BIM. Инжиниринг объектов
капитального строительства

Цифровая 3D-модель системы внутреннего газоснабжения производственной котельной (c редуцированием газа)

22 сентября 2020

Интерактивный инструмент - 3D-модель системы внутреннего газоснабжения производственной котельной с редуцированием газа, информация об оборудовании и трубопроводах

Автор: Поляков В.В.
«ВВП Инжиниринг»

Соавторы:
Ибрагимов Е.Т., Кузьмин В.С.
«ВВП Инжиниринг»


Интерактивная 3D-модель системы внутреннего газоснабжения производственной котельной (с редуцированием давления газа)

# ГСВ
# Газоснабжение внутреннее
# Редуцирование газа
# Система газоснабжения котельной
# Продувки
# Термозапорный клапан
# Электромагнитный клапан
# Паровые котлы
# Водогрейные котлы

Справка по управлению 3D-моделью

Цифровая модель выполнена в соответствии с чертежами действующей системы внутреннего газоснабжения производственной котельной, запроектированной нами. Оборудование выполнено в соответствии с конструкторскими чертежами.

Представление объекта

В модели демонстрируется система внутреннего газоснабжения производственной котельной (~13,0 МВт тепловой мощности и 20 т/ч пара) с расчетным избыточным давлением природного газа ~0,3 МПа (3 бари). Редуцирование (понижение) давления газа выполняется внутри котельной на ГРУ (газорегуляторной установке).

Общие данные

Система внутреннего газоснабжения обеспечивает надежную и безопасную подачу топлива к газоиспользующему оборудованию (водогрейному и паровым котлам).

Газоиспользующий объект идентифицируется как опасный производственный объект (согласно критериям 116-ФЗ и подзаконными актами).

Требования к газоснабжению внутреннему (далее - ГСВ) формулируются действующей нормативно-технической документацией в актуальной редакции (далее - НТД).

  1. НТД в сфере газоснабжения:

    • «Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (далее – ТР БСГГ), утвержден Постановлением Правительства РФ №870 от 29.10.2010;

    • «Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований ПП РФ №870», утвержден Приказом ФАТРиМ №5214 от 03.10.2011;

    • «Газораспределительные системы» СП 62.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 42-01-2002);

    • ФНиП ПБ «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления», утверждены Приказом ФСЭТиАН №542 от 15.11.2013;

    • СПДС «Правила выполнения рабочей документации внутренних систем газоснабжения» ГОСТ 21.609-2014;

    • «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб» СП 42-101-2003;

    • «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб» СП 42-102-2004;

    • «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов» СП 42-103-2003;

    • «Правила пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению», утверждены Постановление Правительства РФ №317 от 17.05.2002;

    • «Нормативные акты, необходимые для реализации Правил пользования газом», утверждены Приказом МинЭнерго РФ №448 от 16.12.2002;

    • «Горелки газовые промышленные» ГОСТ 21204-97 (изм. 1,2, с поправкой);

    • «Арматура трубопроводная. Общие требования безопасности» ГОСТ Р 53672-2009;

    • «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления» ПБ 12-529-03 (не подлежат применению согласно Приказа Ростехнадзора №542 от 15.11.2013, но НТЦ «Промышленная безопасность» предлагает считать ПБ не обязательным, но рекомендательным документом, дополняющим ТР БСГГ);

    • и прочее, и прочее.

  2. НТД, регламентирующий проектирование основного объекта:

    • «Котельные установки» СП 89.13330.2016.

  3. НТД общего назначения:

    • «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», утвержден Федеральным законом №384-ФЗ от 30.12.2009;

    • «Перечень национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований 384-ФЗ», утвержден Постановлением Правительства РФ №985 от 04.07.2020;

    • «Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований 384-ФЗ», утвержден Приказом Минпромторга №687 от 02.04.2020.

