пределом, который устанавливают из соображений минимально допустимого давления газа перед приборами. Это минимальное давление определяется минимальной нагрузкой, которую принимаю равной 50 % расчётного значения. Половину нормы газообразного топлива будем получать примерно 20…30% потребителей, причём такое снижение подачи топлива существенно не отразится на приготовлении пищи. В основном это будет отражаться на качестве горячего водоснабжения. Как показывают исследования, при снижении давления после ГРП можно уменьшить максимальный расход примерно на 15-20%. Следовательно, для коммунально-бытовых потребителей Коб=0,7-0,75. Для промышленных предприятий: - имеющих резервное топливо Коб=0, -не имеющих резервного топлива Коб=1. Таким образом, Коб можно определить для всех сосредоточенных потребителей и на их основе рассчитывать гидравлические режимы. После обоснования Коб для всех потребителей решают вторую задачу, т.е определяют необходимый резерв пропускной способности сети. Для однокольцевого газопровода аварийных режимов, подлежащих расчёту, два: при включении головных участков слева и справа от точки питания. Каждый аварийный режим превращает кольцевую сеть в тупиковую.

Рекомендуется следующий порядок расчёта однокольцевой газовой сети высокого (среднего) давления:

1.Производим предварительный расчёт диаметра кольца по приближённым значениям: , i=1 до n, где Qр-расчётный расход газа; Qi- расчётные расходы газа потребителями; Pн,Pк- абсолютное давление газа вначале и в конце сети; Lк- протяжённость кольца (коэффициент 1,1 учитывает местные сопротивления); 0,59- приближённое значение коэф a,зависящего от соотношения м/у путевым и транзитными расходами и числа мелких потребителей, составляющих путевую нагрузку.Целесообразно применять постоянный диаметр кольца. Если такой диаметр подобрать не удаётся, то участки газопроводов, расположенные диаметрально противоположно точке питания, следует прокладывать меньшего диаметра,

, но не менее чем 0,75 диаметра головного участка. 2.Выполняем два варианта гидравлического расчёта аварийных режимов при выключенных головных участках слева и справа от точки питания. Диаметры участков корректируем так, чтобы давление газа у последнего потребителя не понижалось ниже минимально допустимого значения. Для всех ответвлений рассчитываем диаметры газопроводов на полное использование перепада давления с подачей им Kобi*Qi газа. 3. Рассчитываем распределение потоков при нормальном режиме и определяем давление газа во всех узловых точках.

4.Проверяем диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при расчётном гидравлическом режиме. При недостаточности диаметров увеличиваем их до необходимых размеров.