Газоснабжение: сети, оборудование и гидравлический расчёт

1.

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ
Расширенный учебный материал
по А. А. Ионину «Газоснабжение» и СН РК 4.03-01-2011
Учебная презентация • Ионин + СН РК 4.03-01-2011

2.

Содержание
Логика от источника газа до потребителя и расчёта сети
• Физические свойства и требования к газовому топливу.
• Системы газоснабжения населённых пунктов и потребителей.
• Газораспределительные сети: тупиковые, кольцевые и смешанные схемы.
• Категории давления и элементы сети.
• ГРС, ГРП, ГРПБ, ГРПШ, ГРУ и оборудование ПРГ.
• Гидравлический расчёт и режимы работы сети.
• Газогорелочные устройства и использование газа.
• Надёжность, безопасность, эксплуатация и контроль знаний.
По тематике учебника Ионина; нормативные требования — СН РК 4.03-01-2011

3.

Часть I
Основы газоснабжения и свойства газового топлива

4.

1. Газ как топливо
Расширение по тематике учебника Ионина
• Ионин начинает рассмотрение газоснабжения с основ газового топлива и его использования.
• Для инженерного расчёта важны свойства газа, влияющие на расход, давление, движение по
трубопроводу и процессы горения.
• При проектировании системы необходимо учитывать режим потребления и требуемые
параметры газа у потребителя.
• Газоснабжение объединяет транспорт газа, распределение, регулирование давления и его
конечное использование.
Источник: Ионин А. А., «Газоснабжение», 5-е изд., 2012; описание издательства Лань

5.

2. Система газоснабжения
От источника до газоиспользующего оборудования
• Источник газа → распределительная сеть → пункт редуцирования → сеть газопотребления →
газоиспользующее оборудование.
• Сеть газораспределения включает наружные газопроводы, вводы, сооружения и устройства.
• Сеть газопотребления охватывает участок от места присоединения к распределительной сети до
газоиспользующего оборудования.
• ПРГ снижает давление и поддерживает его в заданных пределах.
• Главная задача системы — обеспечить потребителя газом требуемых параметров и расхода при
безопасной эксплуатации.
СН РК 4.03-01-2011, определения и общие требования

6.

3. Потребление газа
Почему режим потребления важен для проектирования
• В проекте учитываются перспективные балансы газопотребления.
• Выбор схемы сети зависит от объёма, структуры и плотности газопотребления.
• Необходимо учитывать размещение жилых и производственных зон и источников газоснабжения.
• Ионин рассматривает режимы работы газовых сетей и оборудования как основу для расчётных
решений.
• Изменение расхода влияет на режимы давления и работу оборудования сети.
СН РК 4.03-01-2011, п. 5.1.2–5.1.4; Ионин — режимы работы сетей

7.

Часть II
Газовые сети и схемы распределения

8.

4. Схемы газовых сетей
Тупиковая, кольцевая и смешанная схемы
• Тупиковая схема — газ движется к конечным участкам сети по одному основному направлению.
• Кольцевая схема создаёт альтернативные направления движения газа и повышает гибкость режима.
• Смешанная схема объединяет кольцевые и тупиковые участки.
• Выбор схемы выполняют по структуре и плотности потребления, планировке территории, источникам
газа и требованиям надёжности.
• При проектировании решение должно быть экономически обоснованным и безопасным.
Ионин — проектирование и расчёт городских сетей; СН РК 4.03-01-2011, п. 5.1.4

9.

5. Категории давления
Давление как основной параметр распределительной системы
• Газопроводы распределительной системы подразделяются по категориям давления.
• Категория выбирается с учётом назначения участка сети и требований к подаче газа.
• Пункты редуцирования обеспечивают переход между требуемыми уровнями давления.
• При расчёте необходимо проверять давление в характерных узлах и у конечных потребителей.
• СН РК требует выполнять гидравлический расчёт газопроводов в составе проектной документации.
СН РК 4.03-01-2011, п. 5.1.2 и требования к распределительным сетям

10.

6. Наружные газопроводы
Материалы, прокладка и пересечения
• Для подземных газопроводов применяются полиэтиленовые и стальные трубы; для наземных и надземных —
стальные.
• Для металлических газопроводов предусматривается защита от коррозии.
• Основным способом прокладки наружных газопроводов является подземный, с установленными нормой
исключениями.
• При пересечениях автомобильных и железных дорог предусматриваются специальные защитные решения,
включая футляры.
• При вводе газопровода в здание также учитываются требования к защите и герметичности.
СН РК 4.03-01-2011, разделы 5.2–5.3

11.

