Практична робота № 11

Тема: Вибір обладнання газорегуляторного пункту

Мета: Оволодіти методикою підбору обладнання газорегуляторного пункту.

Міжпредметні зв'язки: природні та штучні гази, експлуатація устаткування і систем газопостачання, метрологія і стандартизація.

Методичне забезпечення: дидактичний матеріал.

Література:

1. Ионин А.А. Газоснабжение: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1989. - 439 с.

2. Скафтымов Н.А. Основы газоснабжения. - Л.: Недра, 1975. - 343 с.

3. Газопостачання. Част. 1. Газопостачання населених пунктів /під ред. Єніна П.М. - К.: КДТУБА, 1997. - 119 с.

4. Жила В.А. Газовые сети и установки: Учеб. Пособие для сред. Проф. образования /В.А. Жила, М.А. Ушаков, О.Н. Брюханов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 272 с.

5. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. К.: Госстрой Украины, 2001.-252 с.

6. ДСТУ 3336-96. Лічильники газу побутові. Загальні технічні вимоги. – К.: Держстандарт України, 1996. – 11 с.

7. ДСТУ Б А.2.4 – 1-95. Умовні позначення трубопроводів. – К.: Укрархбудінформ, 1996. – 13 с.

8. ДСТУ Б А.2.4.-8-95 (ГОСТ 21.205-93). Умовні позначення елементів санітарно-технічних систем. – К.: Укрархбудінформ, 1995. – 15 с.

ХІД РОБОТИ

1. Вхідний контроль.

2. Ознайомлення із завданням для практичної роботи.

3. Виконання розрахунку.

4. Захист практичної роботи.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОЇ РОБОТИ

1. Будова газорегуляторних пунктів або установок.

Газорегуляторні пункти й установки є автоматичними пристроями і виконують такі функції: знижують тиск газу; підтримують заданий тиск незалежно від змін витрати і його тиску перед ГРП; припиняють подачу газу при підвищенні або зниженні його тиску перед споживачами понад задані межі; очищають газ від механічних домішок. ГРП споруджують на розподільних мережах міст і населених пунктів, а також на території комунальних, промислових і інших підприємств.

ГРУ монтують безпосередньо в приміщеннях, де розташовані агрегати, що використовують газ.

Принципові технологічні схеми ГРП та ГРУ однакові (аналогічні).

ГРП розміщуються в окремих будинках або шафах.

На вході і на виході ГРП установлюють пристрої, що відключають не ближче 5 м і не далі 100 м.

У ГРП і ГРУ є таке устаткування:

1) Фільтр для очищення газу від механічних домішок;

2) Запобіжний запірний клапан, що автоматично відключає подачу газу споживачам у випадку виходу з ладу регулятора тиску газу;

3) Регулятор тиску, що знижує тиск газу й автоматично підтримує його на заданому рівні незалежно від витрати газу споживачами;

4) Запобіжно-скидний клапан, для скидання частини газу в атмосферу у випадку підвищення вихідного тиску;

5) Обвідний трубопровід (байпас), обладнаний двома засувками, котрі використовують як ручний регулятор тиску газу;

6) Пристрої, для відключення устаткування на ремонт;

7) Контрольно-вимірювальні прилади;

8) Вузол виміру витрати газу (якщо це необхідно).

Фільтри, що установлюють на ГРП, бувають двох типів: сітчасті та волосяні.

Сітчасті фільтри встановлюються на газопроводах із d ≤ 50 мм. Допустимий перепад тиску на матеріалі, що фільтрує газ - до 5 кПа.

Волосяні фільтри встановлюються на газопроводах із d ≥ 50 мм. Бувають двох типів: у литому чавунному корпусі й у сталевому зварному корпусі. Останні мають велику продуктивність. Допустимий перепад тиску на касеті - 10 кПа.

Для визначення ступеня засмічення фільтра вимірюють тиск до фільтра і після нього (перепад тиску). Він не повинний перевищувати допустимий, інакше відбудеться ушкодження фільтра.