  4. Типовыми проектами

    • «Узлы и детали крепления газопроводов» серия 5.905-18.05;

    • «Оборудование, узлы, детали наружных и внутренних газопроводов» серия 5.905-25.05;

    • «Дымовые и вентиляционные каналы газифицируемых помещений» серия 5.905-27.04;

    • «Уплотнение вводов инженерных коммуникаций газифицированных зданий и сооружений» серия 5.905-26.08;

    • «Установка газовых приборов и аппаратов. Рабочие чертежи» серия 5.905-20.07;

    • «Альбом нормалей (типовых решений) по проектированию и строительству газопроводов из полиэтиленовых труб. Рабочие чертежи»;

    • «Альбом технологических карт по строительству газопроводов из полиэтиленовых труб на территории населенных пунктов»;

    • «Монтажные узлы установки арматуры на магистральных газопроводах диаметром до 1420 мм» серия 7.402-2;

    • и т.д.

Вопросы, не имеющие типового решения, прорабатываются индивидуально, с учетом обязательных требований НТД.

Интересными вопросами в процессе проектирования являются:

  • Оптимизация газопровода в итерационном процессе гидравлического расчета.

  • Трассировка газопровода с учетом требований надежности, эксплуатационной доступности оборудования.

  • Реализация системы опорных конструкций с учетом имеющихся ограничений (оборудования, других инженерных коммуникаций, нагрузок, несущих конструкций).

  • Выбор оптимальной комплектации оборудования и арматуры. Например, при заполнении опросного листа на рядовой электромагнитный клапан вводной группы требуется ответить на 15-20 вопросов.

  • Учет и/или выдача заданий на смежные разделы проектирования, например, системы контроля загазованности и автоматики безопасности (автоматизация газоснабжения).

И это далеко не исчерпывающий перечень задач, которые решает проектная организация при подготовке комплекта «Газоснабжение внутреннее» (ГСВ).

Невнимательный подход к данной системе несет множество рисков: от задержки / отказа в получении разрешения Ростехнадзора на пуск газа до повреждения оборудования котельной с приостановкой деятельности всего предприятия.

Состав системы

Состав системы внутреннего газоснабжения производственной котельной с редуцированием газа:

  1. Узел ввода (футляры, КТЗ, ЭМК, запорная арматура).

  2. ГРУ.

  3. Основной газопровод и газовый коллектор.

  4. Газопроводы-опуски к котлам.

  5. Опорные конструкции.

Газовые рампы котлов в настоящей модели не рассматриваются.

Наглядным материалом настоящей статьи традиционно является интерактивная (свободно управляемая) 3D-модель системы ГСВ.

Целевая аудитория статьи:

  • небезразличные руководители;

  • думающие инженеры;

  • любознательные студенты.

Данная 3D-модель имеет свободный доступ через браузер.

1. Газоиспользующее оборудование (основные водогрейные котлы)

Газоиспользующее оборудование (основные водогрейные котлы)
Газоиспользующее оборудование (основные водогрейные котлы)
Назначение

Водогрейные котлы, обеспечивающие покрытие нагрузок на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологическое теплоснабжение предприятия.
Выбор единичной тепловой мощности котла должен учитывать следующие режимы:

  • покрытие 50-70% времени отопительного сезона одним котлом;

  • обеспечение одним котлом аварийного режима теплоснабжения (приемлемая температура в корпусах при пиково-низких температурах и отказе второго котла);

  • покрытие нагрузок теплого времени отопительного сезона (с учетом коэффициента модуляции горелки котла).

2. Газоиспользующее оборудование (летний водогрейный котел)

Газоиспользующее оборудование (летний водогрейный котел)
Газоиспользующее оборудование (летний водогрейный котел)
Назначение

Водогрейный котел малой мощности, обеспечивающий горячее водоснабжение и технологическое теплоснабжение вне отопительного сезона.

3. Газоиспользующее оборудование (паровые котлы)

Газоиспользующее оборудование (паровые котлы)
Газоиспользующее оборудование (паровые котлы)
Назначение

Паровые котлы, обеспечивающие технологическое пароснабжение.
Могут выступать пиковым источником тепла при установке индивидуального теплового пункта с пароводяными теплообменниками.
В данном конкретном случае оборудованы экономайзером и регулируемым пароперегревателем.

