Хидравлично изчисление на газопровод: методи и методи за изчисление + пример за изчисление

За безопасна и безпроблемна работа на газоснабдяването, то трябва да бъде проектирано и изчислено.Важно е да изберете перфектно тръбите за всички видове натиск, като осигурите стабилно снабдяване с газ към устройствата.

За да се гарантира, че изборът на тръби, фитинги и оборудване е възможно най-точен, се извършва хидравлично изчисление на тръбопровода. Как да го направим? Признайте, че не сте много запознати с този въпрос, нека да го разберем.

Предлагаме ви да се запознаете с внимателно подбрана и щателно обработена информация за възможностите за извършване на хидравлични изчисления на газопроводни системи. Използването на данните, които представяме, ще гарантира, че устройствата се захранват със синьо гориво с необходимите параметри на налягане. Внимателно проверените данни се основават на разпоредбите на нормативната документация.

Статията описва много подробно принципите и схемите за извършване на изчисления. Даден е пример за извършване на изчисления. Като полезно информативно допълнение се използват графични приложения и видео инструкции.

Специфика на хидравличното изчисление

Всяко извършено хидравлично изчисление е определяне на параметрите на бъдещия газопровод. Тази процедура е задължителна, както и един от най-важните етапи от подготовката за строителство. От правилността на изчислението зависи дали газопроводът ще функционира оптимално.

При извършване на всяко хидравлично изчисление се определя следното:

• необходимо диаметър на тръбатакоето ще осигури ефективен и стабилен транспорт на необходимото количество газ;
• Ще бъде ли приемлива загубата на налягане при преместване на необходимия обем синьо гориво в тръби с даден диаметър?

Загубите на налягане възникват поради факта, че има хидравлично съпротивление във всеки газопровод. Ако се изчисли неправилно, това може да доведе до това, че потребителите нямат достатъчно газ за нормална работа във всички режими или в моменти на максимална консумация.

Тази таблица е резултат от хидравлично изчисление, извършено като се вземат предвид дадените стойности. За да извършите изчисления, ще трябва да въведете конкретни индикатори в колоните.

Такава операция е държавно стандартизирана процедура, която се извършва в съответствие с формулите и изискванията, посочени в SP 42-101-2003.

Разработчикът е длъжен да извърши изчисленията. За основа се вземат данните за техническите спецификации на тръбопровода, които можете да получите от вашия градски доставчик на газ.

Газопроводи, изискващи изчисления

Държавата изисква извършването на хидравлични изчисления за всички видове тръбопроводи, свързани с газоснабдителната система. Тъй като процесите, протичащи при движението на газа, винаги са едни и същи.

Тези газопроводи включват следните видове:

• ниско налягане;
• средно, високо налягане.

Първите са предназначени за транспортиране на гориво до жилищни сгради, всички видове обществени сгради и битови предприятия.Освен това в частни, жилищни сгради и вили налягането на газа не трябва да надвишава 3 kPa, в битови (непромишлени) предприятия тази цифра е по-висока и достига 5 kPa.

Вторият тип тръбопроводи е предназначен за захранване на мрежи от всякакъв вид, ниско и средно налягане през газорегулаторни пунктове, както и доставка на газ на индивидуални потребители.

Това могат да бъдат промишлени, селскостопански, различни обществени предприятия и дори свободно стоящи или прикрепени към промишлени сгради. Но в последните два случая ще има значителни ограничения на натиска.

Експертите условно разделят видовете газопроводи, изброени по-горе, в следните категории:

• вътрешнокъщни, в магазина, тоест транспортиране на синьо гориво вътре в сграда и доставката му до отделни възли и устройства;
• абонатни клонове, използвани за доставка на газ от дадена разпределителна мрежа до всички съществуващи потребители;
• разпространение, използвани за доставка на газ на определени територии, например градове, техните отделни райони и промишлени предприятия. Тяхната конфигурация варира и зависи от характеристиките на оформлението. Налягането вътре в мрежата може да бъде всяко определено - ниско, средно, високо.

Освен това се извършват хидравлични изчисления за газови мрежи с различен брой степени на налягане, от които има много разновидности.

Така за задоволяване на нуждите могат да се използват двустепенни мрежи, работещи с газ, транспортиран при ниско, високо налягане или ниско, средно налягане. Тристепенни и различни многостепенни мрежи също са намерили приложение. Тоест всичко зависи само от наличието на потребители.