Вихідний тиск контролюється двома клапанами: запірним (ЗЗК) і скидним (ЗСК). ЗЗК контролює верхню і нижню межу тиску газу, а ЗСК тільки верхній. ЗВК установлюється з метою запобігти спрацьовуванню ЗЗК при тимчасовому підвищенні тиску. ЗСК настроюється на менший тиск, чим ЗЗК (у тупикових мережах). ЗЗК спрацьовує тільки в аварійних ситуаціях, а тому в роботу включається вручну. ГРП можуть поєднуватися з пунктами виміру витрати газу, тобто на них можуть установлювати витратоміри.

Для виміру витрати газу застосовують прилади перемінного перепаду тиску (дросельні витратоміри), об'ємні ротаційні та турбінні лічильники.

2. Підбір обладнання ГРП або ГРУ.

2.1. Підбір газового фільтра.

У міському господарстві найбільше поширення отримали сітчасті і волосяні фільтри. Для забезпечення достатнього ступеня очищення обмежують швидкість газового потоку через фільтр, яка характеризується максимально допустимим перепадом тиску в касеті. Цей перепад не повинен перевищувати в процесі експлуатації, кПа: 5 для сітчастих і 10 для волосяних фільтрів, а після їх очищення або промивання, тобто на чистій касеті, відповідно 1,25 - 2,5 і 2,5 - 5. Для вимірювання перепаду тиску на працюючому фільтрі застосовують дифманометри, які приєднуються до штуцерів, що є в корпусі фільтра. При відсутності на фільтрі штуцерів їх приварюють до газопроводу перед фільтром і за ним.

Таблиця 1. Характеристика газових фільтрів

Тип фільтра	Dу, мм	Рвхід (не більше), МПа	Допустима пропускна здатність фільтра, м3/год при вхідному тиску Рвхід (не більше), МПа
0,05	0,1	0,2	0,3	0,6	1,2
ФС-25		1,6
ФС-40		1,6
ФС-50		0,6						-
ФСС-40		0,6						-
ФСС-50		0,6						-
ФВ-80		1,2
ФВ-100		1,2
ФВ-200		1,2
ФГ7-50-6		0,6						-
ФГ9-50-1,2		1,2
ФГ15-100-6		0,6						-
ФГ19-100-12		1,2
ФГ36-200-6		0,6						-
ФГ46-200-12		1,2
ФГ80-300-6		0,6						-
ФГ100-300-12		1,2

Примітка. Пропускна здатність фільтрів визначена при перепаді тиску: сіткові фільтри ФС – 2,5 кПа; волосяні ФВ і ФГ – 5,0 кПа (на ФГ-300 – 2,0 кПа).

Пропускну спроможність фільтра, м³/год, визначають за формулою:

, м³/год,

де Q_т - таблична пропускна спроможність фільтра, м³/год (приймається за таблицею1);

р - абсолютний тиск газу перед фільтром, кПа (приймається з гідравлічного розрахунку мережі високого або середнього тиску);

Δp - перепад тиску в фільтрі, кПа (рекомендується приймати його в межах 25 % від допустимого перепаду тиску);

Δр _т - табличний перепад тиску в фільтрі, кПа (див. таблицю 1);

р _т - табличне значення абсолютного тиску газу в фільтрі, при якому прийняте значення Q _т, кПа (див. таблицю 1);

ρ - гущина газу при тиску 101325 Па і температурі 0 ⁰С, кг/ м³.

Пропускна спроможність фільтра повинна дорівнювати або перевищувати витрати газу на ГРП або ГРУ. Підбір фільтра починають з діаметра рівного діаметру газопроводу, що підводить газ до ГРП, потім, у разі необхідності, його збільшують.

2.2. Підбір регулятора тиску

Регулятор тиску автоматично знижує тиск газу, що протікає через нього і підтримує його після себе постійним на заданому рівні незалежно від витрати газу і коливань тиску на вході.

У ГРП або ГРУ застосовують, як правило, регулятори статичного (пропорційного) типу. В даний час найбільше поширення отримали регулятори тиску типу РДУК і РДБК.