4. Наружный газопровод 1Г2

Наружный газопровод 1Г2
Наружный газопровод 1Г2 (перед вводом в здание)
Назначение

Г2 – газопровод среднего давления (согласно НТД). 1Г2 – это наружный участок газопровода Г2 от выхода из земли до ввода в здание.

Давление газа в газопроводе ~0,3 МПа (3 бари).

Комплекс оборудования и устройств на газопроводе 1Г2 обеспечивает две функции:

  • Защита от блуждающих токов и электрохимической коррозии. Выполняется изолирующим фланцевым соединением (ИФС).

  • Возможность ручного отключения подачи газа в здание. Выполняется запорной арматурой (шаровым краном) и поворотной заглушкой.

5. Изолирующее фланцевое соединение (ИФС)

Изолирующее фланцевое соединение (ИФС)
Изолирующее фланцевое соединение (ИФС)
Назначение

ИФС обеспечивает разрывы участок газопровода, который оно соединяет. Тем самым изолируя блуждающие токи, которые создают целый ряд проблем:

  • электрохимическую коррозию стального газопровода;

  • нарушение работы КИП;

  • опасность для персонала и оборудования.

6. Запорная арматура перед вводом в здание

Запорная арматура перед вводом в здание
Запорная арматура перед вводом в здание
Назначение

Запорная арматура (отключающее устройство) обеспечивает возможность ручного отключения подачи газа в здание.

К установке отключающего устройства имеется целый ряд требований НДТ.

В частности, высота установки должна обеспечить удобное и безопасное обслуживание. Обычно принимается высота не более 1,8 м от уровня поверхности.

Регламентируется расстояние от запорной арматуры до окон и дверей.

Следует защитить арматуру от несанкционированного доступа посторонних лиц.

7. Внутренний газопровод 2Г2

Внутренний газопровод 2Г2
Внутренний газопровод 2Г2 (до ГРУ)
Назначение

Г2 – газопровод среднего давления (согласно НТД). 2Г2 – это внутренний участок газопровода Г2 от ввода в здание до ГРУ.

Давление газа в газопроводе ~0,3 МПа (3 бари).

Комплекс оборудования и устройств на газопроводе 2Г2 решает следующие задачи (ответственный элемент):

  • Безопасный ввод газопровода в здание с защитой от механических повреждений (футляр).

  • Механическое прекращение подачи газа при пожаре без участия человека или автоматики (КТЗ).

  • Ручное прекращение подачи газа в случае ремонта или аварии (запорная арматура).

  • Автоматическое прекращение подачи газа по ряду причин – от пожара до аварии на оборудовании (э/м клапан).

  • Автоматическое получение данных о давлении и температуре газа для срабатывания э/м клапана и анализа работы газовых регуляторов (датчики давления и температуры).

  • Ручной контроль давления и температуры газа, в т. ч. для проверки показаний от датчиков (показывающие приборы – манометры и термометры).

Газопровод заземляется в соответствии с требованиями НТД.

8. Футляр для прокладки газопровода через стену

Футляр для прокладки газопровода через стену
Футляр для прокладки газопровода через стену
Назначение

Футляр обеспечивает защиту газопровода от механических повреждений при проходе газопровода через стену.

Футляр представляет собой металлическую трубу увеличенного сечения. Изготавливается по типовым проектам серии 5.905-25.05.

Между газопроводом и футляром должен обеспечиваться кольцевой зазор не менее 10 мм, а для газопроводов условным диаметром до 32 мм - не менее 5 мм.

Пространство между газопроводом и футляром по всей длине заделывается просмоленной паклей, резиновыми втулками или другими эластичными материалами.

Пространство между стеной и футляром следует тщательно заделывать цементным или бетонным раствором на всю толщину пересекаемой конструкции.

9. Клапан термозапорный

Клапан термозапорный
Клапан термозапорный (КТЗ)
Назначение

КТЗ предназначен для механического перекрытия подачи топлива при пожаре внутри помещения газоиспользующего оборудования.

Устанавливается на питающем газопроводе непосредственно после ввода в здание.

Принцип работы: при нагревании КТЗ выше установленной температуры расплавляется вставка из легкоплавкого материала (тепловой замок) и подпружиненный запорный элемент перекрывает поступление газа.

