Гидравлический расчет газопровода: методы вычислений + пример расчета

Для безопасной и бесперебойной работы газопровода его необходимо спроектировать и рассчитать. Важно подобрать безупречные трубы для всех типов давления, обеспечив стабильную подачу газа к приборам.

Чтобы сделать подбор труб, арматуры и оборудования максимально точным, выполняется гидравлический расчет трубопровода. Как это сделать? Согласитесь, вы не очень разбираетесь в этом вопросе, давайте попробуем разобраться.

Предлагаем вам ознакомиться с кропотливо подобранной и тщательно проработанной информацией о вариантах изготовления гидравлических расчетов газопроводных систем. Использование представленных нами данных обеспечит подачу голубого топлива в устройства с необходимыми параметрами давления. Тщательно проверенные данные основаны на требованиях нормативной документации.

В статье предельно подробно описаны принципы и схемы производства расчетов. Приведен пример выполнения расчетов. В качестве полезного информативного дополнения использовались графические приложения и видеоинструкции.

Специфика гидравлического расчета

Любой выполненный гидравлический расчет – это определение параметров будущего трубопровода. Эта процедура является обязательной, а также является одним из важнейших этапов подготовки к строительству. От правильности расчета зависит, будет ли трубопровод работать в оптимальном режиме.

При выполнении каждого гидравлического расчета определяется:

  • необходимый диаметр трубы, который обеспечит эффективную и стабильную транспортировку необходимого количества газа;
  • будет ли допустима потеря давления при перемещении необходимого объема голубого топлива по трубам заданного диаметра.

Потери давления возникают из-за того, что в любом газопроводе есть гидравлическое сопротивление. При неверном расчете это может привести к тому, что потребителям не хватит газа для нормальной работы во всех режимах или в моменты его максимального потребления.

Эта таблица является результатом гидравлического расчета на основе целевых значений. Для выполнения расчетов вам нужно будет ввести конкретные меры в столбцы.

Начало раздела Конец раздела Расчетный расход м³ / ч Длина трубопровода Внутренний диаметр, см Начальное давление, Па Конечное давление, Па Падение давления, Па
1 2 31,34 120 9,74 2000.00 1979,33 20,67
2 3 31,34 150 9,74 1979,33 1953,48 25,84
3 4 31,34 180 7,96 1953,48 1872,52 80,96
4 5 29,46 90 7,96 1872,52 1836,2 36,32
5 6 19,68 120 8,2 1836,2 1815,45 20,75
6 7 5,8 100 8,2 1815,45 1813,95 1.5
4 восемь 9,14 140 5 1872,52 1806,38 66,14
6 девять 4,13 70 5 1815,45 1809,83 5,62

Это государственная стандартизованная процедура, которая проводится по формулам и требованиям, установленным СП 42-101-2003.

Застройщик обязан произвести расчеты. За основу взяты данные о технических характеристиках газопровода, которые можно получить в вашей газовой компании.

Трубопроводы, требующие расчетов

Правительство требует, чтобы гидравлические расчеты проводились для всех типов трубопроводов, связанных с системой газоснабжения. Поскольку процессы, происходящие при движении газа, всегда одинаковы.

Эти конвейеры включают в себя следующие типы:

  • низкое давление;
  • среднее, высокое давление.

Первые предназначены для перевозки топлива в жилых домах, всех типах общественных зданий, на бытовых предприятиях. Кроме того, в частных многоквартирных домах, в коттеджах давление газа не должно превышать 3 кПа, на бытовых (непроизводственных) предприятиях этот показатель выше и достигает 5 кПа.

Второй тип газопровода предназначен для подачи газа в сети и все типы низкого и среднего давления через газорегулирующие пункты, а также для подачи газа отдельным потребителям.

Это могут быть промышленные, сельскохозяйственные, различные службы и даже отдельно стоящие или связанные с промышленными зданиями. Но в двух последних случаях будут существенные ограничения давления.

Перечисленные выше типы газопроводов специалисты условно делят на следующие категории:

  • абонентские отделения, используемые для подачи газа из распределительной сети всем существующим потребителям;
  • in-house, in-shop, т е транспортировка голубого топлива внутри здания и доставка его к отдельным агрегатам, устройствам;
  • распределительная, используется для подачи газа на определенные территории, например города, их отдельные районы, промышленные предприятия. Их конфигурация различна и зависит от особенностей планировки. Давление внутри сети может быть любым: низким, средним, высоким.

