Параметры наружного воздуха, °С

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Повторяемость направлений ветра (числитель), %, средняя скорость ветра по направлениям (знаменатель), м/с, повторяемость штилей, %, максимальная и минимальная скорость ветра, м/с.

Таблица 4

Таблица 5

1.2. Краткая характеристика и основные показатели объектов строительства

Объект строительства определен заданием на проектирование и включает строительство газопровода низкого давления 3 кПа от ГРП и во внутрипоселковую сеть газоснабжения протяженностью 5345, 0 м, защиту газопровода от коррозии.

Глубина заложения газопроводов принята 1 м. Для снижения давления газа предусматривается строительство ГРП.

Данный проект выполняется в соответствии: СНиП 2.04.05-86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение». Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления - -50 º С

вентиляции - зимняя- -50 º С

- летняя- +23 º С.

Продолжительность отопительного периода 260 дней. Средняя температура отопительного периода –19, 9 º С. Источником теплоснабжения является- аппарат газовый отопительный. Теплоноситель вода с параметрами 90-70 º С.

1.3. Характеристика газа

Вид газа: природный газ Усть-Вилюйского месторождения.

Условия отбора пробы газа: газопровод при Р=101, 3 кПа, Т=0°С.

Дата проведения отбора: 12.08.96г.

Состав газа: CH₄=90%, C₂H₆=4, 5%, C₃H₈=0, 9%, C₄H₁₀=0, 3%, C₅H₁₂=1, 1%, N₂=2, 3%, CO₂=0, 9%.

Таблица 6

Состав природного газа Усть-Вилюйского месторождения

Определение теплоты сгорания и плотности газообразного топлива

Теплота сгорания газа – это количество тепла, выделяющегося при полном сгорании газового топлива.

Q_н^р=CH₄*(CV)_CH4+C₂H₆*(CV)_C2H6+C₃H₈*(CV)_C3H8+C₄H₁₀*(CV)_C4H10+ C₅H₁₂*(CV)_C5H12, ()

Где C_nH_m – объем содержания газа в данном топливе, %

(CV)_CnHm – низшая теплота сгорания данного газа, кДж/м³

Q_н^р=0, 9*35840+0, 045*63730+0, 009*93370+0, 003*123770+0, 011*146340=37945, 23 кДж/м³

ρ _c= CH₄*ρ _CH4+C₂H₆*ρ _C2H6+C₃H₈*ρ _C3H8+C₄H₁₀*ρ _C4H10+C₅H₁₂*ρ _C5H12+CO₂* ρ _CO2+N₂*ρ _N2,

где ρ _i – плотность i-го газа при 0 ˚ С и 101, 3 кПа, кг/м³

ρ _c=0, 9*0, 7168+0, 045*1, 3566+0, 009*2, 019+0, 003*2, 703+0, 011*3, 221+0, 002*1, 9768+0, 03*1, 2505=0, 8093 кг/м³

Газовое топливо характеризуется относительной плотностью (по воздуху)

ρ = ρ _c/ρ _в, ()

где ρ _в- плотность воздуха, кг/м³

ρ =0, 8093/1, 293=0, 626 кг/м³

1.4. Определение расходов газа

Годовое потребление газа городом, районом города или поселком является основой при составлении проекта газоснабжения. Расчет годового потребления производят по нормам на конец расчетного периода с учетом перспективы развития городских потребителей газа. Продолжительность расчетного периода устанавливают на основании плана перспективного развития города или поселка.

Расчетные расходы газа потребителями определяют несколькими способами: на основании данных проектов газоснабжения; по номинальным расходам газа газовыми приборами или по тепло производительности установок; по нормам годового расхода газа потребителями; по укрупненным показателям.

Для отопления и вентиляции расход газа определяется по строительному объему отапливаемых и вентилируемых зданий.

Расходы газа сосредоточенными потребителями (более 50 нм³/ч на ввод) необходимо определять отдельно для каждого потребителя. При равномерном распределении потребителей с расчетными расходами менее 50 нм³/ч на ввод (жилые и некоторыеобщественные здания) расход газа определяется по жилым кварталам в целом.

