Obliczenia hydrauliczne gazociągu: metody i metody obliczeń + przykład obliczeń

Aby zapewnić bezpieczną i bezproblemową pracę sieci gazowej, należy ją zaprojektować i obliczyć.Ważne jest, aby idealnie dobrać rury do sieci każdego rodzaju ciśnienia, zapewniając stabilny dopływ gazu do urządzeń.

Aby zapewnić jak najdokładniejszy dobór rur, kształtek i wyposażenia, przeprowadza się obliczenia hydrauliczne rurociągu. Jak to zrobić? Przyznaj, że nie masz zbyt dużej wiedzy na ten temat, rozwiążmy to.

Oferujemy Państwu zapoznanie się ze starannie wyselekcjonowanymi i dokładnie przetworzonymi informacjami na temat możliwości wykonania obliczeń hydraulicznych dla systemów gazociągów. Wykorzystanie prezentowanych przez nas danych zapewni zasilenie urządzeń niebieskim paliwem o wymaganych parametrach ciśnieniowych. Starannie zweryfikowane dane opierają się na regulacjach dokumentacji regulacyjnej.

W artykule szczegółowo opisano zasady i schematy wykonywania obliczeń. Podano przykład wykonania obliczeń. Aplikacje graficzne i instrukcje wideo służą jako przydatny dodatek informacyjny.

Specyfika obliczeń hydraulicznych

Wszelkie wykonywane obliczenia hydrauliczne stanowią określenie parametrów przyszłego gazociągu. Ta procedura jest obowiązkowa, a także jeden z najważniejszych etapów przygotowania do budowy. Od poprawności obliczeń zależy, czy gazociąg będzie działał optymalnie.

Podczas wykonywania każdego obliczenia hydraulicznego określa się:

• niezbędny Średnica ruryktóry zapewni sprawny i stabilny transport wymaganej ilości gazu;
• Czy spadek ciśnienia będzie akceptowalny przy przetłaczaniu wymaganej ilości niebieskiego paliwa w rurach o danej średnicy?

Straty ciśnienia powstają w wyniku wystąpienia oporu hydraulicznego w każdym gazociągu. Jeśli zostanie obliczony nieprawidłowo, może to spowodować, że odbiorcy nie będą mieli wystarczającej ilości gazu do normalnej pracy we wszystkich trybach lub w momentach maksymalnego zużycia.

Tabela ta jest wynikiem obliczeń hydraulicznych przeprowadzonych z uwzględnieniem podanych wartości. Aby wykonać obliczenia, konieczne będzie wprowadzenie w kolumnach określonych wskaźników.

Taka operacja jest procedurą znormalizowaną przez państwo, wykonywaną zgodnie ze wzorami i wymaganiami określonymi w SP 42-101–2003.

Konstruktor jest zobowiązany do przeprowadzenia obliczeń. Podstawą są dane dotyczące specyfikacji technicznych rurociągu, które można uzyskać od miejskiego dostawcy gazu.

Gazociągi wymagające obliczeń

Państwo wymaga wykonywania obliczeń hydraulicznych dla wszystkich typów rurociągów związanych z systemem dostaw gazu. Ponieważ procesy zachodzące podczas ruchu gazu są zawsze takie same.

Te gazociągi obejmują następujące typy:

• niskie ciśnienie;
• średnie, wysokie ciśnienie.

Pierwsze z nich przeznaczone są do transportu paliw do budynków mieszkalnych, wszelkiego rodzaju budynków użyteczności publicznej oraz gospodarstw domowych.Ponadto w budynkach prywatnych, mieszkalnych i domkach ciśnienie gazu nie powinno przekraczać 3 kPa, w przedsiębiorstwach domowych (nieprzemysłowych) liczba ta jest wyższa i sięga 5 kPa.

Drugi rodzaj rurociągów przeznaczony jest do zasilania wszelkiego rodzaju sieci niskiego i średniego ciśnienia przez punkty poboru gazu, a także do dostarczania gazu do odbiorców indywidualnych.

Mogą to być przedsiębiorstwa przemysłowe, rolnicze, różnego rodzaju użyteczności publicznej, a nawet wolnostojące lub dobudowane do budynków przemysłowych. Ale w dwóch ostatnich przypadkach wystąpią znaczne ograniczenia ciśnienia.

