Определение оптимального числа ГРП

Газораспределительные станции стоят во главе систем газоснабжения. Через них идёт питание кольцевых газопроводов высокого или среднего давления. К ГРС газ поступает из магистральных газопроводов под давлением 6…7 МПа. На ГРС давление газа снижается до высокого или среднего. Кроме того, на ГРС газ приобретает специфический запах. Его одоризируют. Здесь газ также подвергается дополнительной очистке от механических примесей и подсушивается.

Выбор оптимального числа ГРС для города является одним из важ­нейших вопросов. С увеличением числа ГРС уменьшаются нагрузки и радиус действия городских магистралей, что приводит к уменьшению их диаметров и снижению затрат на металл. Однако увеличение числа ГРС увеличивает затраты на их сооружение и строительство магист­ральных газопроводов, подводящих газ к ГРС, увеличиваются эксплуа­тационные расходы за счет содержания обслуживающего персонала ГРС.

При определении числа ГРС можно ориентироваться на следующее:

для небольших городов и посёлков с населением до 100…120 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с одной ГРС;

для городов с населением 200…300 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с двумя и тремя ГРС;

для городов с населением более 300 тысяч человек наиболее экономичными являются системы с тремя ГРС.

ГРС, как правило, располагаются за городской чертой. Если число ГРС более одной, то они располагаются с разных сторон города. ГРС соединяются, как правило, двумя нитками газопроводов, что обеспечивает более высокую надёжность газоснабжения города. Очень крупные потребители газа (ТЭЦ, промпредприятия, металлургические заводы и т. п.) питаются непосредственно от ГРС.

Газорегуляторные пункты стоят во главе распределительных газовых сетей низкого давления, питающих газом жилые дома. Оптимальное число ГРП определяется из соотношения:

 

n _ОПТ=V_ЧАС/V_ОПТ, (шт.), (4.1.1)

 

где V час - часовой расход газа на жилые дома, м³/ч.;

V _ОПТ - оптимальный расход газа через ГРП, м³/ч.

Для определения V_ОПТ необходимо вначале определить оптимальный радиус действия ГРП, который должен находиться в пределах 400…800 метров. Этот радиус определяется по формуле:

 

R _ОПТ = 249 • (∆P^0,081 /j ^0,245j•(m • e)^0,143), (м), (4.1.2)

 

Где ∆P - расчетный перепад давления в сетях низкого давления (1000…1800 Па);

j - коэффициент плотностей сетей низкого давления, 1/м;

 

j = 0,0075 + 0,003 • m / 100, (1/м), (4.1.3)

 

m - плотность населения по району действия ГРП, чел/га;

e - удельный часовой расход газа на одного человека, м³/чел.ч., который задаётся или вычисляется, если известно количество жителей (N), потребляющих газ, и известно количество газа (V), потребляемого ими в час:

 

e = V / N, (м³/чел. ч), (4.1.4)

 

Оптимальный расход газа через ГРП определяется из соотношения:

 

V _ОПТ = m • e • R _ОПТ ²/ 5000, (4.1.5)

 

Полученное оптимальное число ГРП используют при конструировании газовых сетей низкого давления. Сетевые ГРП размещают, как правило, в центре газифицируемой территории так, чтобы все потребители газа были расположены от ГРП примерно на одинаковых расстояниях. Макси­мальное удаление ГРП от проектируемых магистральных газопроводов высокого или среднего давления должно составлять 50…100 метров.

 

Образец решения:

j= 0,0075 + 0,003 • 270 / 100 = 0,0156 (1/м),

e = 2627,33 / 48180 = 0,0545 (м³/чел.ч),

R _ОПТ = 249 • 1000^0,081 / [0,0156^0,245• (270 • 0,0545)^0,143] = 822 (м),

V _ОПТ = 270 • 0,0545 • 800² / 5000 = 1883,52 (м³ / ч),

n _ОПТ = 2627,33 / 1883,52 = 1,5…2 (шт),

Откорректируем V^К_ЧАС в соответствие с полученным числом ГРП:

V^К_ЧАС = n _ОПТ • V _ОПТ (м³ / ч),

V^К_ЧАС = 2 • 1883,52 = 3767,04 (м³ / ч).

Типовые схемы ГРП и ГРУ

 

Газорегуляторные пункты (ГРП) размещают в отдельно стоящих зда­ниях из кирпича или железобетонных блоков. Размещение ГРП в насе­ленных пунктах регламентируется СНиП. На промышленных предпри­ятиях ГРП размещаются на местах вводов газопроводов на их терри­торию.

Здание ГРП имеет 4 отдельных помещения:

основное помещение 2, где размещается все газо-регулирующее обо­рудование;

помещение 3 для контрольно-измерительных приборов;

помещение 4 для отопительного оборудования с газовым котлом;

помещение 1 для вводного и выводного газопровода и ручного регу­лирования давления газа.

В типовом ГРП, можно выделить следующие узлы:

узел ввода-вывода газа с байпасом 7 для ручного регулирования давления газа после ГРП;

узел механической очистки газа с фильтром 1;

узел регулирования давления газа с регулятором 2 и предохранительно-запорным клапаном 3;

узел измерения расхода газа с диафрагмой 6 или счётчиком газа.