1.4.1. Расчетный годовой расход газа

Определяется по удельным отопительным характеристикам зданий по формуле: ()

Q_год = q_оV_н(t_в-t_н)24n_от(1+k)/η, Вт/год ()

где qº - удельная отопительная характеристика здания, ккал/м³·ч·град; V_н - наружный строительный объём отапливаемых зданий, м³; t_в - усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, град; t_н- расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, град; n_от - продолжительность отопительного периода, суток; k - коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление и вентиляцию общественных и жилых зданий, (k=0, 22); η - КПД отопительной системы, %.

Пример расчета:

Q_год=0, 7*180*(18+19, 9)*24*260*(1+0, 22)/0, 85=

=42769606, 02 ккал/год= 49741051, 8 Вт/год

49741051, 8*28 домов=1, 4*10⁹ Вт/год

Данные расчета приведены в таблице 7.

1.4.2. Расчет часового расхода газа

Городские системы газоснабжения не имеют аккумулирующих ёмкостей, а ёмкость самих газовых сетей сравнительно мала. Чтобы система нормально функционировала, ежечасная подача газа в городскую сеть должна строго соответствовать потреблению. Если потребление окажется меньше подачи сети, не примут лишний газ, а если потребление будет больше подачи, тогда начнет падать давление газа в сети, т.о. нарушится нормальный режим газоснабжения.

Часовой расход газа определяется по формуле:

Q_час = Q_год (t_в- t_н)/(t_в- t_ср.от) *24*n_от, Вт/час ()

Пример расчета:

Q_час=1, 4*10⁹*(18+50)/(18+19, 9)*24*260=402544 Вт/ч

Годовой и часовой расходы газа.

Таблица 7

1.4.3. Определение расхода газа на отопление.

Расчетный расход газа на отопление определяется по максимальному часовому расходу тепла на эти нужды по формуле:

В_от= Q_o/ Q_н^рη, нм³/ч ()

где Q_o – максимальный часовой расход тепла на отопление, определяется по удельным отопительным характеристикам зданий по формуле:

Q_o=Σ α q_o(t_вн - t_н.о)V_н, ккал/ч ()

где q_o - удельная отопительная характеристика здания, ккал/ м ³*ч*град (СНиП II-Г. 10-62); α - коэффициент, учитывающий изменение q_o в зависимости от t_н.о (при t_н.о ≥ -10 º С поправочный коэффициент α =1, 2; при t_н.о= - 20 º С α =1, 1 и при t_н.о ≤ - 40 º С α =0, 9); t_вн - усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, º С; t_н.о – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, º С; V_н – наружный строительный объем отапливаемых зданий, м³;

Таблица 8

Таблица 9

1.4.4. Определение расчетного газа по номинальным расходам газа приборами

Способ определения расхода газа по номинальным расходам газовыми приборами применяется в том случае, когда известно количество устанавливаемых приборов и их типы, - при проектировании внутреннего газоснабжения, квартальных сетей и сетей промышленных предприятий. Номинальные (расчетные) расходы газа газовыми приборами и горелочными устройствами учитываются согласно паспортным данным заводов изготовителей.

Расчетный расход газа по приборам определяется по формуле:

Q_пр=Σ k_ο (q_i/Q_н^р) n_i, нм³/ч ()

Где k_ס - коэффициент одновременности действия для однотипных приборов или групп приборов (по табл.1 СНиП II-Г.11-66 k_ο =0, 2164); q_i- номинальный расход газа одним или несколькими приборами (для ПГ-4 с духовым шкафом 9600 ккал/ч); n_i- количество однотипных приборов или групп приборов (n_i=72).

Q_пр=∑ 0, 2164*(9600/8500)*72=17, 6 нм³/ч.

1.4.5. Определение расхода газа по годовым нормам.

Норма расхода газа определяется по формуле:

В=Q/Q_н^р*η, м³/год ()

где Q_год- годовой расход газа на отопление и вентиляцию, Вт;

Q_н^р- низшая теплота сгорания газа, кДж/м³;

η - КПД отопительной системы, %;

Пример расчета:

В=15, 89*10⁹/37945, 23*0, 85=156262, 4 м³/год

Глава 2. Газоснабжение населенных пунктов

2.1. Система газоснабжения населенных пунктов

Для газоснабжения населенных мест применяются одноступенчатые, двух-, трёх- и многоступенчатые системы газоснабжения.