Пропускну спроможність регуляторів тиску визначають за наступними формулами:

- при швидкості витікання газу нижче критичної (p₂ /p₁ ³0,5)

/ , м³/год;

- при швидкості витікання газу вище критичної (p₂ / p₁ <0,5)

,м ³/год,

де індекс “ т ”- табличне значення параметра;

p₁ і p_т - абсолютний тиск газу перед регулятором тиску, кПа;

Q_р і Q_т - розрахункова пропускна спроможність регулятора тиску, м³/год;

Dp і Dp_т - втрати тиску газу в регуляторі тиску, кПа, що визначаються за формулами:

Dp=p₁ - p₂, кПа,

Dp_т=p_1т - p_2т, Па,

p₂ і p_2т - абсолютний тиск після регулятора тиску, кПа;

r - щільність газу при тиску 101325 Па і температурі газу 0 ⁰С, кг/м³.

Розрахункова пропускна спроможність регулятора тиску є максимально можливою при даному робочому перепаді тиску. Усталеність роботи регулятора тиску досягається за умови, що його завантаження не перевищує 85 % від максимальної витрати газу і складає не менше за 10 % від мінімальної витрати, тобто стійка робота регулятора тиску можлива при виконанні умови:

0,1 Q_р£ Q_грп Q_р,

де Q_грп - розрахункова витрата газу на ГРП або ГРУ, м ³/год.

Табличні значення вказаних величин приймаються по таблиці 2. Тиски в даній таблиці зазначені надлишкові.

Таблиця 2. Основні характеристики регуляторів тиску

Тип регулятора	Діаметр сідла	Тиск, кПа	Пропускна спроможність, м3/год при вхідному тиску,кПа
Вхідний не більш	Вихідний в межах
РД-32М			0,9-2,0
	або				-
	2,0-3,5			-	-
РД-50М			0,9-2,0				-
	або				-
	2,0-3,5			-	-
			-	-	-
РДУК2-50			0,5-60
60-600
РДУК2-100			0,5-60
60-600
РДУК2-100			0,5-60
60-600
РДУК2-200			0,5-60
60-600
РДУК2-200			0,5-60				-
60-600
РДБК-25			1-60
30-600
РДБК-50			1-60
30-600
РДБК-100			1-60
30-600
РДБК-100			1-60
30-600
РДС-80			0,5-600
РДС-100			0,5-600
РДС-150		600-1000	0,5-600				-
РДС-200		0,5-600				-
РДС-300		0,5-600			-	-

Примітки. 1. Вихідний тиск наведений для регуляторів: РД-32М і РД-50М при установці пружини для мережного або скрапленого газу, РДУК2Н і РДБК1 в чисельнику, Рдук2В і РДБК1П в знаменнику.

2. Пропускна спроможність приведена при вихідному тиску, кПа: для регуляторів РДУК2В, РДБК1П і клапанів регулюючих 60, для інших менше 5.

Абсолютний тиск газу перед регулятором тиску, p₁, кПа, приймається з гідравлічного розрахунку ввідного газопроводу.

Абсолютний тиск газу після регулятора тиску, p₂, кПа визначається із врахуванням вимог споживача. Для житлових будинків приймається рівним 103кПа.

2.3 Підбір запобіжних клапанів

Відповідно до правил безпеки в газовому господарстві на кожному ГРП або ГРУ необхідно встановлювати два запобіжних клапани - один запірний, інший скидний.

Запірний клапан (ЗЗК) встановлюється до регулятора по ходу газу і настроюється на попередньо допустиме підвищення і допустиме пониження тиску газу за регулятором. Запірний клапан призначений для автоматичного відключення газу перед регулятором у разі різкого підвищення або пониження тиску газу за регулятором вище встановлених меж.

Скидний клапан (ЗСК) призначений для запобігання спрацюванню запірного клапана при незначному підвищенні тиску газу за регулятором.. Настройку скидного клапана проводять таким чином, щоб він починав скидати газ в атмосферу уразі перевищення тиску в газопроводі, що підтримується регулятором і менше, ніж тиск, на який настроєний запірний клапан.