Eksperci warunkowo dzielą wymienione powyżej typy gazociągów na następujące kategorie:

• wewnątrz domu, w sklepieczyli transport błękitnego paliwa wewnątrz budynku i dostarczanie go do poszczególnych jednostek i urządzeń;
• oddziały abonenckie, wykorzystywane do dostarczania gazu z jakiejś sieci dystrybucyjnej do wszystkich istniejących odbiorców;
• dystrybucja, używany do dostarczania gazu do niektórych terytoriów, na przykład miast, ich poszczególnych dzielnic i przedsiębiorstw przemysłowych. Ich konfiguracja jest różna i zależy od cech układu. Ciśnienie wewnątrz sieci może być dowolne - niskie, średnie, wysokie.

Ponadto obliczenia hydrauliczne wykonywane są dla sieci gazowych o różnej liczbie stopni ciśnienia, których istnieje wiele odmian.

Tym samym, w zależności od potrzeb, można stosować sieci dwustopniowe, pracujące z gazem przesyłanym pod niskim, wysokim lub niskim i średnim ciśnieniem. Zastosowanie znalazły także sieci trójstopniowe i różne sieci wielostopniowe. Oznacza to, że wszystko zależy tylko od dostępności konsumentów.

Głównym powodem konieczności przeprowadzenia tego typu obliczeń jest opór hydrauliczny. Ponadto zależy to również od materiału rury

Pomimo dużej różnorodności opcji gazociągów obliczenia hydrauliczne są w każdym przypadku podobne. Ponieważ do produkcji wykorzystywane są elementy konstrukcyjne z podobnych materiałów, a te same procesy zachodzą wewnątrz rur.

Opór hydrauliczny i jego rola

Jak wspomniano powyżej, podstawą obliczeń jest obecność oporów hydraulicznych w każdym gazociągu.

Wpływa na całą konstrukcję rurociągu, a także na jego poszczególne części, zespoły - trójniki, miejsca znacznego zmniejszenia średnicy rury, zawory odcinające i różne zawory. Prowadzi to do utraty ciśnienia w transportowanym gazie.

Opór hydrauliczny jest zawsze sumą:

• opór liniowy, czyli działający na całej długości konstrukcji;
• lokalne opory działające na każdą część składową konstrukcji, w której zmienia się prędkość transportu gazu.

Wymienione parametry w sposób ciągły i istotny wpływają na charakterystykę eksploatacyjną każdego gazociągu. Dlatego w wyniku błędnych obliczeń wystąpią dodatkowe i znaczne straty finansowe w związku z koniecznością przerobienia projektu.

Zasady wykonywania obliczeń

Powyżej stwierdzono, że procedurę wszelkich obliczeń hydraulicznych reguluje Kodeks zasad profilu z numerem 42-101–2003.

W dokumencie wskazano, że głównym sposobem wykonania obliczeń jest wykorzystanie w tym celu komputera ze specjalnymi programami, które pozwalają obliczyć planowaną stratę ciśnienia pomiędzy odcinkami przyszłego gazociągu lub wymaganą średnicę rury.

Wszelkie obliczenia hydrauliczne przeprowadza się po utworzeniu diagramu obliczeniowego zawierającego główne wskaźniki. Ponadto użytkownik wprowadza znane dane do odpowiednich kolumn

Jeżeli takich programów nie ma lub ktoś uważa, że ​​ich użycie jest niewłaściwe, wówczas można zastosować inne metody dozwolone przez Kodeks Zasad.

Który zawiera:

• obliczenia przy użyciu wzorów podanych w SP są najbardziej złożoną metodą obliczeń;
• obliczenia za pomocą tzw. nomogramów są prostszą opcją niż stosowanie wzorów, ponieważ nie trzeba wykonywać żadnych obliczeń, ponieważ niezbędne dane są wskazane w specjalnej tabeli i podane w Kodeksie Regulaminu, a wystarczy je wybrać .

Każda metoda obliczeniowa prowadzi do tych samych wyników. Dzięki temu nowo wybudowany gazociąg będzie w stanie zapewnić terminowe, nieprzerwane dostawy planowanej ilości paliwa nawet w godzinach jego maksymalnego wykorzystania.

Opcja komputera PC

Wykonywanie obliczeń za pomocą komputera jest najmniej pracochłonne - wystarczy, że osoba wprowadzi niezbędne dane do odpowiednich kolumn.

Dlatego obliczenia hydrauliczne wykonuje się w ciągu kilku minut, a operacja ta nie wymaga dużej wiedzy, która jest niezbędna przy korzystaniu ze wzorów.