Городские системы газоснабжения присоединяются к магистральным газопроводам через газораспределительные станции (ГРС), а малые системы - через контрольно-регуляторные пункты (КРП). Связь между газопроводами различных давлений должна осуществляться через газорегуляторные пункты (ГРП). ГРП в зависимости от величины давления газа на вводе делятся на ГРП среднего давления (до 3 кгс/см²) и высокого давления (от 3 до 12 кгс/см²). Аналогичные установки внутри здания называются газорегуляторными установками (ГРУ).

Газ из магистральных газопроводов поступает в городские, поселковые и промышленные системы газоснабжения через газораспределительные станции (ГРС). На ГРС давление газа снижают до величины необходимой для систем газоснабжения, и поддерживают постоянным. ГРС имеет автоматические предохранительные устройства системы связей и телемеханизаций. Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в эксплуатации, простой и удобной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения её отдельных элементов или участков газопроводов для производства ремонтных и аварийных работ.

Выбор системы газоснабжения (количество ступеней давления) производится исходя из следующих соображений: чем больше давление газа в газопроводе, тем меньше его диаметр и стоимость, но зато усложняется прокладка сети - необходимо выдерживать большие разрывы до зданий и сооружений, не по всем улицам можно проложить сеть высокого давления. С увеличением количества ступеней давления в системе добавляются новые газопроводы и ГРП, но уменьшаются диаметры последующих ступеней давления.

Выбор оптимального решения при проектировании городских систем газоснабжения надежнее всего производить на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Системы газоснабжения городов и поселков различаются:

-принципами, заложенными в схемы распределительных газовых сетей;

-характерами питания городской распределительной сети осуществляемом от газопровода;

-типом оборудования и сооружения, применяемых на сетях системами связи и теле механизаций.

На выбор системы газоснабжения оказывает влияние следующий ряд факторов:

-характер источника газа, свойство газа, степень его очистки и наличия в нем влаги;

-размеры поселка (города), особенности планировки и плотность населения;

-количество и характер промышленных потребителей и электростанций;

-наличие больших естественных или некоторых препятствий для прокладки газопроводов.

Для поселков и небольших городов с населением до 30-50 тыс. жителей рекомендуются одноступенчатые системы газоснабжения. Газ от ГРС или газового завода поступает в сеть низкого давления и распределяется по территории города. При газоснабжении от газового завода на нем всегда устанавливаются газгольдеры. При этом проверяется вариант с двусторонним расположением газгольдеров (на заводе и с противоположной стороны поселка).

При разреженной застройке с малоэтажными зданиями возможен вариант одноступенчатой системы низкого (0, 05 кгс/см²) или среднего давления с установкой квартирных или домовых регуляторов-стабилизаторов давления. Такие системы требуют меньших диаметров сети, благодаря чему снижается ее стоимость; недостаток - ее сложность в эксплуатации из-за большого количества регуляторных пунктов.

2.2. Трубопроводы, применяемые для системы газоснабжения

Для строительства газопроводов применяют стальные бесшовные, сварные прямо шовные и спирально-шовные трубы. Трубы изготовляют из хорошо сваривающихся сталей, содержащих не более 0, 27% углерода, не более 0, 05% серы и не более 0, 04% фосфора. Для наружных (подземных, надземных) и внутренних газопроводов среднего и высокого давления следует применять трубы, изготовленные из спокойной стали по ГОСТ 1050-74**. Для газопроводов низкого давления следует применять трубы, изготовленные из кипящей полуспокойной или спокойной стали по ГОСТ 380-71*. Сварные шва стальных труб должны быть равнопрочным основному металлу трубы. Трубы подвергают гидравлическим испытаниям на заводах-изготовителях. Необходимое внутреннее давление при испытании определяют по формуле:

P_и=2δ R/D_в, ()

где P_и - испытательное давление, Мпа; R- расчетное значение напряжения, принимаемое равным 85% предела текучести, Мпа; δ, D_в- минимальная толщина стенки и внутренний диаметр трубы, мм.

