Подбор регулятора давления.
Подбор регулятора давления следует производить из расчета расхода газа, для котельных при максимальной производительности установленных котлов с учетом входного и выходного давления.
Методика подбора:
1. задается типоразмер регулятора давления;
2. выясняется входное давление в регулятор, пренебрегая потерями в отключающих устройствах и в фильтре.
3. если давление на входе меньше 10 кПа, расчет ведется по п.4, в противном случае по п.5.
4. Определяется пропускная способность регулятора давления по формуле:
Qрег = 360 ∙ fc ∙ kv ∙ √2∆P/ρ, (м3/ч)(6.1)
где, fc – площадь седла клапана (см2), определяется по паспортным данным или по формуле:
fc = π ∙ dc2/4, (см2)(6.2)
где, π – 3,14;
dс – диаметр седла (см);
kv – коэффициент расхода, принимается по справочным данным в зависимости от конструкции клапана (0-1):
Для двухседельных клапанов: (0,4-0,5);
Для односедельных клапанов, при которых начальное давление давит на клапан: (0,6-0,65);
Для односедельных клапанов, при которых первоначальное давление давит под клапан: (0,7-0,75);
Для односедельного клапана, в котором клапан отключается от седла и газ проходит через седло почти без соприкосновения с клапаном: (0,75-0,8).
∆P – перепад давления, определяется по формуле:
∆P = Pвх – Pвых, МПа(6.3)
gг – плотность газа (кг/м3),
360 – приводит во взаимодействие.
5. Определяется пропускная способность регулятора давления:
Qрег = 1595 ∙ fc ∙ kv ∙ Pвх ∙ φ ∙ √1/ρ , (м3/ч)(6.4)
где, Pвх – применяется Рабс,
Рабс = Ризб + Ратм,
Ратм = 0, 10132 (МПа).
φ – коэффициент, зависящий от вида газа и входного и выходного давления:
φ = √(2∙γ)/(γ-1) ∙ [(Рвых/Рвх)2/γ – (Рвых/Рвх)(γ+1)/γ](6.5)
где, γ – 1,31 (для природного газа), γ – 1,44 (для СУГ).
6. Определяется отношение расхода регулятора и расчет расходного:
0,1 ≤ Qp/Qрег ≤ 0,8(6.6)
Если данное отношение получилось меньше 0,1 , то типоразмер регулятора давления нужно уменьшить и перейти к п.4 или п.5;
Если данное отношение больше 0,8 , то типоразмер регулятора давления нужно увеличить и перейти к п.4 или п.5;
Если данное отношение получилось удовлетворительным, то выбранный типоразмер регулятора давления принимается.
Подбор газовых фильтров.
Подбор газовых фильтров осуществляется по пропускной способности с учетом предельных потерь давления, которые не должны превышать для сетчатых фильтров 5000 Па, для волосяных – 10000 Па, а до начала эксплуатации или после очистки и промывки фильтра этот перепад должен составлять соответственно 200-2500 Па и 4000-5000 Па.
Определение пропускной способности фильтров:
Q = Qт ∙ √(gот ∙ ∆ρ ∙ ρ2)/(gо ∙ ∆ρт ∙ ρ2т), (м3/ч)(6.7)
где, Qт – пропускная способность фильтра при табличных условиях, м3/ч;
gот – плотность газа табличная, кг/м3;
gо – плотность газа при использовании другого газа, кг/м3;
∆ρт – перепад давлений на фильтре при табличных условиях, МПа;
∆ρ – перепад давлений на фильтре при работе в режиме, отличном от табличного, МПа;
ρ2 – давление газа после фильтра при работе в режиме, отличном от табличного, МПа;
ρ2т – давление газа после фильтра табличное, МПа.
Подбор предохранительно-запорного клапана (ПЗК).
1. Выбор типа ПЗК определяется исходя из параметров газа, проходящего через регулятор давления, а именно: максимального давления на входе регулятора; выходного давления газа из регулятора и подлежащего контролю; диаметр входного патрубка в регулятор.
2. Выбранный ПЗК должен обеспечивать герметичное закрытие подачи газа в регулятор в случае повышения или понижения давления, за ним сверху установленных пределах.