Кроме того, гидравлический расчет проводится для газовых сетей с разным количеством ступеней давления, разновидностей которых много.

Поэтому для удовлетворения потребностей могут использоваться двухступенчатые сети, которые работают с газом, транспортируемым при низком, высоком или низком, среднем давлении. Нашли применение и трехступенчатые, и различные многоступенчатые сети. То есть все зависит только от доступности потребителей.

Гидравлическое сопротивление является основной причиной такого расчета. Кроме того, это также зависит от материала трубки

Несмотря на большое разнообразие вариантов трубопроводов, гидравлический расчет во всех случаях одинаков. Поскольку для изготовления используются конструкционные элементы из одинаковых материалов, внутри труб происходят те же процессы.

Гидравлическое сопротивление и его роль

Как было сказано выше, основой для расчета является наличие гидравлического сопротивления в каждом трубопроводе.

Он воздействует на всю конструкцию трубопровода, а также на отдельные его части, узлы – тройники, точки значительного уменьшения диаметра труб, запорную арматуру, различную арматуру. Это приводит к потере давления в транспортируемом газе.

Гидравлическое сопротивление всегда складывается из:

  • линейное сопротивление, т.е действующее по всей длине конструкции;
  • местные сопротивления, действующие на каждую составляющую конструкции, при изменении скорости транспортировки газа.

Эти параметры постоянно и существенно влияют на производительность каждого конвейера. Поэтому из-за неправильного расчета будут дополнительные и внушительные финансовые потери из-за того, что проект придется переделывать.

Правила расчета

выше указывалось, что порядок проведения любого гидравлического расчета регламентируется Кодексом правил профиля № 42-101-2003.

Документ свидетельствует, что основной способ выполнения расчета – использование для этого компьютера со специальными программами, позволяющими рассчитать плановые потери давления между участками будущего трубопровода или требуемый диаметр трубы.

Любой гидравлический расчет выполняется после создания расчетной схемы, включающей основные показатели. Кроме того, пользователь вводит известные данные в соответствующие столбцы

Если таких программ нет или человек считает, что их использование нецелесообразно, могут использоваться другие методы, разрешенные Сводом правил.

Который включает в себя:

  • расчет по формулам, предоставленным в СП – самый сложный метод расчета;
  • расчет по так называемым номограммам – более простой вариант, чем по формулам, потому что нет необходимости производить какие-либо вычисления, так как необходимые данные указаны в специальной таблице и приведены в Своде правил, и просто возьмите их.

Любой метод расчета приводит к одним и тем же результатам. Таким образом, новый трубопровод сможет обеспечить своевременную и бесперебойную подачу ожидаемого количества топлива даже в часы максимальной загрузки.

Вариант обработки ПК

Выполнение расчетов на компьютере занимает меньше времени – все, что требуется от человека, – это ввести необходимые данные в соответствующие столбцы.

Поэтому гидравлический расчет выполняется за несколько минут, и эта операция не требует большого количества знаний, которые необходимы при использовании формул.

Для его корректной реализации необходимо извлечь из технического задания следующие данные:

  • коэффициент кинетической вязкости;
  • плотность газа;
  • температура газа в вашем регионе.

Необходимые технические условия получены в газовом отделении поселка, где будет построен газопровод. По сути, проектирование любого трубопровода начинается с получения этого документа, поскольку в нем прописаны все основные требования к его проектированию.

Использование специальных программ – самый простой способ гидравлического расчета, исключающий поиск и изучение формул для выполнения расчетов

Далее застройщик должен узнать расход газа для каждого устройства, которое планируется подключить к трубопроводу. Например, если топливо везут в частный дом, часто используются печи для приготовления пищи, все типы отопительных котлов, а в их паспортах всегда указаны нужные номера.

Также вам нужно будет знать количество конфорок на каждой плите, которые будут подключены к трубе.

На следующем этапе сбора необходимых данных выбирается информация о перепаде давления в местах установки любого оборудования: это может быть счетчик, запорная арматура, термопластавтомат, фильтр и другие элементы.

В этом случае найти нужные номера несложно – они содержатся в специальной таблице, прилагаемой к паспорту каждого товара. Проектировщик должен учитывать, что необходимо указывать падение давления при максимальном расходе газа.