Должен соответствовать ГОСТ Р 52316-2005.

10. Запорная арматура

Запорная арматура
Запорная арматура
Назначение

Обеспечивают перекрытие потока газа при проведении регламентных работ или в аварийной ситуации.

В зависимости от диаметра газопровода используются фланцевые или муфтовые шаровые краны.

Используется арматура проверенных производителей, обеспечивающая герметичность затвора класса А, целевой ресурс и срок эксплуатации, минимальное гидравлическое сопротивление.

Усилие при ручном управлении не должно превышать допустимых значений.

На арматуре должен быть указатель направления движения потока рабочей среды, а также указатели положений «ОТКРЫТО» и «ЗАКРЫТО».

11. Клапан электромагнитный

Клапан электромагнитный
Клапан электромагнитный
Назначение

Клапан предназначен для аварийного дистанционного отключения подачи топлива в предусмотренных законодательством и технологами случаях. И последующего включения газопровода при ликвидации аварийной ситуации.

В частности, клапан срабатывает при отклонении от целевого диапазона давления газа, превышении уровня загазованности в помещении, при сигнале «Пожар», при пропадании

электроснабжения, по сигналу от автоматики оборудования (неисправности цепей защиты).

Клапан имеет множество модификаций, при заполнении опросного листа указывается около 15 параметров.

12. Датчики

Датчики
Датчики давления и температуры
Назначение

Датчики обеспечивают автоматический сбор и передачу на удаленное устройство информации о параметрах газа.

Датчики выполняют сбор данных для реализации следующих функций:

  • Функционирование защит.

  • Коррекция объема газа (приведение объема к нормальным м3).

  • Диспетчеризация объекта.

13. Показывающие приборы

Показывающие приборы
Показывающие приборы
Назначение

Предназначены для ручного контроля параметров газа:

  • Манометр для контроля избыточного давления.

  • Термометр для контроля температуры.

Модификации приборов определяются множеством требований.

Например, шкала манометра должна обеспечить расположение рабочего давления во второй трети шкалы.

Класс точности прибора зависит от параметров измеряемой среды.

Показания прибора должны быть отчетливо видны, что влияет на место установки и диаметр корпуса прибора. Также на прибор крепится красная черта, соответствующая разрешенному значению (давлению, температуре).

Нужно обеспечить возможность периодической проверки прибора (например, между газопроводом и прибором устанавливают трехходовой кран).

14. Газорегуляторная установка (ГРУ)

Газорегуляторная установка (ГРУ)
Газорегуляторная установка (ГРУ)
Назначение

Комплекс оборудования, арматуры и устройств, обеспечивающий редуцирование (понижение давления) газа до заданного значения и поддержания его на постоянном уровне. Обычно располагается на раме, приходит с завода-изготовителя в предсобранном состоянии.

ГРУ имеют множество модификаций, различающихся по количеству регуляторов, диапазонам входного и выходного давления, наличию байпаса, ориентации газопроводов, дополнительному оснащению (учет, сигнализация, питание и т.п.)

15. Импульсный трубопровод

Импульсный трубопровод
Импульсный трубопровод (импульсная трубка)
Назначение

Является элементом обратной связи регулятора давления

16. Внутренний газопровод 3Г2 и газовый коллектор

Внутренний газопровод 3Г2 и газовый коллектор
Питающий газопровод 3Г2 (после ГРУ) и газовый коллектор
Назначение

Г2 – газопровод среднего давления (согласно НТД). 3Г2 – это внутренние участки газопровода от ГРУ до газоиспользующего оборудования.

После ГРУ газопровод расширяется для обеспечения функции газового коллектора.

Диаметры опусков к котлам подбираются гидравлическим расчетом системы.

Давление газа в газопроводе ~0,03 МПа (0,3 бари).

Комплекс оборудования и устройств на газопроводе 3Г2 решает следующие задачи (ответственный элемент):

  • Надежную подачу топлива к котлам (газовый коллектор).
    Газовый коллектор - это утолщенный газопровод с функцией накопителя (ресивера), вмещающий достаточное количество газа для эпизодов залпового потребления топлива (сглаживания перепадов давления).