Согласно "Правилам безопасности в газовом хозяйстве" верхний предел срабатывания ПЗК не должен превышать максимальное рабочее давление газа после регулятора более чем на 25%.
Нижний предел настройки 1,1 от устойчивого горения пламени горелки или на 10% больше, чем значение настроенного (рабочего) давления на горелку.
Выбор предохранительно-сбросного клапана (ПСК).
ПСК, в том числе встроенные в регулятор давления, должны обеспечивать сброс газа при превышении максимального рабочего давления после регулятора не более чем на 15%.
При выборе ПСК определяется количество газа, подлежащего сбросу, и сравнивается с табличным значением л.13 т.7.15 и определяется по формуле:
Q ≥ 0,0005 ∙ Qрег, м3/ч(6.8)
где, Q – количество газа, подлежащее сбросу ПСК в течение часа при t=0°C, Рбар – 0,10132 МПа;
Qрег – расчетная способность регулятора давления при тех же условиях, м3/ч.
При отсутствии перед регулятором давления ПЗК количество газа, подлежащее сбросу, определяют по формуле:
Для регулятора давления с золотниковым клапаном:
Q ≥ 0,01 ∙ Qрег, м3/ч(6.9)
Для регулирующих заслонок:
Q ≥ 0,02 ∙ Qрег, м3/ч(6.10)
При необходимости параллельной установки в ГРП нескольких регуляторов давления суммарное количество газа, подлежащее сбросу ПСК в течение часа, должно удовлетворить:
Q, ≥ 0,01 ∙ Qn , (6.11)
где, Q – количество газа, подлежащее сбросу ПСК в течение часа для каждого регулятора, м3;
n – число регуляторов давления, шт.
Подбираем для ШРП оборудование:
При Q = 195,56 м3/ч, Рвых = 0,002 МПа, Рвх = 0,3 МПа, d0-1 = 159*4, тогда kv=0,6 (односедельный клапан);
Определяется расход регулятора давления по формуле:
Qрег = 1595 ∙ fc ∙ kv ∙ Pвх ∙ φ ∙ √1/ρ;
Определяется диаметр:
fc = π ∙ d2c/4 = (3,14 ∙ 1,52)/4 = 1,77 (см2);
Определяется абсолютное давление:
Рабс = Ратм + Ризб = 0,002 + 0,10132 = 0,10332 (МПа);
Определяется коэффициент, зависящий от вида газа и входного и выходного давления:
φ = √(2∙γ)/(γ-1) ∙ [(Рвых/Рвх)2/γ – (Рвых/Рвх)(γ+1)/γ] = √(2∙1,31)/(1,31-1) ∙ ∙[(0,002/0,3)2/1,31 – (0,002/0,3)(1,31+1)/1,31] = 0,58;
Из выше рассчитанного определяется расход газа давления:
Qрег = 1595 ∙ fc ∙ kv ∙ Pвх ∙ φ ∙ √1/ρ = 1595 ∙ 1,77 ∙ 0,6 ∙ 0,3 ∙ 0,58 ∙ √1/0,728 =
459,9 (м3/ч);
Определяется отношение расхода регулятора и расходный расчет: 0,1 ≤ Qр/Qрег ≤ 0,8; 195,56/459,9 = 0,4 – находится в пределах 0,1-0,8;
Фильтр сетчатый
ФС-50 (рассчитывается по т.7.20 лит.2);
Предохранительно-запорный клапан (ПЗК)
ПКН-50 (рассчитывается по т.7.14 лит.2);
Определяется верхний предел 25%
0,002 + 0,0005 = 0,0025 (МПа),
Калькулятор коэффициента пропускной способности - это двухсторонний online инструмент, который поможет рассчитать коэффициент пропускной способности Cv исходя из заданных параметров, либо рассчитать значение пропускной способности, зная коэффициент Cv. Коэффициент пропускной способности Cv был введен в расчеты для облегчения работы проектировщиков гидравлических и пневматических систем. С его помощью можно без труда определить расход рабочей среды, проходящей через элемент трубопроводной арматуры.
Ниже приведены формулы, на которые мы опирались при составлении данного калькулятора.
Расчетные формулы
1. Применительно к газовой среде
1.1. Расчёт расхода
Дано:
Если P2+1>0.5*(P1+1) тогда [норм. литр/мин]
Если P2+1<0.5*(P1+1) тогда 
[норм. литр/мин]
Дано:
- давление на входе P1 [бар]
- давление на выходе P2 [бар]
- расход Q [норм. литр/мин]
- относительная плотность газа Sг (относительно воздуха)
Если P2+1>0.5*(P1+1) тогда 
Если P2+1<0.5*(P1+1) тогда 
2. Применительно к жидкой среде
2.1. Расчёт расхода
Дано:
- давление на входе P1 [бар]
- давление на выходе P2 [бар]
- коэффициентом пропускной способности Cv 
[литр/мин]
1.2. Расчёт требуемого минимального коэффициента Cv
Дано:
- давление на входе P1 [бар]
- давление на выходе P2 [бар]
- расход Q [литр/мин]
- относительная плотность жидкости Sж (относительно воды) 
Будьте внимательны с переводом единиц измерения. Это можно сделать в
Для обеспечения гидравлической устойчивости работы кольцевой системы газораспределения и газопотребления (рис.3) в расчете принята максимально допустимая невязка колец 5%. Из расчетной табл. 11, видно что максимальная невязка составляет 3,7% (кольцо IV). В остальных трех кольцах невязка не превышает 1,5%, что является хорошим достижением в инженерных расчетах.
10 Расчет регулятора давления газорегуляторного пункта
10.1 Теоретичсекие основы расчета регуляторов давления
Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределе-ния и газопотребления осуществляют с помощью регуляторов давления, 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 (более низкое).
Конструкция регулятора давления включает в себя регулирующий и реагирующий органы, которые обеспечивают устойчивую производитель-ность газа, а при прекращении потребления газа перекрывается поток через основной клапан. Основной частью регулирующего устройства является чувствительный элемент (мембрана), а основной частью регулирующего устройства – регулирующий орган (у регулятора давления дроссельный орган). Чувствительный элемент и регулирующий орган соединяются между собой исполнительной связью.
Активная сила привода – это усилие, которое воспринимает мембрана от давления газа Р2, передаваемое по импульсом (по трубке). Далее усилие мембраны передается на шток клапана. Эту силу принято называть перестановочной N пер, она определяется по следующей формуле (25):
N пер = Р 2 *F акт, (25)
где: F акт – активная поверхность мембраны, м 2 .
Активную силу уравновешивает пружина N пр. На клапан также действует масса подвижных частей N п.ч и односторонняя нагрузка N кл, которую, пренебрегая поперечным сечением штока, определяют по формуле (26):
N кл = f с *(P 1 – P 2) , (26)
где: f с – площадь седла клапана, м 2 ;
Р 1 и Р 2 – давления газа до и после клапана, МПа.
Баланс сил действующих на клапан регулятора давления имеет следующий вид:
N пер. – N пруж – N п.ч + N кл. = 0 , (27)
От величины регулируемого давления зависит перестановочная сила. Если величина Р 2 станет больше или меньше величины, на которую настроен регулятор давления, тогда баланс сил нарушится и регулятор придет в действие. Произойдет процесс регулирования давления, т.е. регулирование пропускной способности регулятора давления.
Пропускная способность регулятора давления зависит от площади клапанных отверстий (седла), разности давлений до и после клапанов и физических свойств газа. В практических расчетах разность давлений до и после клапана обычно принимают как разность давления до регулятора и после него. В общем случае количество газа, проходящего через клапанные отверстия, определяются по формуле (28):
V =α*F*ω, (28)
где: V – пропускная способность клапана, м 3 /сек;
α – коэффициент, учитывающий потерю энергии и сужение струи в
клапанных отверстиях;
F – площадь клапанных отверстий, м 2 ;
ω – скорость прохода газа через клапанные отверстия, м/сек.
В зависимости от величины отношения давления газа после регулятора к давлению до регулятора скорость (ω) имеет различные выражения. Для отношений давлений, близких к единице (при перепаде давления в преде5лах до 10 кПа), газ рассматривают, как несжимающуюся жидкость. В этом случае для определения пропускной способности регулятора пользуются следующей формулой [Учебное пособие Чеботарев и др. ]:
V г = 0.0125*(1/√ξ)*d 2 *√∆P/ρ г (29)
где: V г – производительность регулятора давления, м 3 /час;
ξ – коэффициент гидравлического сопротивления регулятора давления;
d – диаметр проходного сечения седла клапана, мм;
∆P – перепад давлений до и после регулятора, кг/м 2 ;
ρ г – плотность газа (удельный вес), кг/м 3 , при давлении Р 1 и Т 1 .
(Т 1 =273,16+ t г).
10.2 Методика расчета регулятора давления газа
Регуляторы давления независимо от принципа действия должны обеспечивать высокую устойчивость регулирования, под которой понимается такая работа регулятора, при которой конечное давление совершает затухание или гармоничное незатухание колебаний с постоянной амплитудой малой величины. Если колебания конечного давления протекает с возрастанием амплитуды, то процесс регулирования давления является неустойчивым.
В зависимости от величины отношения после регулятора к давлению ло регулятора, скорость газа при выходе из дроссельного органа имеет различные значения, При малых перепадах давления в регуляторах газ рассматривают как не сжимаемый, т.е. можно пренебречь сжимаемостью газа.
Например: Если ∆Р/Р 1 ≤ 0.08, то ошибка не превышает 2.50%
При ∆Р/Р 1 > 0.08, следует учитывать сжимаемость газа.
где ∆Р – перепад давления в регуляторе на дроссельном органе (клапане);
Р 1 – давление перед клапаном регулятора, ата.
При условии ∆Р/Р 1 ≤ 0.08, пропускную способность (производитель-ность) регулятора давления определяют по следующей формуле:
V г = 0.00125*(1/√ξ)*d 2 *(√ ∆P/ρ г) (30)
где √ - символ корень квадратный; ξ – коэффициент гидравлического сопротивления клана регулятора давления, принимается в пределах 1.6 – 2. ρ г – плотность газа, кг/м 3 .
При отношении давлений ∆Р/Р 1 > 0.08, то в формулу (30) вводится коэффициент расширения, учитывающий расширение газа при снижении давления.
ε = 1 – (0.46*(∆Р/Р 1)) (31)
V г = 0.00125*ε*(1/√ξ)*d 2 *(√∆P/ρ г) (32)
При критическом или большем давлений, т.е. когда не соблюдается равенство.
Р 2 /Р 1 ≤ (Р 2 /Р 1) кр (33)
В этом случае пропускная способность регулятора давления определяется
По следующей формуле:
V г =20.3*(1/√ξ)*ε*d 2 *P 1 *(√ ((∆P/P 1) кр)/Т*ρ г (34)
Отношение давлений Р 2 /Р 1 , при котором расход газа становится максимальным и при дальнейшем понижении давления Р 2 почти не изменяется, называется критическим отношением давлений. Следовательно, при отношении давлений газа Р 2 /Р 1 , равном критическому, как показывает опыт, скорость достигает своего максимума – скорости звука в данной среде и остается постоянной при дальнейшем уменьшении отношений Р 2 /Р 1 .
Критическое отношение давлений определяется по уравнению.
(Р 2 /Р 1) кр = 0.91*(2/К+1) κ/κ-1 , (35)
где К = С р /С v – показатель адиабаты (отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме)
Например, для двухатомных газов, имеющих κ = 1,4 критическое отно-шение давлений будет равно:
(Р 2 /Р 1) кр =0.91*(2/1.4+1) 1,4/1,4-1 = 0.482
Это значит, что для двухатомных газов, имеющих к=1,4, критическая скорость будет при отношении давлений газа Р 2 /Р 1 =0.482 и что дальнейшее уменьшение отношения Р 2 /Р 1 не приведет к увеличению скорости.
Р е ш е н и е. Определим критическое отношение давлений для исходного газа.