Из специальной таблицы, приложенной к паспорту изделия, можно найти информацию о потерях давления при подключении устройств к сети

Следующим шагом будет узнать, какое давление синего топлива будет в точке подключения. Такая информация может содержать технические характеристики вашей газовой компании, предварительно составленный план будущего газопровода.

Если сеть будет состоять из нескольких участков, они должны быть пронумерованы и указана фактическая длина. Кроме того, для каждого отдельно следует записывать все переменные показатели – это общий расход любого устройства, которое будет использоваться, падение давления и другие значения.

Коэффициент одновременности будет обязательным. При этом учитывается возможность совместной работы всех потребителей газа, подключенных к сети. Например, все отопительное оборудование, находящееся в квартире или частном доме.

Эти данные используются программой гидравлических расчетов для определения максимальной нагрузки на любом участке или на всем трубопроводе.

Для каждой отдельной квартиры или дома рассчитывать указанный коэффициент не нужно, так как его значения известны и указаны в таблице ниже:

Таблица с коэффициентами одновременности, данные которой используются для любого типа расчета. Просто выберите столбец, соответствующий конкретному прибору, и возьмите желаемый номер

Если в каком-либо объекте планируется использовать более двух котлов для отопления, духовок и водонагревателей, показатель одновременности всегда будет 0,85. Это должно быть указано в соответствующем столбце, используемом для расчета программы.

Далее следует указать диаметр труб, а также потребуются их коэффициенты шероховатости, которые будут использованы при строительстве трубопровода. Эти значения являются стандартными, и их легко найти в Кодексе поведения.

Влияние материала трубы на расчет

Для строительства газопроводов могут использоваться трубы, изготовленные только из определенных материалов: стали, полиэтилена. В некоторых случаях используются изделия из меди. В ближайшее время массовое использование получит металлопластиковые конструкции.

Каждая труба имеет шероховатость, что приводит к линейному сопротивлению, влияющему на процесс движения газа. К тому же у стальных изделий этот показатель значительно выше, чем у пластмасс

Сегодня необходимую информацию можно получить только по стальным и полиэтиленовым трубам. Следовательно, проектирование и гидравлический расчет могут выполняться только с учетом их характеристик, как того требует Кодекс поведения профиля. А также в документе указываются данные, необходимые для расчета.

Коэффициент шероховатости всегда соответствует следующим значениям:

  • для уже использованных стальных изделий – 0,1 см;
  • для всех полиэтиленовых труб, независимо от того, новые они или нет, – 0,007 см;
  • для новых металлоконструкций – 0,01 см.

Для любого другого типа труб этот показатель в Своде правил не указывается. Поэтому использовать их для строительства нового газопровода не стоит, так как специалистам Горгаза могут потребоваться доработки. И это, опять же, дополнительные расходы.

Расчет расхода на ограниченной территории

Если трубопровод состоит из отдельных участков, то расчет суммарного расхода в каждой из них придется проводить отдельно. Но это несложно, так как для расчетов потребуются уже известные цифры.

Определите данные с помощью программы

Зная исходные показатели, имея доступ к таблице одновременности и техническим паспортам печей и котлов, можно переходить к расчету.

Для этого выполняются следующие действия (приведен пример для внутреннего газопровода низкого давления):

  1. Количество котлов умножается на производительность каждого из них.
  2. Полученное значение умножается на коэффициент параллелизма для этого типа потребителя, указанный с помощью соответствующей таблицы.
  3. Количество блюд для приготовления умножается на производительность каждого из них.
  4. Значение, полученное после предыдущей операции, умножается на коэффициент одновременности, полученный из конкретной таблицы.
  5. Суммируются итоговые суммы для котлов и печей.

Аналогичные манипуляции проводят для всех участков трубопровода. Полученные данные заносятся в соответствующие графы программы, с помощью которых производятся расчеты. Все остальное электроника сделает сама.

Расчет по формулам

Этот вид гидравлического расчета аналогичен описанному выше, то есть потребуются те же данные, но процедура будет долгой. Кроме того, поскольку все придется делать вручную, проектировщику придется выполнить ряд промежуточных операций, чтобы использовать полученные значения для окончательного расчета.

А еще вам придется потратить много времени на понимание многих концепций, вопросов, с которыми человек не сталкивается при использовании специальной программы. Вы можете проверить справедливость вышеизложенного, посмотрев на используемые формулы.

