|
Курсовая работа: Технико-экономическая оптимизация систем теплогазоснабжения (ТЭО)- средняя температура грунта на глубите заложения трубопроводов, принимаются по климатическим справочникам - 5ºС; Rп, Rо, - термическое сопротивления подающего и обратного трубопроводов тепловой сети, м К/Вт; Rинт - дополнительное термическое сопротивление, учитывающее тепловую интерференцию теплопроводов, м К/Вт. Термические сопротивления трубопроводов определяются по формулам: , (1.3.6) , (1.3.7) где , - теплопроводность теплоизоляции и грунта, Вт/(м К); h – глубина заложения трубопровода , м; s – шаг между трубами, м. Подставляя вышеприведенные выражения в целевую функцию получим (1.3.8) Задаваясь рядом значений 1,2, …n вычислим затраты З1, З2, …Зn . Условию З=min соответствует оптимальная толщина тепловой изоляции . Определим оптимальную толщину тепловой изоляции 2х трубного теплопровода водяной теплосети при исходных данных: 1. Прокладка трубопровода – бескональная. 2. Тип тепловой изоляции – битумоперлит. 3. Наружный диаметр трубопровода, dн = 0,219м. 4. Глубина заложения трубопровода , м. 5. Шаг между трубами, ,м. 6. Теплопроводность изоляции, λиз= 0,12 Вт/мк. 7. Теплопроводность грунта, λгр=1,7 Вт/мк. 8. средне годовая температура грунта , = 5ºС. 9. Среднегодовая температура теплоносителя, =90, =50ºС. 10. Годовое число часов работы тепловой сети , τ= 6000 ч/год. 11. Удельная стоимость тепловой изоляцию, Сиз=1330 руб/м3. 12. Удельная стоимость тепловой энергии, СТ=348·руб/(Вт ч). 13. Доля годовых отчислений на эксплуатацию теплоизоляции φ=0,093 1/год. 14. Коэффициент эффективности кап вложений Е=0,12 1/год. Все расчеты производятся на ЭВМ и результаты заносятся в таблицу 1.
Минимальному значению удельных приведенных затрат Зmin= 321 руб/(год·м) соответствует оптимальная толщина изоляции = 134 мм. Выявим зону экономической неопределенности управляющего параметра . Для этого примем минимальную погрешность определения расчетных затрат ± 3%. Как видно из графика, наличие погрешности ±ΔЗ обуславливает зону экономической неопределенности управляющего параметра от =86 мм до =192 мм, в пределах которой все значения являются равноэкономичными. Критерию минимума затрат в тепловую изоляцию соответствует =86 мм. Критерию минимума теплопотерь =192 мм. 2. ТЭО СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ.
Выбор оптимальной трассировки межпоселкового распределительного газопровода. Выбор оптимального варианта трассы сводится к выявлению такого положения головной магистрали, при котором суммарная металлоемкость ответвлений к потребителям имеет минимальное значение. С математической точки зрения, задачи сводятся к нахождению уравнения прямой линии, расположенной на минимальном расстоянии от нескольких случайных точек. Суть метода заключается в следующем. На генеральном плане местности наносится координатная сетка, на которой фиксируются координаты отдельных потребителей. Поскольку общая металлоемкость ответвлений прямо пропорциональна их суммарной длине и среднему диаметру, при выборе оптимального варианта трассировки головной магистрали необходимо учитывать не только количество и положение потребителей, но их нагрузки. Для определения расчетных координат головной магистрали распределительного трубопровода используется следующее выражение: y=a+b·x·Gm , (2.1.1) где x, y – расчетные координаты магистрали; a, b – искомые параметры прямой. Задача заключается в нахождении наименьшей суммы квадратов отклонений расчетных значений координат по уравнению , (2.1.2) где n – количество ответвлений к потребителям; xi, yi – заданные координаты потребителей. Дифференцируя функцию S по искомым параметрам