Условный минимальный диаметр для распределительных газопроводов принимают обычно равным 50 мм, а для ответвлений к потребителям - 25 мм. В условиях Якутии ответвление не менее 50 мм. Толщина стенки трубы для подземных газопроводов должна быть не менее 3 мм, а для надземных - не менее 2 мм. Толщина стенок труб для подводных переходов должна быть на 2 мм больше расчетной, но не менее 5 мм. Для их строительства следует использовать длинномерные сварные трубы. Соединение труб осуществляют сваркой. Качество сварных стыков должно контролироваться. Для наружных газопроводов фланцевые соединения, возможно, предусматривать в местах установки задвижек, кранов и другой арматуры. Для уплотнения применяют паронит, резину и другие материалы в соответствии со СНиП II-37-76. Резьбовые соединения допустимы при установке кранов, пробок и муфт на гидрозатворах и сборниках конденсата, на надземных вводах газопроводов низкого давления в местах установки отключающих устройств и для присоединения контрольно-измерительных приборов.

На внутренних газопроводах резьбовые и фланцевые соединения устраивают в местах установки арматуры, газовых приборов и другого оборудования. Кроме этого резьбовые соединения могут быть применены при монтаже газопроводов низкого и среднего давления из узлов, заготовленных на заводах строительно-монтажной организации. Разборные соединения газопроводов должны быть доступны для осмотра и ремонта.

Для строительства трубопроводов достаточно широко используют пластмассовые трубопроводы. Отечественная промышленность выпускает пластмассовые трубы (винипластовые и полиэтиленовые), которые используют для строительства заводских технологических трубопроводов, транспортирующих агрессивные продукты, в сельскохозяйственных оросительных и ирригационных системах и в некоторых других отраслях народного хозяйства. Для газоснабжения пластмассовые трубы применяют при строительстве на территории поселков и сельских населенных пунктов при малой насыщенности инженерными коммуникациями и малом числе ответвлений от газопровода. Применение полиэтиленовых труб допускают при давлении газа до 0, 3 Мпа, а винипластовых – при давлении до 54 кПа.

В результате научно-исследовательских и конструкторских работ изучены свойства и характеристики пластмассовых труб, разработаны способы их соединения и технология строительства.

Винипласт – это термически пластифицированный поливинилхлоридный полимер с добавлением стабилизаторов. Для промышленного производства используют непрерывный метод выдавливания на специальных прессах (способ непрерывной экструзии). Винипластовые трубы выпускают на давление 0, 25; 0, 6 и 1 Мпа с условными диаметрами 6-150 мм и длиной 5-8 м. Толщина стенок труб, применяемых для газоснабжения из винипласта, должна быть не менее 3 мм.

Полиэтилен – это высокомолекулярный продукт полимеризации этилена. Полиэтиленовые трубы также получают непрерывным выдавливанием на экструдерах. Трубы выпускают на давление 0, 25; 0, 6 и 1 Мпа с условными диаметрами 6-300 мм и длиной 6-12 м. Трубы диаметром 40 и 50 изготовляют длиной 25 м и поставляют свернутыми в бурты. Толщина стенок труб, применяемых для газоснабжения из полиэтилена высокой плотности, должна быть не менее 3 мм, а из полиэтилена низкой плотности – не менее 6 мм.

Основными достоинствами пластмассовых труб являются их высокая коррозионная стойкость, малая масса, легкая обработка труб и меньшее чем у стальных, гидравлическое сопротивление (примерно на 20%). Вместе с тем пластмассовые трубы характеризуются меньшей механической прочностью, чем стальные (предел прочности при растяжении для полиэтиленовых труб 10-40 Мпа, а для винипластовых – не менее 40 Мпа), меньшей температуростойкостью и старением (т. е. Ухудшением физико-механических характеристик со временем). Температурные пределы применимости полиэтиленовых труб составляют от –60 до +40 º С, а винипластовые от 0 до 45 º С. Из приведенных данных следует, что при строительстве газопроводов из пластмассовых труб следует строго соблюдать необходимый температурный режим, особенно при использовании винипластовых труб.