Расчет с использованием формул сложен, поэтому доступен не каждому. На изображении представлены формулы для расчета падения давления в сети высокого, среднего и низкого давления и коэффициента гидравлического трения

В применении формул, как и в случае гидравлических расчетов по специальной программе, есть особенности для газопроводов низкого, среднего и, конечно, высокого давления. И об этом стоит помнить, поскольку ошибка чревата, и всегда, с внушительными финансовыми затратами.

Расчеты с номограммами

Любая специальная номограмма – это таблица, в которой указан ряд значений, изучив какое из них, можно получить нужные показатели, не выполняя расчетов. В случае гидравлического расчета – диаметр трубы и толщина ее стенок.

Расчетные номограммы – простой способ получить нужную информацию. Просто обратитесь к строкам, соответствующим заданным характеристикам сети

Для изделий из полиэтилена и стали существуют отдельные номограммы. Для их расчета использовались стандартные данные, например шероховатость внутренних стен. Таким образом, вам не нужно беспокоиться о правильности информации.

Пример расчета

Приведен пример выполнения гидравлического расчета по программе трубопровода низкого давления. В предложенной таблице все данные, которые проектировщик должен вводить автономно, выделены желтым цветом.

Они перечислены в параграфе компьютерных гидравлических расчетов выше. Это температура газа, коэффициент кинетической вязкости, плотность.

В этом случае расчет ведется для котлов и печей, поэтому необходимо прописать точное количество конфорок, которое может быть 2 или 4. Важна точность, потому что программа автоматически подберет коэффициент одновременности.

На изображении желтым цветом выделены столбцы, куда дизайнер должен вставить индикаторы. Ниже представлена ​​формула расчета расхода на сайте

Стоит обратить внимание на нумерацию участков – они не выходят самостоятельно, а взяты из заранее разработанной схемы, в которой указаны аналогичные номера.

После этого назначается эффективная длина трубопровода и так называемая расчетная, которая больше. Это происходит потому, что на всех участках, где есть местное сопротивление, необходимо увеличивать длину на 5-10%. Это сделано для исключения недостаточного давления газа потребителям. Программа рассчитывает самостоятельно.

Общий расход в кубометрах, для которого предусмотрена отдельная колонка, на каждом участке рассчитывается заранее. Если дом многоквартирный, то необходимо указывать количество квартир и начиная с максимального значения, как это видно в соответствующем столбце.

В обязательном порядке в таблицу заносятся все элементы трубопровода, при прохождении которых теряется давление. В примере показан запорный вентиль, запорный вентиль и счетчик. Размер убытков в каждом случае брался в паспорте товара.

С помощью одной программы вы можете производить расчеты для всех типов трубопроводов. На рисунке показан расчет для сети среднего давления

Внутренний диаметр трубы указывается согласно техническому заданию, если у газовой компании есть требования, либо по заранее составленной схеме. При этом на большинстве участков он фиксируется размером 5 см, потому что большая часть трубопровода проходит по фасаду, и местная газовая компания требует, чтобы диаметр был не меньше.

Если вы хотя бы поверхностно знакомы с приведенным примером выполнения гидравлического расчета, легко заметить, что помимо значений, вводимых человеком, существует множество других. Все это результат работы программы, так как после ввода цифр в соответствующие столбцы, выделенные желтым цветом, расчет завершается на одного человека.

То есть сам расчет происходит достаточно быстро, после чего с полученными данными вы можете отправить на согласование в газовое ведомство своего города.

Выводы и полезные видео по теме

Это видео позволяет понять, где начинается гидравлический расчет, откуда проектировщики берут необходимые данные:

В следующем видео показан пример одного из видов компьютерного расчета:

Также вы можете увидеть пример расчета с помощью компьютерной программы:

Чтобы выполнить гидравлический расчет с помощью компьютера, если это позволяет набор правил профиля, достаточно потратить немного времени на ознакомление с программой и сбор необходимых данных.

Но все это не имеет практического значения, так как составление проекта – процедура гораздо более объемная и включает в себя множество других вопросов. В связи с этим большинству граждан придется обратиться за помощью к специалистам.

У вас есть вопросы, обнаружены ошибки или вы можете дополнить наш материал ценной информацией? Оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в блоке ниже.

Источник – https://sovet-ingenera.com/gaz/docs/gidravlicheskij-raschet-gazoprovoda.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: