CC BY
102УДК 696.2(075.8)
Б.И. Боровский, д.т.н., проф., М.О. Кунский
ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ
МИКРОРАЙОНОВ
Национальная академия природоохранного и курортного строительства, Симферополь
email: tim4еnko.zin@yandex.ru
Аннотация. Показано, что в случае городского микрорайона оптимальным оказался полиэтиленовый газопровод среднего давления с трубопроводами постоянного сечения, стоимость которого меньше стоимости наилучшего варианта стального газопровода среднего давления на 33,1%. При этом полиэтиленовому газопроводу соответствует меньший срок строительства на 28,6%, меньшая трудоёмкость строительно-монтажных работ на 34%, ниже срок окупаемости затрат на 32,6% и больший срок эксплуатации в 2,5 раза (50 и 20 лет).
Ключевые слова: городской газопровод, среднее и низкое давление газа, стальные и полиэтиленовые трубы.
Введение. СП 42-101-2003 [1] требует, чтобы при проектировании систем газоснабжения предусматривались технические решения, обеспечивающие рациональное использование газового топлива, материалов и оборудования. Оптимизация систем газоснабжения предусматривает технико - экономическое сравнение различных вариантов и выбор варианта, обладающего наилучшими показателями. Полиэтиленовые газопроводы следует предусматривать на территории городов - давление до 0,3 МПа (среднее давление). Поэтому при сравнении вариантов следует ориентироваться на стальной и полиэтиленовый газопроводы при низком и среднем давлении.
Анализ публикаций. В работе [2,3] для жилого массива рекомендуется проектировать газопроводы как низкого, так и среднего давления. В [3] отмечается возможность проектирования полиэтиленового газопровода. Однако рекомендации по выбору давления газа и материала газопровода отсутствуют. В работе [4] показаны преимущества проектирования полиэтиленового газопровода в сельской местности. В работе [5] показаны значительные технико-экономические преимущества сельского полиэтиленового газопровода среднего давления по сравнению со стальным газопроводом такого же давления. Аналогичные исследования применительно к городскому газопроводу отсутствуют. Отметим, что в сельской местности минимальный проходной диаметр газопровода 40мм, в случае же городского газопровода - 50мм. Таким образом, для городского газопровода минимальный диаметр для стали 57х3 мм х мм, для полиэтилена 63х3.6 мм х мм (низкое давление) и 63 х 5,8 мм х мм (среднее давление). Срок эксплуатации стального газопровода 20 лет, а полиэтиленового газопровода 50 лет, т. е. в 2,5 раза больше. Полиэтиленовый газопровод не подвержен коррозии, как стальной газопровод, и в нём не происходит зарастание внутреннего диаметра, всё это увеличивает срок эксплуатации полиэтиленового газопровода.
Цель и постановка задач. Целью является рассмотрение вопросов оптимизации параметров газопровода городского микрорайона. Задачи состоят
29
в проведении проектных проработок вариантов газоснабжения реального городского микрорайона средним и низким давлением газа при использовании различных типов газопроводов со стальными или полиэтиленовыми трубами.
Методика исследования. Методика исследования заключается в проектной проработке газификации городского микрорайона с газопроводом в вариантах среднего и низкого давления газа, со стальными и полиэтиленовыми трубами.
Результаты и их анализ. В качестве городского микрорайона выбран микрорайон с площадью 5,75 га и населением 798 чел., проживающим в 15-ти двух, трёх, четырёх и пятиэтажных коммунальных и в девяти частных домах. Газопровод городского микрорайона имеет длину 2,3 км. В соответствии с работой [6] необходимое потребление газа населением с численностью менее
-5
тысячи человек, рассчитанное по методу [2], дало значение 69,45 м /ч, в то время как распространённый менее точный способ [1] даёт величину, меньшую на 18%, что может привести к недополучению газа населением. Рассмотрены газопроводы стальные и полиэтиленовые: при низком давлении газа с трубопроводами переменного сечения [2,3] и постоянного сечения [7];
при среднем давлении с трубопроводами постоянного сечения (расчёты показывают, что при среднем давлении в данном случае трубопровод переменного сечения сводится к трубопроводу постоянного сечения).