В помещении для контрольно-измерительных приборов размещаются са­мопишущие манометры, измеряющие давление газа до и после ГРП, рас­ходомер газа, дифманометр, измеряющий перепад давления на фильтре. В основном помещении ГРП устанавливаются показывающие манометры, измеряющие давление газа до и после ГРП; термометры расширения, измеряющие температуру газа на вводе газа в ГРП и после узла из­мерения расхода газа.

В помещении ГРП необходимо поддерживать положительную темпера­туру воздуха не менее 10 °С. Для этого ГРП оборудуется местной системой отопления или подключается к системе отопления одного из ближайших зданий.

Для вентиляции ГРП на крыше устанавливается дефлектор, обеспечивающий трёхкратный воздухообмен в основном помещении ГРП. Входная дверь в основное помещение ГРП в нижней её части должна иметь щели для прохода воздуха.

Освещение ГРП чаще всего выполняется наружным путем установки источников направленного света на окнах ГРП. Можно выполнять осве­щение ГРП во взрывобезопасном исполнении. В любом случае включение освещения ГРП должно осуществляться снаружи.

Возле здания ГРП оборудуется молниезащита и заземляющий контур.

Газорегуляторные установки

Газорегуляторные установки (ГРУ) по своим задачам и принципу работы не отличаются от ГРП. Основное их отличие от ГРП заключает­ся в том, что ГРУ можно размещать непосредственно в тех помещени­ях, где используется газ, или где-то рядом, обеспечивая свободный доступ к ГРУ. Отдельных зданий для ГРУ не строят. ГРУ обносят заг­радительной сеткой и вывешивают возле ее предупредительные плака­ты. ГРУ, как правило, сооружаются в производственных цехах, в котель­ных, у коммунально-бытовых потребителей газа. ГРУ могут выполняться в металлических шкафах, которые укрепляются на наружных стенах производственных зданий. Правила размещения ГРУ регламентируются СНиП.

К помещению, где расположено ГРУ, с точки зрения вентиляции и освещения предъявляются те же требования, что и для ГРП.

 

Выбор оборудования газорегуляторных пунктов и установок

 

Выбор оборудования ГРП и ГРУ начинается с определения типа регулятора давления газа. После выбора регулятора давления определяются типы предохранительно-запорных и предохранительно-сбросных клапа­нов. Далее подбирается фильтр для очистки газа, а затем запорная арматура и контрольно-измерительные приборы.

Выбор регулятора давления

Регулятор давления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого кол-во газа и поддерживать постоянное давление его независимо от расхода.

Расчётное уравнение для определения пропускной способности регулятора давления выбираются в зависимости от характера истечения газа через регулирующий орган.

При докритическом истечении, когда скорость газа при проходе через клапан регулятора не превышает скорость звука, расчётное уравнение записывается в виде:

 

V_Р = 5260 • K _V • e • Ö(DP • P₁ / r_О • T • Z ), (4.3.1.1)

 

При сверх критическом давлении, когда скорость газа в клапане регулятора давления превышает скорость звука, расчётное уравнение имеет вид:

 

V_Р = 5260 • K _V • e _КР • P₁ • Ö((DP / P1) _КР/ r_О • T • Z ), (4.3.1.2)

 

В формулах:

K _V - коэффициент пропускной способности регулятора давления;

e - коэффициент, учитывающий неточность исходной модели для уравнений;

 

e = 1 - 0,46 • ( DP / P₁ ), (4.3. 1.3)

 

e _КР = 1 - 0,46 • ( DP / P₁) _КР, (4.3. 1.4)

 

DP - перепад давлений в линии регулирования, МПа

 

DP = P₁ - P₂ - DP _КР, (МПа), (4.3. 1.5)

 

где P₁ - абсолютное давление газа перед ГРП или ГРУ, МПа;

P₂ - абсолютное давление газа после ГРП или ГРУ, МПа;

P ₁ = 0,15 + 0,1 = 0,25 (МПа),

P ₂ = 0,005 + 0,1 = 0,105 (МПа),

DP - потери давления газа в линии регулирования, обычно равные 0,007 МПа;

(DP / P₁) _КР = 0,5

e _КР = 1 - 0,46 • 0,5 = 0,77

r_О = 0,73 -плотность газа при нормальном давлении, кг/м³;

Т - абсолютная температура газа равная 283 К;

Z - коэффициент, учитывающий отклонение свойств газа от свойств идеального газа (при Р1 £ 1,2 МПа Z = 1).

Расчётный расход V_Р должен быть больше оптимального расхода газа через ГРП на 15…20%, то есть:

V_Р = (1,15/ 1,2) • V _ОПТ (м³/ч.),

V_Р = 1,2 • 1883,52 = 2260,224 (м³/ч.),

Определить режим истечения газа через клапан регулятора можно по соотношению

Р₂ / Р₁ = 0,105 / 0,25 = 0,42

Если Р₂ / Р₁ ³ 0,5, то течение газа будет докритическим и поэтому следует применять уравнение первое.

Так как Р₂ / Р₁ < 0,5, то течение газа будет сверхкритическим и поэтому следует применять уравнение второе.

Из вышеуказанных уравнений для определения типа регулятора определяем его коэффициент пропускной способности K _V.

K _V = V _Р / [5260 • e _КР • P₁ • Ö ((DP / P1) _КР/ r_О • T • Z)]

Определив K _V по таблице 7.1 [2] выбираем тип регулятора с K _V ближайшим большим значением, чем получен по расчёту.