(Р 2 /Р 1 ) кр =0.91*(2/1.4+1) 1,4/(1,4-1) = 0.482
Фактическое отношение давлений для первого случая. Расчет выполнен в единицах измерения – ата. Р 1 = 1 + 1 = 6 ата; Р 2 = 0.03 + 1 = 1.03 ата.
Р 2 /Р 1 = 1.03/2 = 0.515 > 0.482
Следовательно, в данном случае применима формула (34).
Таким образом, для первого случая будем иметь значение φ = 0,486 (приложение 5), а плотность газа (удельный вес) при давлении Р 1 и температуре Т 1 , будет равен:
ρ 1 = ρ * (Р 1 Т 1 /Р 2 Т 1 ) = 0.73 * = 1.42 кг/м 3
ε = 1 – (0.46*(0.97/2)) =0.777
Пропускная способность для принятого регулятора давления
V г = 20.3*(1/√2.6)*0.777*(50)*2*(√(0.97/2)/(273.16+20)= 1990 м 3 /час
Принятый в расчете регулятор давления с диаметром клапана 50 мм обеспечивает при Р1=1 кг/см2 (0.10 МПа) и Р2 = 0.03 кг/см2 (0.003 МПа) производительность 1990 м3/час. Запас по производительности составляет:
δ =100*(1990 – 1968)/1968= 1.12%
Запас производительности регулятора давления отнесенный к расчетному расходу газа поселка составляет:
δ =100*(1990 – 1640)/1640 =22%, что находится в пределах допустимых значений.
11 Гидравлический расчет газоснабжения жилых домов
Газоснабжению подлежат два одноэтажных жилых дома расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. План и аксонометрическая схема газовой сети представлены на рис. . При этом, в жилых домах установлены газовые приборы (ПГ-4; ВПГ-29 и АОГВ-23). Все расчеты выполняются в табличной форме (табл.) в определенной последовательности:
а) на аксонометрической схеме наносят (фиксируют) номера участков;
б) определяют расчетные расходы газа по участкам;
в) принимают диаметры газопроводов по участкам;
г) определяют сумму коэффициентов местных сопротивлений (для каждого участка значения коэффициентов ζ выбирают по табл. , приложение);
Рис. а) План газоснабжения жилых домов; б) Аксонометрическая схема
газовой сети. 1 – 2; 2 – 3 и т.д. участки газопроводов.
д) по графикам (рис.) находят удельные потери на трение и эквивалентные длины ζ = 1;
е) определяют расчетные длины участков и потери давления на них;
ж) рассчитывают дополнительное избыточное давление газа в трубе по формуле:
∆Р = g*H*(γ в – γ г)
где: ∆Р–дополнительное избыточное давление газа в трубе, Па; Н – разность геометрических отметок конца и начала участка, считая по ходу потока газа, м.
з) определяют потери давления на участках с учетом дополнительного гидростатического давления газа;
и) определяют суммарные потери в газопроводах с учетом потерь в трубе и арматуре прибора (например ВПГ-29) до газовых горелок. Примерные значения потерь давления в трубах и арматуре газовых приборов составляют: в газовых плитах 40 – 50 Па; в газовых водонагревателях 80 – 100 Па.
к) полученные суммарные потери сравнивают с расчетным перепадом давления газа. Если возникает необходимость, то проводят перерасчет, путем изменения диаметров газопроводов на участках. Невязка не должна превышать 5 %.
Р е ш е н и е. участок 1 -2 – 3 – 4 в частном одноэтажном жилом доме в котором установлены газовые приборы: ПГ-4; ВПГ-29; АОГВ-23.
Таблица 12
Номер участка | Наименование приборов (газовых) | Количество квартир | Коэффициент одновременности | Расход газа м 3 /час |
АОГВ – 23 ВПГ-29; АОГВ-23 ПГ-4; ВПГ-29; АОГВ-23 ПГ-4; ВПГ-29; АОГВ-23 АОГВ-23 ВПГ-29; АОГВ-23 ПГ-4; ВПГ-29; АОГВ-23 |
Определяем расчетные расходы газа по участкам системы газоснабжения двух одноэтажных жилых домов (рис.):
V г = K о * V п * n , м 3 /час
где: К о – коэффициент одновременности действия газовых приборов (аппаратов) установленных в квартире, принимается по приложению. V п –расход газа одним или несколькими приборами, м 3 /час; n – количество установленных приборов.
Расход природного газа 4 – х горелочной газовой плиты. Тепловая мощность четырех горелок (приложение) составляет:
N п = 0,70 + 1,90 + 1,90 + 2,80 = 7,30 кВт/ч
Коэффициент полезного действия газовой плиты составляет: η = 56%.
V п = (N n *860*4.19)/ η * Q н , м 3 /час
V п = (7 . 30 * 860 * 4 . 19)/0 . 56 * 35730= 1,30 м 3 /час
Расход природного газа водонагревателем ВПГ-29:
V в =(N в *860*4.19)/ Q н = (29*860*4.19)/35730 = 2.93 м 3 /час
Расход природного газа отопительным аппаратом АОГВ – 23:
V а = (N а *860*4.19)/ Q н = (23*860*4.19)/35730 = 2.30 м 3 /час
Расход природного газа по участкам системы газоснабжения двух жилых домов:
Участок 1 – 2: V 1-2 = V 6-7 = К о ∙ V а ∙ n = 1∙2,30∙1 = 2,30 м 3 /час
Участок 2 – 3: V 2-3 = V 7-8 = K о ∙(V а + V в )∙ n = 1∙(2,30 + 2,93)∙1 =5,23 м 3 /час
Участок 3 – 4: V 3-4 = V 8-4 = K о ∙(V в + V а )∙ n =0,80∙(2,93 + 2,30)∙1 = 4,18 м 3 /час
V 3-4 = K о ∙ V ∙ n = 1∙1,30∙1 = 1,30 м 3 /час
∑V 3-4 = 4,18 + 1,30 = 5,48 м 3 /час
Участок 4 – 5: V 4-5 = K о ∙(V в + V ∙)∙ n = 0,46∙(2,93 + 2,30)∙2 = 4,80 м 3 /час
V 4-5 = K о ∙ V ∙ n = 1∙1,30∙1 = 1,30 м 3 /час
∑V 4-5 = 4,80 + 1,30 = 6,10 м 3 /час
Гидравлический расчет газораспределительной системы газоснабжения двух одноэтажных жилых домов (рис.). Расчет выполняется в табличной форме (табл.). По заданному перепаду давления газа ∆Р от узла 5 до узла 1, равному 350 Па. Определяют средние удельные потери давления на всех участках.
h ср = ∆ P / ∑ L p = 350/101.75 = 3.44 Па/ пог.м
где: ∑ L p – расчетная длина участков газопровода с учетом надбавки на местные сопротивления, м.
Гидростатическое давление на вертикальных участках составляет:
Н 4-5 = Z ∙(γ в - γ г )∙ g = 1, 50∙(1,293 – 0,73)∙9,81 = 8,28 Па
Гидростатическое давление газа на горизонтальных участках Н = 0.
Анализ таблицы показывает, что суммарные потери давления на всех последовательно присоединенных участках составляют:
∑(h ∙ L p + H ) = 192,76 Па
Таблица 13
участка | Расч. объем газа, м 3 /ч. | Длина участ ка, м | Надба вка на местн. сопр. | Расче тная длина L p , м | Ср.уд. поте ри, h ср | Усло вный диам. участ. | Уд.по тери, h , | Сопр. участ h ∙ L p | Гидр. давл. Н г | Сумма потерь давлен hL p +H |
0 по по газоснабжения . 5. Работы по Чеботарев Михаил Александрович; ... Естр саморегулируемых организаций основанных на членстве лиц осуществляющих подготовку проектной документации объектов капитального строительстваДокументОбъединение градостроительного планирования и проектирования» по контролю в области... Работы по подготовке проектов внутренних систем газоснабжения . 5. Работы по подготовке... ФГУ Управление «Ростовмелиоводхоз» Чеботарев Михаил Александрович; ... Institutul de cercetări ştiinţifice în constricţii incercom fond de literatură tehnică chişinău – 2010ДокументИ.Ф.Мацюк Курсовое и дипломное проектирование по специальности строительные машины и... инженеров-строителей 1977 Г.П.Чеботарев |