Результаты определения строительных затрат по указанным вариантам приведены в табл. 1.
Таблица 1
Стоимость стальных и полиэтиленовых труб и их прокладки_
Давление Низкое Средне
Материал сталь полиэтилен сталь полиэт
Тип переменного постоян. перемен. пост. постоян.
газопровода сечения сечения сечения сеч. сечения
dн s 83х3 76х3 57х3 76х3 57х3 75х4,3 63х3,6 63х3,6 57х3 63х5,8
Длина, м 200 500 1600 1200 1100 600 1700 2300 2300 2300
Стоимость 154,5 138 82,8 138,0 82,8 112,2 54,0 54,0 82,8 69,0
1м трубы, руб.
Стоимость 30,9 69,0 132, 165,5 91,1 67,3 91,8 124,2 190,5 158,7
трубы, тыс. руб. 5
Стоимость 408 378 247, 378 247, 319,6 157,5 157,5 247,5 165
прокладки 1м трубы, руб. 5 5
Стоимость 81,6 189 396 453,6 272, 191,8 267,9 362,3 569,3 379,5
прокладки трубы, тыс. руб. 3
Всего, 112,5 258 528, 619,1 363, 259,1 359,7 486,5 759,8 538,2
тыс. руб. 5 4
Итого, 899 982,5 618,2 486,5 759,8 538,2
тыс. руб.
Стоимость труб определена по данным интернета, стоимость прокладки труб рассчитана по [8] при коэффициенте пересчёта 87,9.
Для определения затрат на газификацию микрорайона к строительным затратам стального газопровода следует добавить стоимость катодной защиты 45 тыс. руб. В случае низкого давления добавляется стоимость сетевого ГРП -180 тыс.руб. Полученные затраты на газификацию приведены в табл. 2.
Таблица 2
Затраты на газификацию микрорайона_
Давление Низкое Среднее
Материал сталь полиэтилен сталь полиэт.
Тип перемен. постоян. перемен. постоян. постоянное
газопровода сечение сечение сечение сечение сечение
Затраты, 1124 1207,5 798,2 666,5 804,5 538,2
тыс. руб.
Из табл.2 следует, что в случае стального газопровода из всех вариантов наименьшие затраты соответствуют газопроводу среднего давления (804,5 тыс. руб.); это ниже, чем затраты стального газопровода при низком давлении с трубопроводом переменного сечения (1124 тыс. руб.) на 28,4%. При полиэтиленовом газопроводе наименьшие затраты также соответствуют среднему давлению (538,2 тыс. руб.), что меньше затрат газопровода низкого давления с трубопроводами постоянного сечения (666,5 тыс. руб.) на19,2%. Меньшие затраты газопроводов среднего давления по сравнению с низким давлением объясняется меньшими диаметрами трубопроводов при меньшей номенклатуре труб (см. табл.1). Полиэтиленовый газопровод среднего давления оказывается дешевле стального газопровода тоже среднего давления на 33,1%.
Следует отметить, что при среднем давлении на домах должны устанавливаться ШРП, понижающие давление от среднего до низкого, необходимого для жилых домов. Стоимость ШРП и их монтажа оплачивают жильцы дома так же, как и счётчиков расхода воды, газа и электричества.
Для дальнейшего анализа примем наименее дешёвые полиэтиленовый и стальной газопроводы среднего давления. С целью оценки трудоёмкости и срока монтажа газопроводов и срока окупаемости затрат были свёрстаны календарные планы строительства газопроводов и проведены экономические расчёты. Сравнение полученных результатов позволило уточнить преимущества полиэтиленового газопровода, приведенные в табл.3.
Таблица 3
Преимущества полиэтиленового газопровода среднего давления перед стальным _газопроводом среднего давления_
№ п/п Показатели Преимущества
1 Затраты на строительство 33,1%
2 Трудоёмкость строительства 34,0%
3 Срок строительства 28,6%
4 Срок окупаемости затрат 32,6%
5 Срок эксплуатации 2,5 раз (50 и 20 лет)
Табл.3 показывает, что по всем показателям полиэтиленовый газопровод среднего давления имеет преимущества перед наилучшим стальным газопроводом среднего давления. Поэтому полиэтиленовый газопровод среднего давления может быть рекомендован для городского микрорайона.
В табл.4 приведены сводные данные по преимуществу полиэтиленового газопровода в части затрат на строительство, которые определяют остальные показатели, кроме срока эксплуатации.
Таблица 4
Преимущества полиэтиленового газопровода перед стальным газопроводом по _затратам на строительство (в процентах)_
Давление
низкое среднее высокое
40,7 (данная статья) 33,1 (данная статья) 44,3 [10]
42 [4] 32,1 [5]
11,7 [5] 26,8 [9]
22,8 [10] 41,5 [10]
Из табл.4 следует, что численное преимущество полиэтиленового газопровода, видимо, определяется, помимо давления, конструктивными характеристиками газопровода.
Выводы.
1. При оптимизации систем газоснабжения городских микрорайонов целесообразно рассматривать газопроводы стальные и полиэтиленовые с трубопроводами переменного и постоянного сечения, при низком и среднем давлении.
2. Рассмотренные варианты для конкретного городского микрорайона выявили, что оптимальным является полиэтиленовый газопровод среднего давления, который имеет преимущества перед наилучшим стальным газопроводом среднего давления: по затратам на строительство 33,1%, по трудоёмкости и сроку строительства 34,0% и 28,6%, по сроку окупаемости затрат 32,6%. При этом срок эксплуатации полиэтиленового газопровода в 2,5 раза больше, чем стального.
3. При среднем давлении на домах следует устанавливать ШРП, понижающие давление от среднего до низкого, необходимого для жилых домов. Стоимость ШРП и их монтажа оплачивают жильцы дома так же, как и стоимость счётчиков расхода воды, газа и электричества.
4. Численное преимущество полиэтиленового газопровода, видимо, определяется, помимо давления, конструктивными характеристиками газопровода.
Список литературы
1. СП 42-101 -2003. Общие требования по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. Стандарт РФ.
2. Ионин А.А. Газоснабжение / Ионин А.А. - М.: Стройиздат, 1989. - 439с.
3. Снш П.М. Газопостачання населених пункпв i об'екпв природним газом / Снш П.М., Шишко Г.Г., Предун К.М.. - К.: Логос. 2002. - 198 с.
4. Технико-экономическая оценка использования полиэтиленовых труб при проектировании газовой сети в сельской местности / Боровский Б.И., Атрощенко С.Ю.// Строительство и техногенная безопасность. -- Симферополь: НАПКС. -2012. - Вып.43. -С.111- 115.
5. Технико-экономическое сравнение распределительного газопровода низкого и среднего давления в населённом пункте сельской местности / Боровский Б.И., Баранова Г.Н..// Строительство и техногенная безопасность. -- Симферополь: НАПКС. -2013. -Вып.47. - С.124-129.
6. Определение часового расхода газа для хозяйственно-бытовых нужд в отдельных
домах при численности населения менее тысячи человек//Б.И. Боровский, Баранова
Г.Н.// Строительство и техногенная безопастность.-Симферополь: НАПКС.-2013-
Вып.46.- С.100-104.
7. Возможность выполнения веток тупиковых газопроводов низкого давления с постоянным диаметром / Боровский Б.И., Лапина Е.А. // Строительство и техногенная безопасность. - Симферополь: НАПКС.-2010. - Вып. 32. - С. 180 - 185.
8. Пособие по водоснабжению и канализации городских и сельских поселений (к СНиП 2.07.01-89)—М.: ЦИТП, 1992. — 56 с.
9. Первый в стране полиэтиленовый газопровод запустили в Донбассе / Коник А. //Комсомольская правда в Украине - 2010 - 12.10.
10. Использование высокого давления в полиэтиленовом газопроводе населенного пункта в сельской местности / Боровский Б.И., Зорин А.М. // Строительство и техногенная безопасность. - Симферополь: НАПКС.-2013.-
Вып. 49.-С.93-98.