a и b и приравнивая полученные выражения к нулю, получаем систему следующего вида: (2.1.3) решая которую, находим aopt, bopt и оптимальную трассировку трубопровода: В частном случае, когда нагрузки потребителей одинаковы, целевая функция задачи трансформируется в уравнение (2.1.4) Нахождение искомых значений параметров аopt, вopt сводится к решению системы уравнения: (2.1.5) Необходимо найти оптимальную трассировку межпоселкового газопровода на четыре потребителя со следующими координатами: x1=2,5 км; y1=8 км; x2=4,5 км; y2=2,5км; x3=6,5 км; y3=7,5 км; x4=10,5 км; y4=7 км. Нагрузки потребителей одинаковы. Подставляя координаты в уравнение (2.1.5), получим
4a+b(2,5+4,5+6,5+10,5)-(8+2,5+7,5+7)=0 a(2,5+4,5+6,5+10,5)-b(2,52+4,52+6,52+10,52)-(2,5·8+4,5·2,5+6,5·7,5+10,5·7)=0 После преобразования имеем
4a+24b-25=0 24a+179b-153,5=0 откуда aopt=5,65; bopt=0,1. Таким образом, оптимальное положение головной магистрали распределительного трубопровода определяется уравнением: yopt=5,65+0,1x График полученной зависимости приведен в графической части курсовой работы. Минимальное расстояние от потребителя до распределительной сети составляет 0,3 м, максимальное – 3,6 м. Выбор оптимального количества очередей строительства ГРС. Если строительство объекта осуществляется в течении года и в последующем выходит на проектную эксплуатацию с постоянным уровнем эксплуатационных расходов, годовые приведенные затраты определяются по формуле З=Ен·к+И , (2.2.1) где З – приведенные затраты, руб/год; Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, 1/год; к – единовременные вложения в сооружение объекта, руб; И – текущие издержки по эксплуатации объекта, руб/год. В том случае, когда капитальные вложения осуществляются в течение нескольких лет, то есть распределены во времени, приведенные затраты определяются с помощью нормативного коэффициента приведения: , (2.2.2) где З – суммарные приведенные затраты, руб; tсл – срок службы объекта; кt – капитальные вложения в t-том году, руб; Иt – расходы по эксплуатации в t-том году (без отчислений на реновацию), руб; αt – коэффициент приведения разновременных затрат базисному году, определяемый по формуле , (2.2.3) где Енп – норматив приведения разновременных затрат, равный 0,08; t – разность мужду годом приведения и базисным годом; tн – начальный год расчетного периода, определяемый началом финансирования строительства объекта. В качестве базисного года принимается первый год эксплуатации объекта. ГРС может быть построена сразу на полную мощность при сметной стоимости к1=2850 тыс. рублей или в две очереди (вторая через 4 года) при сметной стоимости к2=3762 тыс. рублей, в том числе затраты на первую очередь 1180 тыс. рублей. Переменная часть годовых эксплуатационных расходов составляет 5% от соответствующих капитальных вложений. Срок службы станции tсл=25 лет. Необходимо определить экономически более целесообразный вариант строительства. Расчетные затраты по вариантам определяем, используя формулу (2.2.2): А) При строительстве ГРС в одну очередь =2850+131,94+122,17+113,12+104,74+96,98+89,8+83,15+76,99+71,29+66+61,12+56,59+52,4+48,52+44,92+41,59+38,51+35,66+33,02+30,57+28,31+26,21+24,27+22,47+20,81=4371,13 тыс. руб. Б) При строительстве ГРС в две очереди =2280+1089,31+105,56+97,74+90,5+138,26+128,02+118,53+109,75+101,62+94,1+87,13+80,67+74,7+69,16+64,04+59,3+54,9+50,84+47,07+43,59+40,36+37,37+34,6+32,04+29,66+27,47=5186,28 тыс.