  • Измерение расхода газа (газовые счетчики).

  • Ручное отключение отдельного потребителя (запорная арматура).

  • Регулирование и безопасность газоснабжения каждой газоиспользующей установки (газовые рампы).

  • Измерение и контроль параметров газа (датчики и показывающие приборы).

17. Газовые счетчики

Газовые счетчики
Газовые счетчики (расходомеры)
Назначение

Задача счетчика – определение расхода газа в единицу времени при рабочем давлении.

Оснащение счетчика газовым корректором с комплектом датчиков (давления и температуры) позволяет получить расход газа при нормальных условиях (в Нм3/ч), то есть в единицах, в которых происходит расчет с газоснабжающей организацией.

Имеется широкий выбор расходомеров по принципу работы (вихревые, турбинные, ротаметрические и т.п.).

Имеется множество нюансов по размещению расходомера. В основном, они сводятся к требованиям о прямых участках до расходомера для правильного измерения расхода.

Подбор счетчиков выполняется по специальной методике на основе данных о рабочем давлении, минимальном и максимальном расходе газа в Нм3/ч. Некоторые производители предлагают специализированное ПО для подбора.

Кроме того, при выборе счетчика нужно определиться с дополнительной комплектацией (фильтр, комплект прямых участков и т.д.).

18. Газовые рампы

Газовые рампы
Газовые рампы (линейки)
Назначение

Газовые рампы – это комплектные устройства, выполняющие несколько важных задач:

  • Безопасность (герметичное отключение подачи топлива).

  • Регулирование давления газа (редуцирование и поддержание стабильного уровня давления).

  • Защита оборудования от механических частиц в газе.

Компоненты газовой рампы (состав различается в зависимости от задачи):

  • газовый фильтр;

  • регулятор давления;

  • манометры или штуцеры для замера давления;

  • предохранительный запорный клапан;

  • двойной электромагнитный клапан;

  • блок контроля герметичности;

  • реле минимального и максимального давления;

  • дроссельное устройство.

19. Продувочный газопровод Г5

Продувочный газопровод Г5
Продувочный газопровод Г5
Назначение

Предназначен для вытеснения газа или воздуха из газопроводов и технических устройств.

Продувочный газопровод должен иметь минимальное противодавление. Структура продувочных газопроводов определяется требованиями НТД.

Продувочные газопроводы оканчиваются продувочной свечей с оголовком, которая выводится на высоту не менее 1,0 м над уровнем карниза / парапета здания.

Размещение продувочного газопровода должно исключить возможность попадания газовоздушной смеси в здание. В частности, это означает удаление оголовка газопровода Г5 от точек забора воздуха приточной вентиляцией.

Газопровод заземляется в соответствии с требованиями НТД.

20. Трубопровод безопасности Г6

Трубопровод безопасности Г6
Трубопровод безопасности (сбросной) Г6
Назначение

Предназначен для аварийного сброса газа от ПСК (предохранительных сбросных клапанов).

Сбросной газопровод должен иметь минимальное противодавление. Структура продувочных газопроводов определяется требованиями НТД.

Требуется обеспечить безопасное расстояние от оголовка газопровода Г6 до точек забора воздуха приточной вентиляцией.

21. Оголовок свечи

Оголовок свечи
Оголовок (насадка) свечи
Назначение

Устройство, исключающее попадание атмосферных осадков в продувочные и сбросные газопроводы, а также обеспечивающее безопасное рассеивание сбрасываемого газа.

Может изготавливаться в соответствии с типовым проектом 5.905-11 (насадка для свечи). Или по ТУ 1469-020-96950580-2011.

При выборе оголовка необходимо указать диаметр, марку стали, способ присоединения, климатическое исполнение.

22. Опорные конструкции. Крепление к полу

Опорные конструкции
Опорные конструкции. Крепление к полу
Назначение

Опора с креплением на пол выбирается, если подобное решение не ограничивает эксплуатационной доступности.

Опорные конструкции обеспечивают надежность и длительный ресурс газопровода.