Газопроводы из винипластовых труб допускается прокладывать в районах, где температура грунта в зоне прокладки газопроводов не понижается ниже минус 5 º С. Для соединения полиэтиленовых труб применяют контактную сварку встык или в раструб. Соединяемые поверхности нагревают примерно до 200 º С, после чего нагревательный элемент удаляют, а концы труб сближают и осаживают под давлением. Неразъемные соединения полиэтиленовых труб со стальными осуществляют раструбно-контактным способом. Такой способ соединения применяют только для газопроводов низкого и среднего давления.

Соединения винипластовых труб между собой, а также со стальными трубами осуществляют раструбным способом на клею. Ответвления к пластмассовым газопроводам присоединяют с помощью стандартных фасонных частей, а также врезкой в стальные вставки, которые должны быть не более 1 м. Арматуру и конденсатосборники присоединяют также стальными вставками. Переходы газопроводов под железнодорожными и трамвайными путями, автомобильными дорогами, а также при пересечении сложных препятствий осуществляют из стальных труб.

2.3. Система газоснабжения села Арыктах.

При проектировании газопроводов применяются трубы, изготовленные в соответствии с требованиями стандартов или технических условий и отвечающие требованиям СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение».

Глубина заложения газопровода принята 1, 0 м до верха трубы.

На газопроводе через каждые 200 м предусматривается установка контрольно-измерительных пунктов (КИП) с выводами для замера электрического потенциала «трубопровод-земля».

Для возможности отключения отдельных участков газопровода, ГРП и сосредоточенных потребителей предусматривается установка задвижек в металлических шкафах.

В качестве отключающих устройств, приняты стальные задвижки ЗКЛ2-16.

Монтаж газопроводов должен выполняться специализированной монтажной организацией в соответствии с требованиями СНиП 3.05.02-88 «Газоснабжение» и «Правил безопасности в газовом хозяйстве».

Для снижения давления газа и подачи его по газопроводам низкого давления на индивидуально-бытовые нужды населения предусматривается строительство газорегуляторного пункта (ГРП).

2.3.1. Антикоррозионная защита газопроводов

Проектом предусмотрена пассивная защита подземного газопровода почвенной коррозии. Пассивный способ заключается в изоляции газопровода от контакта окружающим грунтом.

Противокоррозионная изоляция подземного газопровода принята весьма усиленная из полимерных, липких лент по ТУ 51456-75.

Надземный газопровод окрашивается лаком ПФ-170 за два раза по грунтовке.

Для повышения эффективности защиты газопровода от электрохимической защиты газопровода предусмотрена установка изолирующего фланцевого соединения (ИФС). ИФС устанавливаются на входе или выходе газопровода из земли после отключающего устройства по ходу газа.

Для контроля коррозионного состояния подземного газопровода предусмотрена установка контрольно-измерительных приборов (КИП).

2.4. Гидравлический расчет системы газоснабжения поселка Арыктах

В основе проектирования наружных сетей лежит гидравлический расчет газопроводов. При гидравлических расчетах встречаются два случая: в газопроводах низкого давления изменение удельного объема газа при его движении по газопроводу невелико (до 2%) и им пренебрегают; в газопроводах среднего и высокого давления оно существенно, и его необходимо учитывать.

Так как формулы для гидравлического расчета газопроводов довольно сложны, вместо них пользуются таблицами или номограммами, построенными по этим формулам.

Перепад давления в сети низкого давления определяется из условия, что давление перед ближайшим прибором не должно превышать максимально допустимой величины Р_max, а перед самым дальним прибором не должно быть меньше, минимально необходимого по условиям сжигания газа. Например, для природного газа

Δ Р= Р_max- Р_min=280-100=180 кгс/м². ()

Полученный перепад давления распределяется на перепад в уличной распределительной, дворовой и домовой сетях.

Давление газа перед приборами и расчетные перепады давления, кгс/м²

Производим предварительный расчет, то есть, подбираем диаметры для всех участков. Потери на местные сопротивления принимаем 10% от линейных потерь, тогда допустимые потери давления на трение составляет

Δ р_т=1000-(0, 1*1000)=900 Па.

Диаметры подбираем по номограмме. Полученные величины диаметров являются ориентировочными, поэтому их корректируем при составлении таблицы гидравлического расчета, добиваясь наиболее полного использования расчетного перепада.

Таблица 11