Часть III
ГРП и оборудование пунктов редуцирования

12.

7. Пункты редуцирования газа
ГРП, ГРПБ, ГРПШ и ГРУ
• ПРГ предназначен для снижения давления и поддержания его в заданных пределах.
• Основные виды: ГРП, ГРПБ, ГРПШ и ГРУ.
• Количество линий редуцирования определяется требуемой пропускной способностью, количеством и
давлением выходных газопроводов и назначением ПРГ.
• Размещение ГРП выбирается с учётом вида газопотребления и требований безопасности.
• ГРУ устанавливается непосредственно в помещениях с газоиспользующим оборудованием при соблюдении
условий нормы.
СН РК 4.03-01-2011, раздел 6

13.

8. Оборудование ГРП
Что происходит внутри пункта редуцирования
• Фильтр очищает поток от механических примесей и позволяет контролировать перепад давления.
• Регулятор давления поддерживает заданный режим на выходе.
• ПЗК и/или контрольный регулятор-монитор участвуют в защите от недопустимых режимов.
• Запорная арматура обеспечивает отключение участков оборудования.
• КИП контролируют основные параметры; при необходимости предусматриваются узел учёта и ПСК.
• Защитные устройства должны автоматически ограничивать повышение давления или прекращать подачу при
опасных изменениях.
СН РК 4.03-01-2011, пп. 6.2.1–6.2.7

14.

9. Линия редуцирования
Упрощённая логика работы
• Входной газ → фильтрация → регулирование давления → контроль и защита → выходной газопровод.
• При наличии резервной линии или байпаса должна сохраняться возможность настройки и проверки
оборудования без нарушения заданного режима у потребителя — в предусмотренных нормой условиях.
• Параметры настройки редукционной, предохранительной и защитной арматуры должны
соответствовать проектному рабочему диапазону.
• Состояние фильтра оценивается по перепаду давления.
СН РК 4.03-01-2011, пп. 6.2.3–6.2.6

15.

Часть IV
Гидравлический расчёт по тематике Ионина

16.

10. Зачем нужен гидравлический расчёт
Одна из центральных расчётных тем Ионина
• Гидравлический расчёт определяет рабочие параметры сети при заданных расходах, давлениях и
характеристиках газопроводов.
• Для каждого расчётного участка задаются длина, диаметр, расход и другие необходимые исходные
параметры.
• Определяются потери давления и проверяется возможность обеспечить требуемый режим у потребителей.
• Расчёт связан с выбором диаметров и схемы сети.
• СН РК 4.03-01-2011 прямо включает гидравлический расчёт газопроводов в проектную документацию.
Ионин — системный гидравлический расчёт сетей; СН РК, п. 5.1.2

17.

11. Алгоритм учебного расчёта
Удобная последовательность для курсовой и защиты
• 1) Определить схему сети и расчётные участки.
• 2) Собрать расчётные расходы потребителей и перспективный баланс.
• 3) Задать исходные давления и выбрать предварительные диаметры.
• 4) Выполнить гидравлический расчёт участков и определить потери давления.
• 5) Проверить давление в узлах и у наиболее удалённых потребителей.
• 6) При необходимости скорректировать диаметры, схему или параметры регулирования и повторить
расчёт.
Учебная схема алгоритма по тематике Ионина; конкретные формулы и коэффициенты берутся из соответствующего раздела учебника

18.

12. Надёжность газовых сетей
Связь схемы, расчёта и эксплуатации
• Надёжность зависит от схемы сети, резервирования, технического состояния оборудования и способности
поддерживать требуемые режимы.
• Кольцевание может дать альтернативные направления подачи, но не отменяет расчёт и проверку аварийных
режимов.
• Газопроводы должны сохранять прочность, устойчивость и герметичность в течение предполагаемого срока
службы.
• Эксплуатация включает техническое обслуживание и ремонт по эксплуатационной документации.
• Проектирование должно учитывать опасности и риски аварий и связанных с ними воздействий.
СН РК 4.03-01-2011, пп. 5.1.3, 5.1.5 и др.; Ионин — надёжность сетей

19.

Часть V
Газогорелочное оборудование и использование газа

20.