Aby wykonać to poprawnie, należy pobrać następujące dane ze specyfikacji technicznych:

• gęstość gazu;
• współczynnik lepkości kinetycznej;
• temperatura gazu w Twoim regionie.

Niezbędne warunki techniczne uzyskuje się w Miejskim Zakładzie Gazownictwa miejscowości, w której gazociąg będzie budowany.Właściwie projekt dowolnego rurociągu rozpoczyna się od otrzymania tego dokumentu, ponieważ zawiera on wszystkie podstawowe wymagania dotyczące jego projektu.

Zastosowanie specjalnych programów jest najprostszą metodą obliczeń hydraulicznych, eliminującą wyszukiwanie i studiowanie wzorów do obliczeń

Następnie deweloper musi ustalić zużycie gazu dla każdego urządzenia, które ma zostać podłączone do gazociągu. Na przykład, jeśli paliwo będzie transportowane do prywatnego domu, wówczas najczęściej używane są tam piece do gotowania, wszelkiego rodzaju kotły grzewcze, a ich paszporty zawsze zawierają niezbędne numery.

Ponadto musisz znać liczbę palników dla każdego pieca, który zostanie podłączony do rury.

Na kolejnym etapie zbierania niezbędnych danych wybierana jest informacja o spadku ciśnienia w miejscach instalacji dowolnego urządzenia - może to być licznik, zawór odcinający, termiczny zawór odcinający, filtr lub inne elementy .

W takim przypadku łatwo jest znaleźć niezbędne numery - znajdują się one w specjalnej tabeli dołączonej do paszportu każdego produktu. Projektant powinien pamiętać, że należy określić spadek ciśnienia przy maksymalnym zużyciu gazu.

Ze specjalnej tabeli dołączonej do karty katalogowej produktu można dowiedzieć się informacji o stratach ciśnienia podczas podłączania urządzeń do sieci

W kolejnym etapie warto sprawdzić jakie będzie ciśnienie paliwa niebieskiego w miejscu włożenia. Informacje takie mogą zawierać warunki techniczne Twojego gazu miejskiego, wcześniej sporządzony schemat przyszłego gazociągu.

Jeżeli sieć składa się z kilku odcinków, należy je ponumerować i wskazać rzeczywistą długość.Dodatkowo dla każdego należy osobno zapisać wszystkie zmienne wskaźniki - jest to całkowite natężenie przepływu dowolnego urządzenia, które będzie używane, spadek ciśnienia i inne wartości.

Wymagany będzie współczynnik jednoczesności. Uwzględnia możliwość wspólnej pracy wszystkich odbiorców gazu przyłączonych do sieci. Na przykład wszystkie urządzenia grzewcze znajdujące się w budynku mieszkalnym lub domu prywatnym.

Dane te służą programowi obliczeń hydraulicznych do określenia maksymalnego obciążenia dowolnego odcinka lub całego gazociągu.

Dla każdego mieszkania lub domu nie trzeba obliczać określonego współczynnika, ponieważ jego wartości są znane i wskazane w poniższej tabeli:

Tabela ze współczynnikami jednoczesności, z której dane są wykorzystywane do dowolnego rodzaju obliczeń. Wystarczy wybrać kolumnę odpowiadającą konkretnemu sprzętowi gospodarstwa domowego i przyjąć żądaną liczbę

Jeśli w jakimś obiekcie planowane jest zastosowanie więcej niż dwóch kotłów grzewczych, pieców i podgrzewaczy wody w zasobniku, wówczas wskaźnik jednoczesności będzie zawsze wynosić 0,85. To właśnie musisz wskazać w odpowiedniej kolumnie używanej do obliczenia programu.

Następnie powinieneś wskazać Średnica rury, a będziesz także potrzebował ich współczynników chropowatości, które zostaną wykorzystane przy budowie rurociągu. Wartości te są standardowe i można je łatwo znaleźć w Regulaminie.

Wpływ materiału rury na obliczenia

Do budowy gazociągów można stosować rury wykonane wyłącznie z niektórych materiałów: stali, polietylenu. W niektórych przypadkach stosuje się produkty miedziane. Wkrótce będzie szeroko stosowane konstrukcje metalowo-plastikowe.

Każda rura ma pewną chropowatość, co prowadzi do powstania oporów liniowych, co wpływa na proces ruchu gazu. Co więcej, liczba ta jest znacznie wyższa w przypadku wyrobów stalowych niż tworzyw sztucznych.