Хидравличното съпротивление е основната причина, поради която трябва да се извърши този тип изчисление. Освен това зависи и от материала на тръбата

Въпреки голямото разнообразие от опции за газопроводи, хидравличните изчисления във всеки случай са подобни. Тъй като за производството се използват структурни елементи от подобни материали, същите процеси протичат и вътре в тръбите.

Хидравлично съпротивление и неговата роля

Както бе споменато по-горе, основата за изчислението е наличието на хидравлично съпротивление във всеки газопровод.

Той засяга цялата структура на тръбопровода, както и отделните му части, възли - тройници, места със значително намаляване на диаметъра на тръбата, спирателни вентили и различни клапани. Това води до загуба на налягане в транспортирания газ.

Хидравличното съпротивление винаги е сумата от:

• линейно съпротивление, тоест действащо по цялата дължина на конструкцията;
• локални съпротивления, действащи във всяка съставна част на конструкцията, където се променя скоростта на транспортиране на газ.

Изброените параметри постоянно и значително влияят върху експлоатационните характеристики на всеки газопровод. Следователно, в резултат на неправилни изчисления, ще възникнат допълнителни и значителни финансови загуби поради факта, че проектът ще трябва да бъде преработен.

Правила за извършване на изчисления

По-горе беше посочено, че процедурата за всяко хидравлично изчисление се регулира от Кодекса на правилата на профила с номер 42-101–2003.

Документът показва, че основният начин за извършване на изчислението е използването на компютър за тази цел със специални програми, които ви позволяват да изчислите планираната загуба на налягане между секциите на бъдещия газопровод или необходимия диаметър на тръбата.

Всяко хидравлично изчисление се извършва след създаване на изчислителна диаграма, която включва основните показатели. Освен това потребителят въвежда известни данни в съответните колони

Ако няма такива програми или човек смята, че използването им е неподходящо, тогава могат да се използват други методи, разрешени от Кодекса на правилата.

Които включват:

• изчислението по формулите, дадени в SP, е най-сложният метод на изчисление;
• изчисляването с помощта на така наречените номограми е по-прост вариант от използването на формули, тъй като не е необходимо да правите никакви изчисления, тъй като необходимите данни са посочени в специална таблица и дадени в Кодекса на правилата и просто трябва да ги изберете .

Всеки от методите за изчисление води до същите резултати. Следователно новоизграденият газопровод ще може да осигури навременна, непрекъсната доставка на планираното количество гориво дори в часовете на максималното му използване.

Компютърна опция

Извършването на смятане с помощта на компютър е най-малко трудоемко - всичко, което се изисква от човек, е да въведе необходимите данни в съответните колони.

Следователно хидравличните изчисления се извършват за няколко минути и тази операция не изисква голямо количество знания, които са необходими при използване на формули.

За правилното му изпълнение е необходимо да вземете следните данни от техническите спецификации:

• плътност на газа;
• коефициент на кинетичен вискозитет;
• температура на газа във вашия регион.

Необходимите технически условия се получават от градската газова служба на населеното място, в което ще бъде изграден газопроводът.Всъщност проектирането на всеки тръбопровод започва с получаването на този документ, тъй като той съдържа всички основни изисквания за неговия дизайн.

Използването на специални програми е най-простият метод за хидравлично изчисление, премахвайки търсенето и изучаването на формули за изчисления

След това разработчикът трябва да разбере потреблението на газ за всяко устройство, което се планира да бъде свързано към газопровода. Например, ако горивото ще бъде транспортирано до частна къща, тогава там най-често се използват печки за готвене, всички видове отоплителни котли, а техните паспорти винаги съдържат необходимите номера.

Освен това ще трябва да знаете броя на горелките за всяка печка, която ще бъде свързана към тръбата.

На следващия етап от събирането на необходимите данни се избира информация за спада на налягането на местата за монтаж на всяко оборудване - това може да бъде измервателен уред, спирателен вентил, термичен спирателен вентил, филтър или други елементи .

В този случай е лесно да намерите необходимите номера - те се съдържат в специална таблица, прикрепена към паспорта на всеки продукт. Проектантът трябва да има предвид, че спадът на налягането при максимален разход на газ трябва да бъде посочен.

От специалната таблица, приложена към информационния лист на продукта, можете да намерите информация за загубата на налягане при свързване на устройства към мрежата

На следващия етап се препоръчва да разберете какво ще бъде налягането на синьото гориво в точката на вкарване. Такава информация може да съдържа техническите условия на вашия градски газ, предварително изготвена схема на бъдещия газопровод.

Ако мрежата се състои от няколко секции, тогава те трябва да бъдат номерирани и да се посочи действителната дължина.Освен това за всеки трябва да се записват отделно всички променливи показатели - това е общият дебит на всяко устройство, което ще се използва, спад на налягането и други стойности.

Ще се изисква коефициент на едновременност. Той отчита възможността за съвместна работа на всички потребители на газ, свързани към мрежата. Например, всички отоплителни съоръжения, разположени в жилищна сграда или частна къща.

Тези данни се използват от програма за хидравлично изчисление, за да се определи максималното натоварване на всеки участък или целия газопровод.

За всеки отделен апартамент или къща посоченият коефициент не е необходимо да се изчислява, тъй като неговите стойности са известни и посочени в таблицата по-долу:

Таблица с коефициенти на едновременност, данните от които се използват за всякакъв вид изчисление. Достатъчно е да изберете колоната, съответстваща на конкретен домакински уред, и да вземете желания номер

Ако в дадено съоръжение се планира да се използват повече от два отоплителни котли, пещи и водонагреватели за резервоари за съхранение, тогава индикаторът за едновременност винаги ще бъде 0,85. Това е, което ще трябва да посочите в съответната колона, използвана за изчисляване на програмата.

След това трябва да посочите диаметър на тръбата, като ще ви трябват и техните коефициенти на грапавост, които ще се използват при изграждането на тръбопровода. Тези стойности са стандартни и могат лесно да бъдат намерени в Правилника.

Влияние на материала на тръбата върху изчислението

За изграждането на газопроводи можете да използвате тръби, направени само от определени материали: стомана, полиетилен. В някои случаи се използват медни продукти. Скоро ще се използва широко металопластични конструкции.

Всяка тръба има грапавост, което води до линейно съпротивление, което влияе върху процеса на движение на газа. Освен това тази цифра е значително по-висока за стоманените продукти, отколкото за пластмасовите.

Днес необходимата информация може да се получи само за стоманени и полиетиленови тръби. В резултат на това проектирането и хидравличните изчисления могат да се извършват само като се вземат предвид техните характеристики, което се изисква от съответния кодекс на практиката. Документът съдържа и данните, необходими за изчислението.

Коефициентът на грапавост винаги е равен на следните стойности:

• за всички полиетиленови тръби, независимо дали са нови или не, - 0,007 cm;
• за вече използвани стоманени продукти - 0,1 см;
• за нови стоманени конструкции - 0,01 cm.

За други видове тръби този показател не е посочен в Кодекса на добрите практики. Следователно те не трябва да се използват за изграждането на нов газопровод, тъй като специалистите на Gorgaz може да изискват корекции. И това отново са допълнителни разходи.

Изчисляване на потока в ограничена зона

Ако газопроводът се състои от отделни секции, тогава изчисляването на общия дебит за всеки от тях ще трябва да се извърши отделно. Но това не е трудно, тъй като изчисленията ще изискват вече известни числа.

Дефиниране на данни с помощта на програмата

Познавайки първоначалните индикатори, имайки достъп до таблицата за едновременност и техническите спецификации на печките и котлите, можете да започнете изчислението.

За да направите това, изпълнете следните стъпки (примерът е даден за вътрешен газопровод с ниско налягане):

1. Броят на котлите се умножава по производителността на всеки от тях.
2. Получената стойност се умножава по коефициента на едновременност, определен с помощта на специална таблица за този тип потребители.
3. Броят на печките, предназначени за готвене, се умножава по производителността на всяка от тях.
4. Стойността, получена след предишната операция, се умножава по коефициента на едновременност, взет от специална таблица.
5. Получените суми за котли и печки се сумират.

Подобни манипулации се извършват за всички участъци на газопровода. Получените данни се въвеждат в съответните колони на програмата, с която се извършват изчисленията. Електрониката прави всичко останало сама.

Изчисляване по формули

Този тип хидравлично изчисление е подобно на описаното по-горе, тоест ще са необходими същите данни, но процедурата ще бъде дълга. Тъй като всичко ще трябва да се направи ръчно, освен това дизайнерът ще трябва да извърши редица междинни операции, за да използва получените стойности за окончателното изчисление.

Освен това ще трябва да отделите доста време, за да разберете много концепции и проблеми, които човек не среща, когато използва специална програма. Валидността на горното може да се провери, като се запознаете с формулите, които ще използвате.

Изчисляването с помощта на формули е сложно и следователно не е достъпно за всеки. Картината показва формули за изчисляване на спада на налягането в мрежата с високо, средно и ниско налягане и коефициента на хидравлично триене

При прилагането на формули, както в случая на хидравлични изчисления с помощта на специална програма, има характеристики за газопроводи с ниско, средно и, разбира се, високо налягане. И си струва да запомните, тъй като грешката винаги е изпълнена със значителни финансови разходи.

Изчисления с помощта на номограми

Всяка специална номограма е таблица, която показва редица стойности, чрез изучаване на които можете да получите желаните показатели, без да извършвате изчисления. В случай на хидравлични изчисления, диаметърът на тръбата и дебелината на нейните стени.

Номограмите за изчисление са лесен начин за получаване на необходимата информация. Достатъчно е да се обърнете към линиите, които отговарят на посочените мрежови характеристики

Има отделни номограми за продукти от полиетилен и стомана. При изчисляването им са използвани стандартни данни, например грапавостта на вътрешните стени. Следователно не е нужно да се притеснявате за коректността на информацията.

Пример за изчисление

Даден е пример за извършване на хидравлични изчисления с помощта на програма за газопроводи с ниско налягане. В предложената таблица всички данни, които дизайнерът трябва да въведе самостоятелно, са маркирани в жълто.

Те са изброени в параграфа за компютърни хидравлични изчисления по-горе. Това са температура на газа, коефициент на кинетичен вискозитет и плътност.

В този случай изчисленията се извършват за котли и печки, поради което е необходимо да се посочи точният брой горелки, които могат да бъдат 2 или 4. Точността е важна, тъй като програмата автоматично ще избере коефициента на едновременност.

На снимката в жълто са осветени колоните, в които трябва да бъдат въведени показателите от самия проектант. По-долу е формулата за изчисляване на дебита на сайта

Струва си да се обърне внимание на номерирането на секциите - те не са измислени самостоятелно, а са взети от предварително изготвена диаграма, където са посочени подобни номера.

След това се записва действителната дължина на газопровода и така наречената изчислена дължина, която е по-голяма. Това се случва, защото във всички области, където има локално съпротивление, е необходимо да се увеличи дължината с 5-10%. Това се прави, за да се предотврати недостатъчното налягане на газа сред потребителите. Програмата извършва изчисленията самостоятелно.

Общото потребление в кубични метри, за което е предвидена отделна колона, на всеки обект се изчислява предварително. Ако сградата е с много апартаменти, тогава трябва да посочите броя на жилищата, като започнете от максималната стойност, както може да се види в съответната колона.

В таблицата е задължително да се въведат всички елементи на газопровода, при преминаването на които се губи налягане. Примерът показва термичен спирателен вентил, спирателен вентил и измервателен уред. Стойността на загубата във всеки случай е взета от паспорта на продукта.

С помощта на една програма можете да правите изчисления за всички видове газопроводи. Картината показва изчисления за мрежа със средно налягане

Вътрешният диаметър на тръбата се посочва съгласно техническите спецификации, ако газовата компания има изисквания или от предварително изготвена схема. В този случай в повечето райони се предписва с размер от 5 см, тъй като по-голямата част от газопровода минава по фасадата, а местният градски газ изисква диаметърът да не е по-малък.

Ако дори повърхностно се запознаете с дадения пример за извършване на хидравлично изчисление, лесно е да забележите, че в допълнение към стойностите, въведени от човек, има голям брой други. Всичко това е резултат от програмата, тъй като след въвеждане на числата в конкретните колони, осветени в жълто, изчислителната работа за лицето е завършена.

Тоест, самото изчисление се извършва доста бързо, след което получените данни могат да бъдат изпратени за одобрение в градския газов отдел на вашия град.

Изводи и полезно видео по темата

Това видео дава възможност да се разбере откъде започват хидравличните изчисления и откъде дизайнерите получават необходимите данни:

Следното видео показва пример за един вид компютърно изчисление:

По-долу можете да видите пример за изчисление с помощта на компютърна програма:

За да извършите хидравлично изчисление с помощта на компютър, както позволява Кодексът на правилата на профила, е достатъчно да отделите малко време за запознаване с програмата и събиране на необходимите данни.

Но всичко това няма практическо значение, тъй като изготвянето на проект е много по-обширна процедура и включва много други въпроси. С оглед на това повечето граждани ще трябва да потърсят помощ от специалисти.

Имате ли въпроси, намирате ли недостатъци или можете да добавите ценна информация към нашия материал? Оставете вашите коментари, задайте въпроси, споделете опита си в блока по-долу.