Технико-экономическое сравнение распределительного газопровода низкого и среднего давления в населённом пункте сельской местности Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 696.2(075.8) Боровский Б.И., Баранова Г.Н.

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА НИЗКОГО И СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ В НАСЕЛЁННОМ ПУНКТЕ СЕЛЬСКОЙ МЕСТНОСТИ

Показано, что выполнение полиэтиленового газопровода со средним давлением обеспечивает наименьшие затраты и позволяет сэкономить 32,1% средств по сравнению со стальным газопроводом среднего давления.

распределительный газопровод, низкое и среднее давление газа, стальные и полиэтиленовые трубы

Введение

ДБН В.2.5-20-2001«Газоснабжение» [1] требует: «При проектировании систем газоснабжения следует предусматривать технические решения, обеспечивающие рациональное использование газового топлива, материалов и оборудования». В связи с этим представляет интерес вопрос, каким проектировать распределительный газопровод жилого массива, с низким или средним давлением, какие принимать трубы, стальные или полиэтиленовые.

Анализ публикаций

В работе [2] для жилого массива рекомендуется проектировать распределительный газопровод низкого давления. В [3] отмечается возможность проектирования распределительных газопроводов как низкого, так и среднего давления. Однако рекомендации по выбору давления газа отсутствуют. Поэтому следует ориентироваться на ДБН [1], которые установили, что распределительные газопроводы, от которых отходят дворовые газопроводы, определяются по давлению на основании технико-экономических расчётов. Полиэтиленовым трубам соответствует меньшая цена и лучшие эксплуатационные качества. В Европе полиэтиленовые трубопроводы составляют 95% всех трубопроводов. Япония приняла закон, требующий замену стальных трубопроводов полиэтиленовыми. В Москве первый полиэтиленовый газопровод был построен в 1961 году, а массовое внедрение полиэтиленовых труб в газоснабжение началось в конце 80-х—в начале 90-х годов прошлого века. С 1990г. до 2000г. протяжённость полиэтиленового газопровода возросла в 9 раз, с 1,9 до 17,3 тыс. км [4]. В Украине первый полиэтиленовый газопровод построен в середине 80-х годов в Донецкой области (длина 200 км). В октябре 2010г. в Светогорске Донецкой области сдан в эксплуатацию полиэтиленовый газопровод среднего давления длиной 23,6 км.[5]. Использование полиэтиленовых труб вместо стальных позволило снизить затраты с 41 до 30 млн. грн., т.е. на 26,8%, при этом гарантийный срок увеличен с 30 до 50 лет. В работе [6] показаны значительные технико-экономические преимущества сельского полиэтиленового распределительного газопровода низкого давления по сравнению со стальным газопроводом.

Цель и постановка задач Целью является сравнение эффективности использования низкого или среднего давления газа в сельском распределительном газопроводе. Задачи состоят в проведении проектных проработок газоснабжения реального села с низким и средним давлением газа при использовании стальных или полиэтиленовых труб.

Методика исследования

Методика исследования заключается в проектной проработке газификации села с распределительным газопроводом в вариантах низкого и среднего давления газа, со стальными и полиэтиленовыми трубами.

Результаты и их анализ

В качестве сельского населённого пункта выбрано село с площадью 143,5 га и населением 1280 чел., проживающим в 385 домах.

На рис. 1 и 2 приведен распределительный газопровод низкого и среднего давления, выполненный из стальных и полиэтиленовых труб, там же указаны рассчитанные значения диаметров труб (в скобках - для полиэтиленовых труб).

Ветки газопровода низкого давления приняты с постоянными диаметрами, что снижает материалоёмкость газопровода и номенклатуру труб в сравнении с ветками переменных диаметров [7].

Полиэтиленовые газопроводы с давлением до 0,6 МПа допускаются на территории посёлков и сёл [1].

Общая длина газопровода составляет 7 км, общий часовой расход газа-791 м /час.

При расчёте распределительного газопровода низкого давления в соответствии с [3] принималось давление на выходе из сетевого газорегуляторного пункта (ГРП) 3000 Па, а в тупиковых узлах - 1800+10% Па.

В случае среднего давления на входе в газопровод 400 кПа абс., в тупиковых узлах не менее 160 кПа абс. Минимальный проходной диаметр газопровода в сельских условиях 40 мм. В табл. 1,2 приведена стоимость труб и их прокладки для газопроводов низкого давления. Затраты на прокладку труб определялись по [8] при установленном коэффициенте пересчёта 26,6 грн./руб.

Таблица 1

Стоимость труб и стоимость их прокладки для стального газопровода низкого

давления

ён х Б мм х мм 219 х 6 140х4,5 108х4 89 х 3 76 х 3 70 х 3 45 х 3

Длина, м 306 95 3426 960 1450 610 150

Стоимость 1 м трубы, грн. 154,2 117,8 81,5 57,2 49,8 48,7 29,0

Стоимость трубы, тыс. грн. 47,2 11,2 279,2 54,9 72,2 29,7 4,4

Стоимость прокладки 1 м трубы, грн. 319,2 186,2 146,3 119,7 93,1 87,8 53,2

Стоимость прокладки трубы, тыс. грн. 97,7 17,7 501,2 114,9 135,0 53,5 8,0

Всего 144,9 29,9 780,4 169,8 207,2 83,2 12,4

Стоимость стального распределительного газопровода низкого давления с учётом стоимости сетевого ГРП (60 тыс. грн.) и установки катодной защиты (6 тыс. грн.) составит 1493,8 тыс. грн.

Таблица 2

Стоимость труб и стоимость их прокладки для полиэтиленового газопровода

низкого давления

ён х Б мм х мм 200х11,4 180х10,3 110х6,3 90х5,2 75х4,3 50х2,9

Длина, м 306 95 4386 770 1290 150

Стоимость 1 м, грн. 261,1 212,5 79,7 57,5 37,4 17,0

Стоимость трубы, тыс. грн. 79,9 20,2 349,6 44,3 48,2 2,6

Стоимость прокладки 1 м трубы, грн. 239,4 226,1 106,4 79,8 66,5 39,9

Стоимость прокладки трубы, тыс. грн. 73,2 21,5 466,7 61,4 85,8 6,0

Всего 153,1 41,7 816,3 105,7 134,0 8,6

Рис. 2. Распределительный газопровод среднего давления

Из табл. 1 и 2 следует, что при низком давлении стальной и полиэтиленовый газопроводы по номенклатуре диаметров труб близки. Это свидетельствует о малом влиянии пониженного гидравлического сопротивления полиэтиленовых труб при заданных потерях давления на ветках газопровода. Однако материалоёмкость полиэтиленовых труб оказались меньше, чем стальных в 3,8 раз.

Стоимость полиэтиленового распределительного газопровода низкого давления с учётом стоимости сетевого ГРП составляет 1319,4 тыс. грн., что ниже стоимости стального газопровода на 11,7%.

По газовому оборудованию газопровод низкого давления существенно отличается от газопровода среднего давления. Газопровод низкого давления оборудуется только сетевым ГРП, понижающим давление со среднего до низкого. В случае газопровода среднего давления такое понижение давления осуществляется с помощью шкафных регуляторов давления (ТТТРП), устанавливаемых на каждом здании (доме). Стоимость сетевого ГРП составляет 60 тыс. грн., а стоимость одного ТТТРП - 1,2 тыс. грн. с установкой. Поэтому стоимость всех ТТТРП составит 462 тыс. грн. Влияния среднего давления газа приведены в табл. 3.

Таблица 3

Стоимость стального и полиэтиленового газопроводов среднего давления

Газопровод Стальной Полиэтиленовый

ён х Б мм х мм 57х3 63х5,8 50х4,6

Длина, м 7000 401 6599

Стоимость 1 м, грн. 33,0 42,9 27,0

Стоимость трубы, тыс. грн. 231 17,2 178,2

Стоимость прокладки 1 м трубы, грн. 98,4 53,2 39,9

Стоимость прокладки трубы, тыс. грн. 688,8 21,3 263,3

Стоимость регуляторных пунктов, тыс. грн. 462,0 462,0

Стоимость катодной защиты, тыс. грн. 6,0 -—

Всего 1387,8 942,0

Табл. 3 показывает, что и при среднем давлении стальной и полиэтиленовый газопроводы по номенклатуре диаметров труб близки. Однако материалоёмкость полиэтиленовых труб меньше, чем стальных в 5,5 раз. Стоимость полиэтиленового распределительного газопровода среднего давления составляет 942,0 тыс. грн., при стоимости стального газопровода 1387,8 тыс. грн., это меньше на 32,1%. Этот выигрыш от использования полиэтиленовых труб близок к выигрышу, полученному в случае Светогорского полиэтиленового газопровода среднего давления (26,8%).

Сравнение затрат газопроводов низкого и среднего давления приведено в табл. 4.

Таблица 4

Сводные затраты распределительного газопровода низкого и среднего давления

(тыс. грн.)

Величина Стальной газопровод Полиэтиленовый газопровод

Низкое давление Среднее давление Низкое давление Среднее давление

Стоимость 1493,8 1387,8 1319,4 942,0

Из табл. 4 следует, что стоимость газопровода среднего давления ниже, чем газопровода низкого давления на 7,1% (стальной газопровод) на 28,6%

(полиэтиленовый газопровод). Меньшая стоимость газопровода среднего давления объясняется меньшими диаметрами труб и, следовательно, меньшей материалоёмкостью: материалоёмкость стальных труб при среднем давлении меньше в 1,97 раз, а в случае полиэтиленовых труб - меньше в 2,83 раза.

Исполнитель распределительного газопровода может быть заинтересован в применении среднего давления ещё и по следующей причине: ШРП на домах становятся индивидуальной собственностью домовладельцев и они ШРП оплачивают как и газовые, водяные и электрические счётчики, и исполнитель газопровода получает дополнительный доход, в данном случае 462 тыс. грн., что составляет от всех затрат около 30% (стальной газопровод) и около 50% (полиэтиленовый газопровод).

Эксплуатационную прочность газопровода оценим по запасу толщины стенки трубы как отношение фактической толщины трубы б к минимально необходимой толщине 5 при действующем давлении Р:

К = (1)

Значение 5 найдём из соотношения (2)

д=Ц, (2)

где Б - внутренний диаметр трубы; Я- величина, равная 85% предела текучести материала.

Тогда получим

К=(3)

При одном и том же материале труб отношение запасов толщины при низком (н) и среднем (с) давлении запишется в виде

К б Р Б

1Х// _ &нгс^с (4)

К с" 8 с Рн Б н

Результаты расчётов приведены в табл. 5.

Таблица 5

Отношение запасов толщины трубы при низком и среднем давлении

Параметр Стальной газопровод Полиэтиленовый газопровод

Низкое давление Среднее давление Кн Кс Низкое давление Среднее давление Кн Кс

Р, кПа 3,0 300 58,4 3,0 300 57,3

Б, мм 131 51 159,4 51,4

Б, мм 4,5 3 10,3 5,8

Из табл. 5 видно, что запас прочности по толщине стенки трубы при низком давлении значительно больше, чем при среднем давлении. Однако сами запасы прочности Кс и Кн достаточно велики и превышают 20.

Таким образом проведенные расчёты затрат показали преимущества полиэтиленового распределительного газопровода среднего давления.

При этом продолжительность монтажа полиэтиленового газопровода меньше на 30%, а затрат труда меньше на 34%, чем стального газопровода [6], и полиэтиленовый газопровод практически не нуждается в обслуживании.

Выводы

Показано, что выполнение газопровода среднего давления с полиэтиленовыми трубами требует наименьших затрат и даёт выигрыш в 32,1% по сравнению со стальными трубами. В случае низкого давления этот выигрыш составляет всего 11,7%. Отсюда

следует, что перспектива в газоснабжении заключается в использовании полиэтиленовых труб при среднем давлении газа.

Выполнение полиэтиленового газопровода со средним давлением позволяет сэкономить 28,6% средств по сравнению с газопроводом низкого давления, а при стальном газопроводе эта экономия составляет 7,1%.

Запас прочности по толщине стенки трубы при низком давлении значительно больше, чем при среднем давлении. Однако сами запасы прочности по толщине стенки при среднем и низком давлении достаточно велики и превышают 20.

Исполнитель распределительного газопровода может быть заинтересован в применении среднего давления по той причине, что ТТТРП на домах становятся индивидуальной собственностью домовладельцев и они ТТТРП оплачивают как и газовые, водяные и электрические счётчики, а исполнитель газопровода получает дополнительный доход, составляющий около 30% (стальной газопровод) и около 50% (полиэтиленовый газопровод).

Список литературы

1. Газоснабжение. ДБН В.2.5-20-2001- К.: Государственные строительные нормы Украины. 2001.- 287с.

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. Полиэтиленовые распределительные газопроводы в России / Бухин В.Е., Карин

B.Ю. //Трубопроводы и экология. - М.-2002.- №1. - С. 26 - 28.

5. Коник А. Первый в стране полиэтиленовый газопровод запустили в Донбассе/ Коник А.// Комсомольская правда в Украине. -2010.-12.10.

6. Технико-экономическая оценка использования полиэтиленовых труб при проектировании газовой сети в сельской местности / Боровский Б.И., Атрощенко

C.Ю.// Строительство и техногенная безопасность. -- Симферополь: НАПКС. -2012. - Вып.43. - С.111- 115.

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.

УДК 697 Перминов И.А.

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ЭЖЕКЦИОННОГО ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА

Рассмотрены недостатки современных пропорциональных регуляторов. Рассмотрены преимущества применения эжекционного регулирования. Приведены результаты аналитических исследований процессов регулирования при скачкообразном изменении возмущающего воздействия с изучением изменения показателей качества регулирования.

Терморегулятор, регулирующий клапан, пропорциональный регулятор, показатели качества регулирования, эжекционный терморегулятор.