Obecnie niezbędne informacje można uzyskać tylko w przypadku rur stalowych i polietylenowych. W rezultacie obliczenia projektowe i hydrauliczne można przeprowadzić wyłącznie z uwzględnieniem ich charakterystyk, co jest wymagane przez odpowiedni Kodeks postępowania. Dokument zawiera także dane niezbędne do obliczeń.

Współczynnik chropowatości jest zawsze równy następującym wartościom:

• dla wszystkich rur polietylenowych, niezależnie od tego, czy są nowe, czy nie, - 0,007 cm;
• dla już używanych wyrobów stalowych - 0,1 cm;
• dla nowych konstrukcji stalowych - 0,01 cm.

W przypadku innych typów rur wskaźnik ten nie jest wskazany w Kodeksie postępowania. Nie należy zatem ich wykorzystywać do budowy nowego gazociągu, gdyż specjaliści Gorgazu mogą wymagać wprowadzenia poprawek. A to znowu dodatkowe koszty.

Obliczanie przepływu w ograniczonym obszarze

Jeżeli gazociąg składa się z oddzielnych odcinków, wówczas obliczenie całkowitego natężenia przepływu dla każdego z nich będzie musiało zostać przeprowadzone osobno. Ale nie jest to trudne, ponieważ obliczenia będą wymagały już znanych liczb.

Definiowanie danych za pomocą programu

Znając początkowe wskaźniki, mając dostęp do tabeli jednoczesności i arkuszy danych technicznych pieców i kotłów, możesz rozpocząć obliczenia.

W tym celu należy wykonać następujące czynności (przykład dotyczy gazociągu wewnątrzbudynkowego niskociśnieniowego):

1. Liczbę kotłów mnoży się przez wydajność każdego z nich.
2. Wynikową wartość mnoży się przez współczynnik jednoczesności określony za pomocą specjalnej tabeli dla tego typu konsumenta.
3. Liczba pieców przeznaczonych do gotowania jest mnożona przez wydajność każdego z nich.
4. Wartość uzyskaną po poprzedniej operacji mnoży się przez współczynnik jednoczesności pobrany ze specjalnej tabeli.
5. Otrzymane kwoty za kotły i piece są sumowane.

Podobne manipulacje przeprowadza się dla wszystkich odcinków gazociągu. Uzyskane dane wprowadzane są do odpowiednich kolumn programu, za pomocą którego wykonywane są obliczenia. Całą resztę robi elektronika.

Obliczenia za pomocą wzorów

Ten rodzaj obliczeń hydraulicznych jest podobny do opisanego powyżej, to znaczy wymagane będą te same dane, ale procedura będzie długotrwała. Ponieważ wszystko będzie musiało zostać wykonane ręcznie, dodatkowo projektant będzie musiał wykonać szereg operacji pośrednich, aby wykorzystać uzyskane wartości do ostatecznych obliczeń.

Będziesz musiał także poświęcić sporo czasu na zrozumienie wielu pojęć i problemów, z którymi człowiek nie spotyka się, korzystając ze specjalnego programu. Prawdziwość powyższego można sprawdzić zapoznając się ze stosowanymi wzorami.

Obliczenia za pomocą wzorów są złożone i dlatego nie są dostępne dla każdego. Na rysunku przedstawiono wzory do obliczania spadku ciśnienia w sieci wysokiego, średniego i niskiego ciśnienia oraz współczynnika tarcia hydraulicznego

Przy stosowaniu wzorów, podobnie jak w przypadku obliczeń hydraulicznych przy użyciu specjalnego programu, istnieją cechy dla gazociągów niskich, średnich i oczywiście wysokie ciśnienie. I warto o tym pamiętać, ponieważ błąd zawsze wiąże się ze znacznymi kosztami finansowymi.

Obliczenia z wykorzystaniem nomogramów

Każdy specjalny nomogram to tabela pokazująca liczbę wartości, badając, które można uzyskać pożądane wskaźniki bez wykonywania obliczeń. W przypadku obliczeń hydraulicznych średnica rury i grubość jej ścianek.

Nomogramy do obliczeń to prosty sposób na uzyskanie niezbędnych informacji. Wystarczy odwołać się do linii spełniających określone charakterystyki sieci

Istnieją osobne nomogramy dla wyrobów z polietylenu i stali. Przy ich obliczaniu wykorzystano standardowe dane, na przykład chropowatość ścian wewnętrznych. Dlatego nie musisz martwić się o poprawność informacji.

