Сооружение газораспределительного пункта. Определение пропускной способности регуляторов давления

     Однониточные и многониточные ГРП. Многониточная схема подключения, подразумевает под собой ГРП, оборудованный несколькими параллельно подключенными линиями редуцирования. Характерным при такой схеме подключения является то, что подача газа осуществляется из одного разветвляющегося по всем параллельно работающим линиям редуцирования газопровода, в то же время выходы этих ниток объединены в один коллектор.

   Такая схема подключения служит для повышения надежности и производительности газоснабжения. Применяется на наиболее значимых ГРП, например на ГРП высокого давления, которые «питают» систему промышленных потребителей и сеть ГРП. А однониточное ГРП — соответственно оборудовано одной линией редуцирования, возможно и многоступенчатой.

      Тупиковые и закольцованные ГРП. 

   Для увеличения надежности газоснабжения потребителей газа применяется схема газоснабжения от объединенных между собой двух и более ГРП через газораспределительные сети по выходному давлению в «кольцо». При этом, чем больше газорегуляторных пунктов находится в «кольце», тем надежнее, считается,

 

система газоснабжения. Чтобы легче  было понять, как это работает приведу  пример: есть район города с бытовыми потребителями, который нужно снабдить природным газом. По расчетным данным на этот район можно поставить либо один ГРП, с большой пропускной способностью либо два поменьше обеспечивающих суммарно ту же производительность, но расставить в разных частях газифицируемого района. Если есть возможность — устанавливается 2 (или более) и их выходные газовые сети по газоснабжению потребителя объединяются в одну. При такой схеме, если выйдет из строя один из ГРП — нагрузка в газовых сетях ляжет на исправный газорегуляторный пункт (точнее на все включенные в «кольцо», по принципу: на близрасположенные — больше, на дальние меньше) и, что самое главное — подача газа потребителю не прекратится. Конечно, если один из ГРП выключится из работы во время пиковых нагрузок на систему газораспределения, например по утрам, когда большинство людей просыпается и готовит еду перед работой, а кольцо включает в себя всего 2 или 3 газорегуляторных пункта — давление у конечного потребителя может заметно уменьшиться, что может быть визуально зафиксировано на величине языков пламени работающей газовой плиты, однако в данном случае любой потребитель может просигнализировать об этом в аварийную газовую службу,

бригада которой примет экстренные меры по восстановлению нормального режима газоснабжения. Также, на закольцованных ГРП легче проводить техническое обслуживания, так как легче регулировать подачу газа через байпас. Кольца ГРП бывают высокого, среднего и низкого давления.

   Бывает нецелесообразно осуществлять газоснабжение потребителя более чем от одного ГРП (например газоснабжение мелкого населенного пункта). В таких случаях схема газоснабжения от ГРП называется «тупиковой».

      ГРП с резервной линией (ниткой) редуцирования и без. 

   Характерным для ГРП, оборудованных резервной линией, является наличие дублирующей нитки редуцирования с комплектом оборудования, которая не работает одновременно (в отличие от многониточных), а включается в случае аварийного прекращения подачи газа через основную. Это достигается путем настройки на резервной линии предохранительно-запорного клапана на закрытие при более

 

 высоком давлении, а рабочее давление регулятора  на более низкое. Таким образом,  в случае завышения выходного  давления по вине регулятора  основной нитки — запорный клапан на ней отсекает поступление газа потребителю через этот регулятор. Выходное давление газа по мере расхода постепенно понижается и достигает рабочего выходного давления регулятора резервной линии (обычно установленного ниже на 10% чем на основной линии) и поддерживается на этом уровне резервным регулятором. Обычно такая схема применяется в ГРП, снабжающих потребителя газом по «тупиковой» схеме газоснабжения для повышения надежности и обеспечения бесперебойной подачи газа.

    Шкафные ГРП изготавливаются в виде металлического шкафа и устанавливаются на отдельных несгораемых опорах при давлении газа более 0,6МПа. Если давление газа составляет менее 0,6 МПа. Шкафы можно крепить к глухим (без проемов) огнестойким стенам газифицированных зданий. Помимо этого, отличие ГРП от ШРП состоит в том, что первый (газорегуляторный пункт) является отапливаемым капитальным зданием, но менее компактным.

     Также современные газорегуляторные пункты оборудованы системой телеметрии, в отличие от ШРП. На сегодняшний день нетрудно купить ГРП или ШРП уже готовый, или сделать под заказ.

     Также для эксплуатации газорегуляторного пункта необходимо вести соответствующую документацию (см. таблицу 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

3. Определение пропускной способности РДГ

    Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения осуществляют с помощью регуляторов давления газа (РДГ), которые автоматически поддерживают постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. При регулировании давления происходит снижение начального более высокого давления на конечное давление, более низкое.    Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

      В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой

точки в газопроводе) регуляторы давления газа (РДГ) разделяют на регуляторы

давления газа до себя и после себя. В ГРП (ГРУ) применяют только регуляторы давления газа после себя.

      Автоматический регулятор давления газа (РДГ) состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы задатчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа, проходящего через регулятор давления газа (РДГ), либо энергия среды от внешнего источника электрическая, сжатого воздуха, гидравлическая).

        Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора давления газа, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Такие регуляторы давления газа (РДГ) называются регуляторами давления прямого действия. Для достижения необходимой точности регулирования и увеличения перестановочного усилия между чувствительным элементом и регулирующим органом может устанавливаться усилитель командный прибор (иногда называемый пилотом). Измеритель управляет

 

 

 усилителем, в котором за счет постороннего воздействия (энергии рабочей среды) создается усилие. 
  Так как в регулирующих органах регуляторов давления происходит росселирование газа, то их иногда называют дросселирующими.

    В связи с тем, что регулятор давления газа предназначен для поддержания постоянного давления в заданной точке газовой сети, то всегда необходимо рассматривать систему автоматического регулирования в целом «регулятор и объект регулирования (газовая сеть)». Принцип работы регуляторов давления газа (РДГ) основан на регулировании по отклонению регулируемого давления. Разность между требуемым и фактическим значениями регулируемого давления называется рассогласованием. Оно может возникать вследствие различных возбуждений либо в газовой сети из-за разности между притоком газа в нее и отбором газа, либо из-за изменения входного (до регулятора) давления газа.

     Правильный подбор регуляторов давления газа должен обеспечить устойчивость системы регулятор - газовая сеть, т.е.способность ее возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения возмущения.

    Рассмотрим  пример: Регулятор давления газа 

    Технические характеристики

Регулируемая среда: Сжиженный углеводородный газ по ГОСТ 20448-90.

Диапазон входного давления: 0,07–1,6 МПа.

Диапазон настройки  выходного давления: 2–3,6 кПа.

Максимальная пропускная способность, не менее: 1,2 м³/ч.

Рабочая температура  окружающей среды: от −30 до +45⁰C.

Масса: 0,28 кг.

     Устройство и принцип работы (см. рис. 2)

     Под действием пружины (13) регулятор давления в исходном положении открыт. Через входной штуцер (4) и дроссельный зазор между ним и запорно-регулирующим органом (штоком (7)) газ поступает в подмембранную полость корпуса, воздействует своим давлением на чувствительный элемент мембрану (9) и через выходное отверстие корпуса поступает к горелкам газового аппарата (к потребителю).

 

   При повышении входного давления или уменьшении расхода через расходный штуцер корпуса давление в полости корпуса увеличивается и поднимает вверх

 чувствительный элемент  мембрану (9), которая через шток (8), жестко соединенный с мембраной,  поворачивает запорно-регулирующий  орган (шток (7)) вокруг оси (5), вставленной  в стойку (6). Дроссельная щель  между входным штуцером и запорно-регулирующим органом уменьшается, и повышение давления прекращается.

     Поток газа при движении через дроссельный орган преодолевает гидравлические сопротивления, в результате чего уменьшается его статическое давление. Потери давления возникают в результате трения, неоднократного изменения направления движения и вследствие сужения потока при проходе через седло клапана. При небольшом перепаде давления на клапане изменением плотности газа можно пренебречь и рассматривать его как несжимаемую жидкость. В этом случае перепад давлений полностью определяется гидравлическим сопротивлением дроссельного

 органа, а коэффициент  гидравлического сопротивления  открытого клапана данной конструкции  при турбулентном режиме является  величиной постоянной. Если перепад давления значительный, то следует учитывать изменение плотности газа.

С уменьшением давления объем газа будет увеличиваться  и на его проталкивание необходимо затрачивать дополнительную энергию. С изменением давления изменится  также температура газа, что приведет к теплообмену между потоком газа и ограничивающими его стенками. Таким образом, движение газа через дроссельный орган представляет весьма сложный физический процесс, и при расчете пропускной способности клапанов приходится исходить из упрощенной физической модели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Коэффициент пропускной способности — величина, численно равная расходу среды с плотностью 1000 кг/м³ протекающей через арматуру при перепаде давлений в 1 бар (0,1 МПа), выраженная в м³/ч.

Для расчёта величины потери давления на арматуре можно использовать следующую формулу:

ΔP = (Q/K_vs)²,

где:	ΔP — потеря давления на арматуре, бар
	Q — расход потока через арматуру, м3/ч
	Kvs — коэффициент пропускной способности, м3/ч

Пример расчёта для K_vs = 10 м³/ч (см. таблицу 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Безопасность труда и экологичность проекта.

         Опасные и вредные производственные факторы по ГОСТ 12.0.003-74 “Опасные и вредные производственные факторы. Классификация” подразделяются по природе действия на следующие группы:

• физические,
• химические,
• биологические,
• психофизические.

       В ходе эксплуатации газораспределительного пункта выбросы будут относится только к  химически опасным и вредным производственным факторам, а именно токсический фактор. К нему относятся выбросы метана и смеси природных меркаптанов (СПМ), входящих в одоранты для природного газа, содержащие этил- (45,6-49,5% ), пропил - (43,2-44,3% ), бутилмеркаптаны  (7,3-9,9% ).

      Метан — простейший углеводород, бесцветный газ со специфическим запахом, химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Сам по себе метан не токсичен и не опасен для здоровья человека.

      В состав смеси природных меркаптанов входят:

1) Этилмеркаптан и  пропилмеркаптан.

   Этантиол, этилмеркаптан, пропилмеркаптан — органическое соединение, используемое как одорант для природного газа, сжиженного газа. Это летучий тиол, который находится в природе, как компонент нефти. Он малорастворим в воде, но хорошо растворим в большинстве органических растворителей.

     Он добавляется в малых количествах (16 грамм на 1000 кубометров) к природному газу и пропану, (40г на тонну сжиженного газа) который используется для