У відповідності з ДБН В.2.5-20-2001, ЗСК повинен бути настроєним на відкриття при перевищенні встановленого максимального робочого тиску не більш ніж на 15%, а ЗЗК настроюють на спрацювання при тиску, що перевищує на 25% максимальний допустимий робочий тиск газу в газопроводі за регулятором.

Верхня межа настройки ЗЗК визначається за формулою (для тупикових газових мереж):

, кПа

де p_2над - робочий (надлишковий) тиск газу після регулятора тиску, кПа.

Значення верхньої межі настроювання ЗСК визначається за формулою (для тупикових газових мереж):

, кПа

Для кільцевих газових мереж межі настроювання приймаються:

- для ЗЗК

, кПа;

- для ЗСК

, кПа.

Нижня межа настроювання ЗЗК вибирається з умови запобігання проскакування полум'я. Для мереж низького тиску, які забезпечують газом житлові будівлі, ця межа приймається рівною 300 Па.

Діаметр умовного проходу ЗЗК приймається, як правило, рівним діаметру умовного проходу регулятора тиску, а вибрана межа настроювання повинна забезпечувати безпечну роботу пальників, тобто підібраний ЗЗК підходить, якщо ПЗК p_max входить у його межі настроювання.

Основні характеристики запобіжних клапанів приведені в таблицях 3 і 4.

Таблиця 3. Технічна характеристика запобіжно-запорних клапанів (ЗЗК)

Тип клапана	Dу, мм	Рвхід (не більше), МПа	Діапазон настроювання тиску, що контролюється, МПа
нижня межа	верхня межа
ПКН-50		1,2	0,0003-0,003	0,002-0,06
ПКН-100		1,2	0,0003-0,003	0,002-0,06
ПКН-200		1,2	0,0003-0,003	0,002-0,06
ПКВ-50		1,2	0,0003-0,003	0,03-0,6
ПКВ-100		1,2	0,0003-0,003	0,03-0,6
ПКВ-200		1,2	0,0003-0,003	0,03-0,6
ПКК-40МН		0,6	-	0,0015-0,005
ПКК-40МС		0,6	-	0,005-0,06

 

Таблиця 4. Технічна характеристика запобіжно-скидних клапанів (ЗСК)

Тип клапана	Dу, мм	Рвхід, МПа	Діапазон настроювання, МПа	Тип клапана	Dу, мм	Рвхід, МПа	Діапазон настроювання, МПа
ПСК-50Н		0,123	0,001-0,005	ПСК-50С/0,5		0,125	0,02-0,05
ПСК-50С		0,123	0,02-0,05	ПСК-50С/1,25		0,125	0,05-0,12
ПСК-50В		0,123	0,05-0,12	П117		0,15	0,02-0,15
ПСК-50Н/0,05		0,123	0,002-0,005

 

Необхідна кількість газу, що підлягає скиданню запобіжним скидним клапаном, при наявності перед регулятором тиску ЗЗК, визначається за формулою

,м³/год,

де Q_р - розрахункова пропускна спроможність регулятора тиску, м³/год.

Дійсна пропускна спроможність мембранно-пружинних ЗСК визначається за формулою

, м³/год,

де Q_d - дійсна пропускна спроможність ЗСК, м³/год;

a - коефіцієнт витрати (вказується в паспорті);

B - коефіцієнт, що залежить від відношення абсолютних тисків після клапана і до нього (приймається за таблицею 5);

F - площа перетину сідла, рівна найменшій площі перетину в проточній частині, мм²;

r₀ - густина газу при нормальних умовах, кг/ м³;

р_вх - абсолютний вхідний тиск в ЗСК, кПа;

Dp - перепад тиску на клапані, кПа (приймається рівним до різниці вхідного і вихідного тиску).

Таблиця 5. Коефіцієнти В для газів з показником адіабати 1,3

	В		В		В		В
0,08	0,492	0,36	0,590	0,56	0,711	0,72	0,826
0,12	0,503	0,4	0,609	0,58	0,726	0,76	0,852
0,16	0,515	0,44	0,630	0,6	0,741	0,8	0,878
0,2	0,527	0,48	0,654	0,62	0,756	0,84	0,904
0,24	0,541	0,5	0,667	0,64	0,770	0,88	0,929
0,28	0,556	0,52	0,681	0,66	0,784	0,92	0,953
0,32	0,572	0,54	0,506	0,68	0,798	0,96	0,977

 

Для запобіжного скидного клапана ЗСК-50 площа сідла дорівнює F= 1960 мм², коефіцієнт витрати для клапанів з направляючими ребрами дорівнює a = 0,3, для клапанів без ребер a = 0,6. Підібраний ЗСК підходить, якщо входить у його межі настроювання, а .

2.4 Визначення діаметра обвідного трубопроводу

Обвідний трубопровід (байпас) влаштовується для постачання через нього газом споживачів на час ревізії і ремонту обладнання, яке змонтовано на основній (робочій) лінії. Щоб забезпечити регулювання тиску газу при роботі ГРП або ГРУ без регулятора, на байпасі повинні послідовно встановлюватися два пристрої, що відключають (крана або засувки в залежності від діаметра байпаса). Між пристроями, що відключають розміщується продувний трубопровід, а також манометр. На продувному трубопроводі встановлюється кран.

Діаметр обвідного трубопроводу повинен бути не менше за діаметр сідла клапана регулятора тиску газу і вибирається з сортаменту труб (див. таблицю 6).

При діаметрі байпаса менше за 50 мм встановлюються крани, а при діаметрі більше за 50 мм - засувки. Тип пристроїв, що відключають можна приймати за таблицею 7.

Для ГРП і ГРУ з вхідним тиском газу понад 0,6 МПа пропускною спроможністю більше за 5000 м³/год замість байпаса потрібно передбачати пристрій додаткової резервної лінії регулювання.

Таблиця 6. Труба сталева електрозварна прямошовна ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80 (газопроводи середнього і високого тисків).

Зовнішній діаметр, мм	Товщина стінки, мм	Маса 1 м, кг	Зовнішній діаметр, мм	Товщина стінки, мм	Маса 1 м, кг
	2,0/3,0	1,48/2,15		3,0/3,0	9,62/9,62
	2,0/3,0	1,78/2,59		3,0/3,0	11,54/11,54
	2,0/3,0	2,12/3,11		4,5/6,0	23,8/31,52
	2,0/3,0	2,71/4,0		5,0/7,0	39,51/49,52
	2,0/3,0	3,65/5,4		5,0/8,0	39,46/62,54
	2,0/3,0	4,29/6,36		7,0/9,0	63,87/81,68
	2,0/3,0	6,87/8,21		7,0/9,0	72,33/92,56

Таблиця 7. Характеристика запірної арматури.

 

Найменування	Шифр	Ру, кПа	Dу, мм	Довжина, мм	Висота, мм	Маса, кг
Пробковий пружинний муфтовий	11Б12бк	0,1				0,25
			0,37
Пробковий натяжний газовий муфтовий	11ч3бк					0,9
			1,37
			3,4
			5,7
			8,65
Кульковий сальниковий муфтовий	11ч38п1					0,85
			1,3
			1,7
			2,5
			3,65
			6,15
			8,85
			13,0
Кульковий муфтовий	11Б24п					0,2
			0,36
			0,6
			0,94
			1,44
			2,0
Пробковий фланцевий зі змазуванням	КС
Пробковий сальниковий муфтовий зі змазуванням	11ч6бкП					0,65
			1,1
			1,85
			3,6
			6,5
Пробковий сальниковий фланцевий	11ч8бк					3,4
			7,3
			10,6
			16,75
			21,95
			28,8
Триходовий натяжний муфтовий з фланцем для контрольного манометра	14М1					0,26
Засувки
Клинова з невисувним шпинделем фланцева	30ч47бк4	0,6
Те ж, з висувним шпинделем фланцева	30с41нж (ЗКЛ2-16)	1,6
Те ж, з ручною конічною передачею	30с541нж (ЗКЛ2-16)	1,6
Те ж, з дом у вибухозахищеному	30с941нж (ЗКЛПЭ-16)	1,6
Паралельна з висувним шпинделем фланцева	30ч7бк	0,4

Примітка. Крани 11ч6бк, 11ч8бк і 14М1 призначені для рідких середовищ. Їх застосування на газопроводах допускається тільки після додаткового притирання ущільнюючих поверхонь і випробування на міцність і щільність.

2.6 Підбір лічильника для вузла виміру витрати газу.

Для обліку газу у великих споживачів (комунально-побутових, сільськогосподарських, промислових підприємств, джерел централізованого теплопостачання, газорегуляторних пунктів тощо) можуть використовуватись:

1) лічильники газу:

а) об’ємні типу G;

б) ротаційні і турбінні типу СГ, РГ, ЛВГ;

2) витратомірні комплекси на базі звужувальних пристроїв (як правило, на газопроводах встановлюють діафрагми); замість діафрагм можна встановлювати лічильники газу, що мають електричний вихід.

Останнім часом широко почали застосовувати системи автоматизованого обліку газу, які мають можливість перетворювати кількість газу в частотний сигнал з наступною передачею на диспетчерський пункт.

Для вимірювання кількості газу у відповідності з вимогами нормативних документів у споживача повинні бути встановлені прилади з класом точності 1,0 (максимальне значення відносної похибки виміру в робочому діапазоні не перевищує 1,0 %). У разі використання витратомірних комплексів сумарна похибка вимірювання не повинна бути більшою, ніж 5,0%.

Таблиця 8. Основні технічні дані лічильників СГ

Найменування параметра	Один. виміру	Типорозмір лічильника СГ
СГ-80	СГ-100	СГ-150	СГ-200
1. Номінальна витрата	м3/год.
2. Максимальна витрата	м3/год.
3. Мінімальна витрата	м3/год.
4. Діапазон робочого надлишкового тиску	МПа	0,1-100
5. Границі допустимої похибки виміру:	% %
6. Кількість розрядів відлікового механізму	один.
7. Діаметр умовного проходу газопроводу	мм
8. Умови експлуатації: - температура - відносна вологість	0С %	-60 - +60
9. Габаритні розміри	мм	240×341×366	300×368×394	450×438×463	600×510×534
10. Маса	кг	20-39	28-49	50-100	70-170

 

Таблиця 9. Основні технічні дані лічильників РГ

Найменування параметра	Один. виміру	Типорозмір лічильника СГ
РГ-40	РГ-100	РГ-50	РГ-400	РГ-600	ГР-1000
1. Максимальна витрата в робочих умовах	м3/год.
2. Мінімальна витрата	м3/год.
3. Максимальне значення надлишкового тиску	МПа	0,1
4. Границі допустимої похибки виміру:	% %
5. Кількість розрядів відлікового механізму	один.
6. Діаметр умовного проходу газопроводу	мм
7. Умови експлуатації: - температура - відносна вологість	0С %	+5 - +50
9. Габаритні розміри	мм	260× 152×	240× 240×	425× 380×	530× 380×	680× 470×	710× 548×
10. Маса	кг	12,0	28,5	75,0	90,0	145,0	205,0

 

Таблиця 10. Основні технічні дані лічильників ЛВГ

Найменування параметра	Один. виміру	Типорозмір лічильника СГ
СГ-80	СГ-100	СГ-150	СГ-200
1. Номінальна витрата	м3/год.
2. Максимальна витрата	м3/год.
3. Мінімальна витрата	м3/год.
4. Діапазон робочого надлишкового тиску	МПа	0,1-10,0
5. Границі допустимої похибки виміру:	% %
6. Кількість розрядів відлікового механізму	один.
7. Вихідний сигнал	мА	0-5; 4-20
8. Живлення: а) напруга б) частота	В Гц
9. Спожив. потужність	ВА
10. Діаметр умовного проходу газопроводу	мм
11. Умови експлуатації: а) температура - лічильник ЛГ - блок ПЧС б) відносна вологість - лічильник ЛГ - блок ПЧС	0С     %	-60 - +60 +5 - +50
12. Габаритні розміри а) лічильника ЛГ б) блоку ПЧС	мм	240×341×366 160×80×350	300×368×394 160×80×350	450×438×463 160×80×350	600×510×534 160×80×350
13. Маса	кг	25-44	33-54	55-105	75-175