Przykład obliczeń

Podano przykład wykonania obliczeń hydraulicznych z wykorzystaniem programu dla gazociągów niskiego ciśnienia. W proponowanej tabeli wszystkie dane, które projektant musi wprowadzić samodzielnie, są zaznaczone na żółto.

Są one wymienione w powyższym akapicie dotyczącym komputerowych obliczeń hydraulicznych. Są to temperatura gazu, współczynnik lepkości kinetycznej i gęstość.

W tym przypadku obliczenia przeprowadzane są dla kotłów i pieców, dlatego konieczne jest określenie dokładnej liczby palników, która może wynosić 2 lub 4. Dokładność jest ważna, ponieważ program automatycznie dobierze współczynnik jednoczesności.

Na zdjęciu kolumny, w których wskaźniki musi wprowadzić sam projektant, są zaznaczone na żółto. Poniżej znajduje się wzór do obliczenia natężenia przepływu na stronie

Warto zwrócić uwagę na numerację sekcji - nie są one wymyślane samodzielnie, ale pochodzą z wcześniej opracowanego schematu, na którym wskazano podobne numery.

Następnie wpisuje się rzeczywistą długość gazociągu oraz tzw. długość obliczeniową, która jest dłuższa. Dzieje się tak, ponieważ we wszystkich obszarach, w których występuje lokalny opór, konieczne jest zwiększenie długości o 5-10%. Ma to na celu zapobieganie niewystarczającemu ciśnieniu gazu wśród konsumentów. Program wykonuje obliczenia samodzielnie.

Całkowite zużycie w metrach sześciennych, dla którego przewidziano osobną kolumnę, w każdym miejscu jest obliczane z góry. Jeśli budynek jest wielomieszkaniowy, należy wskazać liczbę mieszkań, zaczynając od wartości maksymalnej, jak widać w odpowiedniej kolumnie.

Obowiązkowe jest wprowadzenie do tabeli wszystkich elementów gazociągu, podczas przejścia których następuje utrata ciśnienia. Przykład pokazuje termiczny zawór odcinający, zawór odcinający i licznik. Wartość szkody każdorazowo pobierano z paszportu produktu.

Za pomocą jednego programu można wykonać obliczenia dla wszystkich typów gazociągów. Na rysunku przedstawiono obliczenia dla sieci średniego ciśnienia

Wewnętrzna średnica rury jest wskazana zgodnie ze specyfikacjami technicznymi, jeśli przedsiębiorstwo gazownicze ma jakieś wymagania, lub z wcześniej sporządzonego schematu. W tym przypadku w większości obszarów przepisywany jest rozmiar 5 cm, ponieważ większość gazociągu biegnie wzdłuż elewacji, a lokalny gaz miejski wymaga, aby średnica była nie mniejsza.

Jeśli choć powierzchownie zapoznasz się z podanym przykładem wykonania obliczeń hydraulicznych, łatwo zauważyć, że oprócz wartości wprowadzonych przez osobę, istnieje duża liczba innych. To wszystko jest wynikiem programu, ponieważ po wpisaniu liczb w określonych kolumnach podświetlonych na żółto, prace obliczeniowe dla danej osoby są zakończone.

Oznacza to, że samo obliczenie następuje dość szybko, po czym otrzymane dane można przesłać do zatwierdzenia miejskiemu wydziałowi gazowniczemu w Twoim mieście.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Ten film pozwala zrozumieć, gdzie rozpoczynają się obliczenia hydrauliczne i gdzie projektanci uzyskują niezbędne dane:

Poniższy film przedstawia przykład jednego rodzaju obliczeń komputerowych:

Poniżej możesz zobaczyć przykład obliczeń z wykorzystaniem programu komputerowego:

Aby wykonać obliczenia hydrauliczne za pomocą komputera, na co pozwala profil Kodeksu zasad, wystarczy poświęcić trochę czasu na zapoznanie się z programem i zebranie niezbędnych danych.

Ale to wszystko nie ma praktycznego znaczenia, ponieważ sporządzenie projektu jest procedurą znacznie bardziej rozbudowaną i obejmuje wiele innych kwestii. W związku z tym większość obywateli będzie musiała zwrócić się o pomoc do specjalistów.

Masz pytania, widzisz braki lub możesz dodać cenne informacje do naszego materiału? Zostaw swoje komentarze, zadawaj pytania, podziel się swoimi doświadczeniami w bloku poniżej.