Конструкции поддерживают как основной, так и малые газопроводы.

Основные функции опорных конструкций:

  • Обеспечение правильной трассировки трубопровода.

  • Распределение нагрузки.

  • Устранение вибраций и напряжений системы.

  • Защита трубы от повреждений в месте контакта с опорой.

Опоры имеют множество типов и разновидностей, зависящих как от задачи, так и от места расположения.

Выполняются как по типовым проектам, так и индивидуально (с учетом нормативных требований и особенностей объекта).

23. Опорные конструкции. Крепление к металлическому каркасу

Опорные конструкции
Опорные конструкции. Крепление к металлическому каркасу
Назначение

Опора обеспечивает поддержку газопровода при его параллельном движении вдоль стен, но сэндвич-панели не обеспечивают нужной несущей способности, поэтому крепление выполняется к металлическим колоннам и фахверку.

Опорные конструкции обеспечивают надежность и длительный ресурс газопровода.

Конструкции поддерживают как основной, так и малые газопроводы.

Основные функции опорных конструкций:

  • Обеспечение правильной трассировки трубопровода.

  • Распределение нагрузки.

  • Устранение вибраций и напряжений системы.

  • Защита трубы от повреждений в месте контакта с опорой.

Опоры имеют множество типов и разновидностей, зависящих как от задачи, так и от места расположения.

Выполняются как по типовым проектам, так и индивидуально (с учетом нормативных требований и особенностей объекта).

24. Опорные конструкции. Крепление к ферме

Опорные конструкции
Опорные конструкции. Крепление к ферме
Назначение

Опора обеспечивает поддержку газопровода при движении вдоль или поперек фермовых конструкций здания.

Преимуществом варианта является высокая несущая способность ферм и минимальное ограничение удобства эксплуатации объекта.

Опорные конструкции обеспечивают надежность и длительный ресурс газопровода.

Конструкции поддерживают как основной, так и малые газопроводы.

Основные функции опорных конструкций:

  • Обеспечение правильной трассировки трубопровода.

  • Распределение нагрузки.

  • Устранение вибраций и напряжений системы.

  • Защита трубы от повреждений в месте контакта с опорой.

Опоры имеют множество типов и разновидностей, зависящих как от задачи, так и от места расположения.

Выполняются как по типовым проектам, так и индивидуально (с учетом нормативных требований и особенностей объекта).

25. Площадки обслуживания котлов

Площадки обслуживания котлов
Площадки обслуживания котлов
Назначение

Обеспечивают эксплуатационную доступность оборудования и арматуры паровых и водогрейных котлов.

При необходимости, на площадках размещается оборудование внутреннего газоснабжения (расходомеры, запорная арматура, датчики и показывающие приборы). 

Автор статьи:
Поляков Виталий Викторович, генеральный директор «ВВП Инжиниринг»

Соавторы:
Ибрагимов Евгений Тальхатович, руководитель отдела 3D-моделирования «ВВП Инжиниринг»
Кузьмин Виталий Сергеевич, руководитель проектов «ВВП Инжиниринг»

Смежные материалы

3D модели

3D модели

Информационно-справочная 3D-модель системы внутреннего газоснабжения производственного цеха (с редуцированием газа)

Информационно-справочная 3D-модель системы внутреннего газоснабжения производственного цеха (с редуцированием газа)

Информационно-справочная 3D-модель газопоршневой установки MTU GB1948N5 (20V4000L33) с расположением штатных датчиков

Информационно-справочная 3D-модель газопоршневой установки MTU GB1948N5 (20V4000L33) с расположением штатных датчиков

Управление 3D-моделью:

  • для вращения зажать левую кнопку мыши;

  • для перемещения зажать правую кнопку или колесо прокрутки мыши;

  • для масштабирования повернуть колесо прокрутки мыши.

К важным элементам системы имеются поясняющие аннотации, в каждой из которых приведена следующая информация:

  • название элемента.
  • назначение элемента.

В 3D-модели переход между аннотациями осуществляется с помощью стандартных инструментов (щелчок мышкой по цифре элемента или клавишами PG↑ / PG↓).