руб. Вывод: экономически целесообразным является строительство ГРС в одну очередь. Определение оптимальной мощности и радиуса действия газорегуляторного пункта. С увеличением радиуса действия ГРП (с уменьшением количества ГРП в жилом массиве) снижаются приведенные затраты по самим ГРП, а так же по распределительным сетям высокого давления. Вместе с тем возрастают затраты в распределительной сети низкого давления за счет увеличения их среднего диаметра. Под радиусом действия ГРП R подразумевают расстояние по прямой от ГРП до точки встречи потоков газа на границе между соседними ГРП. Выявим связь между радиусом действия ГРП R и радиусом действия газопровода Rr. Рассмотрим два варианта размещения ГРП на газоснабжаемой территории: шахматный и коридорный. В качестве расчетной модели газоснабжаемой территории примем жилой массив с квадратной конфигурацией, с квадратными кварталами и кольцевыми сетями низкого давления. — - газопровод низкого давления → - радиус действия ГРП ● - ГРП ---→ - радиус действия газопровода Rr. - граница газоснабжаемой территории. Рис. 2. Схемы размещения ГРС на территории населенного пункта. Rr=R Rr=R Rr=L*R L=1/ L=1,3. Выявим связь между радиусом действия ГРП R, их количеством n и площадью газоснабжаемых территорий F. R= L , (2.3.1) L=½ . (2.3.2) Подставим (2.3.2) в (2.3.1). , (2.3.3) . (2.3.4) Капитальные вложения в ГРП определяются по формуле: Кгпр = К' · n (2.3.5) или с учетом (2.3.4) Кгпр = К'гпр , (2.3.6) где К'гпр – удельные капитальные вложения в один ГРП, руб. Затраты по эксплуатации ГРП могут быть выражены в виде годовых отчислений от капитальных вложений. Игрп=φ·Кгрп (2.3.7) Приведенные затраты в газорегуляторные пункты с учетом (2.3.6) и (2.3.7) определяются функцией: Згпр = Ен· Кгпр + Игпр = (Ен + φ) К'гпр (2.3.8) Определим расчетные затраты в сети низкого давления. Полагаем, что газопроводы работают в режиме гладких труб. d=a·Q( , (2.3.9) где d – диаметр газопровода, см; а – коэффициент пропорциональности, зависящий от состава газа; Q – расход газа по трубопроводу, м³/ч; L – длина газопровода, м; ΔΡ – потеря давления в газопроводе, Па. Введем подстановку: d = dср; L = Rr = α·R; Q = Qср; ΔΡ = ΔΡн. получим для среднего диаметра распределительных газопроводов низкого давления dср= a·Qср, (2.3.10) где ΔΡн – нормативный перепад давлений в уличных распределительных сетях, Па. Полагаем, что газопроводы несут только путевую нагрузку, можно записать для среднего расхода газа: Qср=0,55·q· Rr=0,55·q· R·α , (2.3.11) где q – удельный путевой расход газа, м3/(ч м). Численные значения указанного параметра определяются по формуле, (2.3.12) где ∑Q – максимальный часовой расход газа жилым массивом; - суммарная протяженность уличных газопроводов низкого давления. Подставив (2.3.11) в (2.3.10) и преобразуя полученное выражение, имеем (2.3.13) Удельные капитальные вложения в 1 м газопровода определяются по формуле: К'н/д=а+в·d , (2.3.14) где а,в – стоимостные параметры 1 м газопровода, руб/м; d – диаметр газопровода, см. Для подземных газопроводов низкого давления допускается применение упрощенной зависимости: К'н/д ≈в·d (2.3.15) Общие капитальные вложения в сети низкого давления: Кн/д= К'н/д (2.3.16) Расходы на эксплуатацию одного м подземного газопровода низкого давления определяются по формуле: И'н/д= 0,033К'н/д+0,2 (2.3.17) Суммарные расходы на эксплуатацию сетей низкого давления: Ин/д= И'н/д· (2.3.18) Или с учетом (2.3.13) и (2.3.15) (2.3.19) Приведенные затраты в сети низкого давления Зн/д = Ен· Кн/д + Ин/д =f(R) (2.3.20) Определим затраты в сети высокого (среднего) давления. Изменение радиуса действия ГРП мало сказывается но общей конфигурации сети высокого (среднего) давления. В основном изменяется количество и протяженность ответвлений от ГРП к потребителю. Суммарная протяженность ответвлений определяется количеством ГРП и их радиусом по формуле (2.3.21) Капитальные вложения в сети среднего давления: (2.3.22) или с учетом (2.3.15) , (2.3.23) где dср – средний диаметр ответвлений, см. Подставив в уравнение (2.3.23) уравнения (2.3.21) и (2.3.4) получим(2.3.24) Расходы по эксплуатации одного м газопровода среднего, высокого давления : И'с/д=0,033Кс/д+0,5 (2.3.25) Переменная часть эксплуатационных затрат по сетям высокого (среднего) давления Ис/д = И'с/д (2.3.26) или с учетом (2.3.15), (2.3.21) и (2.3.4) (2.3.27) Переменная часть приведенных затрат по сетям высокого (среднего) давления Зс/д = Ен· Кс/д + Ис/д (2.3.28) Подставляя приведенные выражения в исходную целевую функцию получим: З = Згпр + Зс/д + Зн/д =f(R) (2.3.29) Для нахождения оптимального радиуса действия ГРП необходимо взять первую производную от затрат и приравнять ее к нулю. В результате детальной проработки приведенных уравнений получится следующее выражение для оптимального радиуса действия ГРП: , (2.3.30) где μ – коэффициент плотности сети низкого давления, 1/м; q – удельная нагрузка сети низкого давления, м3/ч м. На основании статистического анализа технико-экономических показателей реальных проектов газоснабжения предложены следующие расчетные уравнения: , (2.3.31) , (2.3.32) где m – плотность населения газоснабжаемой территории, чел/га; l – удельный часовой расход газа на одного человека, м3/(ч чел); ΣQ – максимальный часовой расход газа населенным пунктом, м3/ч; F – площадь газоснабжаемой территории, га. Положив в уравнении (2.3.30) b=0,55 руб/м см, получим с учетом (2.3.31) и (2.3.32): (2.3.33) При известном значении радиуса Ropt оптимальную нагрузку ГРП находим по формуле (2.3.34) Оптимальное количество ГПР: (2.3.35) Определим оптимальный радиус действия, количество и оптимальную пропускную способность ГПР для систем газоснабжения со следующими исходными данными: 1. Стоимость одного ГПР К’гпр =142500 руб. 2. Нормируемый перепад давлений в уличных газопроводах низкого давления ΔΡн=1200 Па. 3. Плотность населения m=684 ч/га. 4. Удельный головной расход газа на отдельного человека l=0,08 м³/(ч чел). 5. Площадь газоснабжаемой территории F=779 га. Коэффициент плотности сети низкого давления: μ=(75+0,3·684)10=280,2·10 1/м Оптимальный радиус действия ГРП: м Оптимальная пропускная способность 1 ГРП: м³/ч. Оптимальное количество ГРП: шт. Оптимальный радиус действия 1555,3 м, оптимальная пропускная способность 26472,2 м³/ч и оптимальное количество – 2 штук. Определение оптимальной мощности и радиуса действия газонаполнительной станции сжиженного газа. Примем в качестве критерия оптимальности минимум удельных приведенных затрат по комплексу ГНС – потребитель: Згнс-п=Згнс+За.т.+Зпсг=min , (2.4.1) где Згнс – удельные приведенные затраты по ГНС, руб/т; За.т – то же в доставку газа автомобильным транспортом, руб/т; Зпсг – то же в поселковую систему газоснабжения, руб/т. Поскольку затраты в поселковые системы газоснабжения в сравниваемых вариантах остаются неизменными, примем в качестве целевой функции переменную часть удельных приведенных затрат: Згнс-п=Згнс+За.т.=min (2.4.2) Полагая, что потребители сжиженного газа распределены равномерно по всей территории, прилегающей к ГНС, можно записать: , (2.4.3) где q – плотность газопотребления на территории, обслуживаемой станцией, т/(год км2); N – мощность станции, т/год; F - площадь газоснабжаемой территории, км2. Связь между мощностью станции и радиусом ее действия устанавливается уравнением: , (2.4.4) где R0 – радиус действия станции, км. Доставка сжиженного газа с населенные пункты осуществляется: · по кратчайшему расстоянию от ГНС до потребителя (радиальная дорожная сеть); · по наиболее протяженному маршруту (прямоугольная дорожная сеть).
