Разработка технологии сооружения поселковых газопроводов из полиэтиленовых труб (стр. 3 из 7)
При анализе второй схемы видно, что вся распределительная сеть имеет двухступенчатую тупиковую систему газоснабжения, состоящую из двух основных элементов: газопроводов среднего и низкого давления и шкафных регуляторов на группу домов. Отказ в работе всей системы наступит только при отказе основного газопровода среднего давления или одновременном отказе всех ШРП, или всех газопроводов низкого давления. Но единственно правильным решением в этой схеме было предусмотрено секционирование системы на отдельные участки с установкой блочных ШРП на группу домов. В этом случае надежность системы надо рассматривать по отдельным участкам. Отказ в функционировании отдельного участка произойдет при выходе из строя одного из элементов: ШРП или газопровода низкого давления. А отказ любого элемента на этом участке для потребителей равноценен отказу всей системы газоснабжения. Но остальные участки системы будут продолжать подавать газ потребителям этих участков, и система будет функционировать. Поэтому секционирование системы газоснабжения на отдельные участки является одним из путей обеспечения надежного функционирования распределительной системы газоснабжения.
Третья схема представляет собой двухступенчатую тупиковую систему, состоящую из двух основных элементов газопровода среднего давления и индивидуальных шкафных регуляторов, но с параллельным соединением. Необходимое условие отказа в работе всей системы - отказ газопровода среднего давления или одновременный отказ всех шкафных регуляторов. Отказ в работе одного регулятора приведет к отключению только одного потребителя, а остальные будут продолжать получать газ, и система будет функционировать.
Из сравнительного анализа всех трех структурных схем следует вывод, что наименее надежна первая схема, а наиболее оптимальной и надежной является распределительная система, работающая по третьей схеме.
Таким образом, потребители, присоединенные к разветвленным тупиковым сетям, имеют одностороннее питание и не имеют резервных участков сети, по которым газ мог бы поступать к потребителям при отказе основных участков. Ввиду того, что разветвленная сеть не имеет резервирующих элементов, надежность системы газоснабжения определяется только надежностью элементов сети, по которым газ последовательно транспортируется к потребителям. Если у разветвленной сети будет выключен из работы элемент, например участок газопровода, то все потребители, которые присоединены за этим элементом, не получат газа.
Надежность разветвленной тупиковой сети можно повысить, например, дублированием, т.е. резервированием всех элементов. Однако этот способ повышения надежности распределения сетей с жесткой связью требует дополнительных материальных затрат и технически неприемлем. В распределительных сетях газоснабжения возможно дублирование только отдельных участков, которые питают систему в целом.
Один из наиболее рациональных методов повышения надежности разветвленных сетей газоснабжения - кольцевание.
Основное отличие кольцевых сетей от разветвленных заключается в том, что они состоят из замкнутых контуров, в результате чего газ может поступать к потребителям по двум или нескольким линиям, т.е. потребители имеют двустороннее или многостороннее питание. Если в расчетном режиме газ к узлу, к которому присоединен потребитель, поступает только по одному участку (например, узел 3 на рис. 4), все равно он обеспечен двухсторонним питанием. Действительно, если откажет участок 1-2 (см. рис. 4, а' и б'), тогда направление движения газа на отдельных участках изменится на противоположное и газ к узлу 3 будет поступать по другой линии питания - по участку 3-4.
Надежность кольцевой сети по сравнению с разветвленной значительно выше, так как она имеет резервирующие элементы - замыкающие участки. Надежность газоснабжения потребителя будет выше, чем надежность элементов сети, по которым газ в расчетном режиме последовательно движется к потребителям.
Рис. 4. Схемы подачи газа потребителям по тупиковым и кольцевым сетям:
а, б — варианты тупиковых сетей; а' б' — варианты кольцевых сетей; к, к' — точки встречи потоков для различных вариантов потокораспределения; 1 — узел подачи газа; 2—8 — узлы потребления газа.
При отказе элемента в расчетном пути газа к потребителю возникает другой путь движения газа через резервирующий элемент. Следовательно, надежность кольцевой сети будет выше надежности элементов, из которых она состоит.
Другое различие разветвленной и кольцевой сетей состоит в том, что у тупиковой разветвленной сети транзитные расходы распределяются по участкам однозначно, а у кольцевых сетей можно наметить очень большое число вариантов их распределения.
Высказанное положение можно проиллюстрировать на схемах сетей (см. рис. 4). Например, для схемы а, транзитный расход для участка 2-6 равен сумме расходов в узлах 5 и 6, и это является единственным решением.
В общем случае транзитный расход для любого участка будет равен сумме всех узловых расходов, расположенных за этим участком.
Расчет газопровода на прочность и устойчивость
Определение толщины стенки трубопровода
Толщина стенки газопровода принимается по ГОСТ Р 50838-95 (ТУ 6-19-352-87 и ТУ 6-49-04719662-120-94) в зависимости от номинального давления, диаметра газопровода и материала трубы.
Расчет на прочность и устойчивость газопровода диаметром 110 мм
Толщина стенки полиэтиленовой (в том числе профилированной) трубы характеризуется стандартным размерным отношением номинального наружного диаметра к номинальной толщине стенки (
), которое следует определять в зависимости от давления в газопроводе, марки полиэтилена и коэффициента запаса прочности по формуле 
где
- показатель минимальной длительной прочности полиэтилена, использованного для изготовления труб и соединительных деталей, МПа (для ПЭ 80 иэтот показатель равен 8,0 МПа); 
- рабочее давление газа, МПа, соответствующее максимальному значению давления для данной категории газопровода, МПа; 
- коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от условий работы газопровода.Основные параметры и размеры (в мм) полиэтиленовых труб согласно ГОСТ Р 50838-95
| Наружный диаметр d. | SDR | Овальность труб, не более, | Расчетная масса 1 м труб, кг для SDR | |||||||
| 17,6 | 11 | В отрезках | В бухтах, катушках для SDR | |||||||
| Толщина стенки δе | ||||||||||
| Номинальный | Предельное отклонение | Номинальная | Предельное отклонение | Номинальная | Предельное отклонение | 17,6 | 11 | 17,6 | 11 | |
| 20 25 32 40 50 63 75 90 110 | + 0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,4 + 0,4 + 0,4 + 0,5 + 0,6 + 0,7 | - - - - - - 4,3 5,2 6,3 | - - - - - - + 0,6 + 0,7 + 0,8 | 3,0 3,0 3,0 3,7 4,6 5,8 6,8 8,2 10,0 | + 0,4 + 0,4 + 0,4 + 0,5 + 0,6 + 0,7 + 0,8 + 1,0 + 1,1 | 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 1,6 1,8 2,2 | 11,3 13,5 16,5 18,8 21,0 24,0 27,0 - - | 1,2 1,5 2,0 2,4 3,0 3,8 4,5 5,4 6,6 | - - - - - - 0,97 1,40 2,07 | 0,162 0,209 0,276 0,427 0,663 1,05 1,46 2,12 3,14 |
| Примечания. 1. Трубы выпускают в прямых отрезках, бухтах и на катушках, трубы диаметрами 200 и 225 мм - только в прямых отрезках. Длина труб в прямых отрезках должна быть от 5 до 24 м с кратностью 0,5 м, предельное отклонение длины от номинальной - не более 1 %. Допускается в партии труб в отрезках до 5 % труб длиной менее 5 м, но не менее 3 м. 2. SDR - стандартное размерное отношение. | ||||||||||
Согласно данному ГОСТу, произведем выбор толщины стенки труб диаметром 110 мм и 25 мм для сооружения системы газоснабжения поселка, рассчитанную на давление 0,003 МПа.
Таким образом, принимаем, что сооружение поселкового газопровода на давление p = 0,003 МПа производится из полимерных труб с условным обозначением - труба ПЭ80 MRS 8,0 МПа ГАЗ SDR17,6-110x6,3 ГОСТ Р 50838-95 и труба ПЭ80 MRS 8,0 МПа ГАЗ SDR11-25x3,0 ГОСТ Р 50838-95.
Также принимаем, что дальнейшая эксплуатация полиэтиленового газопровода будет происходить при температуре 10 0С.
Нагрузки и воздействия
Расчет газопроводов на прочность и устойчивость выполняется только для открытой прокладки трубопроводов и его следует вести с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при их сооружении, испытании и эксплуатации.
Нагрузки, воздействия и их возможные сочетания необходимо принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.
Нагрузка от собственного веса единицы длины газопровода (Н/м) должна определяться по формуле:
(1)где рст - плотность материала трубы, [кг/м3]; g - ускорение свободного падения, [м/с2]; dе - наружный диаметр газопровода, [м].
Нагрузку от давления грунта на единицу длины газопровода (Н/м) находят из выражения:
(2)