13. Использование газа
Газогорелочные устройства и эффективность
• В учебнике Ионина рассматриваются основы теории сжигания газа.
• Отдельно рассматриваются газогорелочные устройства и задачи их расчёта.
• Эффективность использования газа связана с правильным процессом горения и соответствием
оборудования режиму работы.
• Рассматривается экономное использование газа для отопления котлов и промышленных печей.
• Таким образом, газоснабжение заканчивается не на трубе: важна корректная работа
газоиспользующего оборудования.
Ионин А. А., «Газоснабжение», описание учебника издательством Лань

21.

14. Внутренние газопроводы
Газопотребление внутри зданий
• Внутренние газопроводы выполняются из материалов, допускаемых нормативными требованиями.
• Соединения должны обеспечивать требуемую герметичность; разъёмные соединения допускаются в
предусмотренных местах.
• Скрытая прокладка требует специальных решений по защите от коррозии, вентиляции и доступу для
обслуживания.
• Скрытая прокладка газопроводов СУГ не допускается.
• Для ряда помещений предусматриваются системы контроля загазованности и автоматического отключения
газа.
СН РК 4.03-01-2011, раздел 7

22.

15. Безопасность
Главный принцип системы газоснабжения
• Строительство, реконструкция и эксплуатация должны выполняться в соответствии с утверждённым
проектом и требованиями безопасности.
• Проектирование учитывает риск аварий, чрезвычайных ситуаций и воздействий на людей, имущество и
окружающую среду.
• Сети оснащаются запорной и регулирующей арматурой, предохранительными устройствами,
автоматикой и средствами измерения.
• Целостность труб и защитных покрытий должна сохраняться при строительстве.
• Безопасность обеспечивается комплексом: правильный проект + расчёт + оборудование + монтаж +
эксплуатация.
СН РК 4.03-01-2011, раздел 5 и требования к ПРГ

23.

16. Что важно знать по Ионину
Короткий конспект перед защитой
• Основы проектирования городских и промышленных систем газоснабжения.
• Режимы работы газовых сетей и оборудования.
• Методики расчёта отдельных задач.
• Гидравлический расчёт сетей и вопросы надёжности.
• Основы теории сжигания газа.
• Газогорелочные устройства и их расчёт.
• Экономное использование газа для отопления котлов и промышленных печей.
Ионин А. А. «Газоснабжение», 5-е изд., 2012, 448 с.

24.

17. Что важно знать по СН РК
Нормативный минимум
• Определения и состав сетей газораспределения и газопотребления.
• Общие цели и требования безопасности.
• Проектирование: баланс газопотребления, гидравлический расчёт, инженерные изыскания, анализ рисков.
• Наружные газопроводы: материалы, прокладка, пересечения и защитные футляры.
• ПРГ: размещение, линии редуцирования, фильтры, регуляторы, ПЗК/мониторы, КИП и защита.
• Внутренние газопроводы и требования к контролю загазованности.
СН РК 4.03-01-2011

25.

18. Видео и дополнительные материалы
• Видео по гидравлическому расчёту газопроводов — полезно для расчётной части.
• Для подготовки также полезно искать лекции по темам: ПРГ/ГРП, газораспределительные сети,
гидравлический расчёт и газогорелочные устройства.
• Материал видео следует сверять с учебником и действующими нормативными требованиями.
YouTube: Гидравлический расчет газопроводов
Видео: YouTube; ссылка встроена в слайд

26.

19. Контрольные вопросы
Можно использовать для устной защиты
• 1. Из каких основных звеньев состоит система газоснабжения?
• 2. Чем отличается сеть газораспределения от сети газопотребления?
• 3. Для чего нужен ПРГ?
• 4. Чем отличаются ГРП, ГРПБ, ГРПШ и ГРУ?
• 5. Как выбирается схема газораспределительной сети?
• 6. Для чего выполняется гидравлический расчёт?
• 7. Какие элементы входят в оснащение ПРГ?
• 8. Какие требования предъявляются к безопасности и надёжности сети?
Вопросы составлены по тематике Ионина и СН РК

27.

20. Источники
Что использовано
• Ионин А. А. «Газоснабжение». 5-е изд., стер. — СПб.: Лань, 2012. — 448 с., ISBN 978-5-8114-1286-0.
• СН РК 4.03-01-2011 «Газораспределительные системы» — загруженный пользователем нормативный документ.
• Описание учебника Ионина на сайте издательства Лань: основы проектирования, расчёта и эксплуатации; режимы
сетей; гидравлический расчёт и надёжность; горение и газогорелочные устройства.
• Важно: для практического проектирования необходимо использовать актуальную редакцию действующих
нормативных документов.
Лань: https://lanbook.com/catalog/stroitelstvo-i-arkhitektura/gazosnabzhenie-56147006/