dR a R a R0 Рис. 3. Расчетная схема доставки сжиженного газа потребителям. При среднем варианте доставки продукта l≈1,2R (2.4.5) Удельные приведенные затраты в ГНС определяются по формуле: , (2.4.6) где А – стоимостной параметр,, численное значение которого зависит от способа реализации сжиженного газа. Удельные приведенные затраты в автомобильный транспорт сжиженного газа , (2.4.7) где а и в – стоимостные параметры, руб/т, численные значения которых зависят от способа доставки сжиженного газа, дорожных условий и других обстоятельств. Подставив (2.4.5) в (2.4.7) имеем(2.4.8) Прирост реализации сжиженного газа соответствует приращению радиуса газоснабжения на величину dR: Согласно (2.4.8), переменная часть транспортных затрат составляет 1,2вR. Таким образом, общее приращение затрат по доставке сжиженного газа на всей территории, прилегающей к ГНС: , (2.4.9) где R0 – радиус действия газонаполнительной станции, км, или в перерасчете на 1 т реализуемого газа по (2.4.4) (2.4.10) Подставив (2.4.10) в (2.4.8), имеем (2.4.11) Тогда с учетом (2.4.6) и (2.4.11) целевая функция задачи (2.4.2) примет следующий вид: (2.4.12) Выразим мощность станции через радиус ее действия по уравнению (2.4.4): (2.4.13) Для нахождения оптимального радиуса действия ГНС возьмем первую производную от целевой функции и приравняем ее к нулю: (2.4.14) откуда (2.4.15) а оптимальная мощность станции по (2.4.4) будет (2.4.16) Населенный пункт снабжают сжиженным газом от ГНС по следующей схеме: · 85% квартир – от баллонных установок; · 15% квартир – от резервуарных установок. 1. Средняя плотность потребления газа на территории, обслуживаемой станцией q= 5 т/(год км2). 2. Удельные экономические показатели баллонных систем газоснабжения Аб=3477000; вб=16,017 руб/(Т км). 3. Удельные экономические показатели резервуарных систем газоснабжения Ар=1858200; вр=3,135 руб/(Т км). Оптимальный радиус действия ГНС: · Для баллонного варианта км · Для резервуарного варианта км При заданном соотношении баллонного и резервуарного газоснабжения км Оптимальная мощность станции: тыс.т/год. Заключение. В результате технико–экономический расчетов, проведенных по критерию минимума приведенных затрат: 1. Обоснованы оптимальные технические решения и проектные разработки в области ТГС и В, получены оптимальные параметры технологического оборудования, систем и установок. 2. Изучено влияние фактора времени и неопределенности исходной информаций. 3. Проведена экономическая оценка полученных результатов и выявлена экономическая эффективность оптимизации. Список литературы. 1. Богуславский Л.Д. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции. – М.: Стройиздат, 1988. – 351 с. 2. Ионин А.А. Газоснабжение. – М.: Стройиздат, 1989 – 438 с. 3. Ионин А.А., Хлынов Б.М., Братенков В.Н., Терлецная Е.Н. Теплогазоснабжение. – М. Стройиздат 1982 – 162 с. 4. Курицын Б.Н. Оптимизация систем теплогазоснабжения и вентиляции .- Саратов: Издательство СГТУ, 1992 – 162 с. |
Страницы: 1, 2
НОВОСТИ |
ВХОД |
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |