Hydraulický výpočet plynovodu: metódy a metódy výpočtu + príklad výpočtu

Pre bezpečnú a bezporuchovú prevádzku prívodu plynu je potrebné ho navrhnúť a spočítať.Je dôležité dokonale vybrať potrubia pre siete všetkých typov tlaku, čím sa zabezpečí stabilná dodávka plynu do zariadení.

Aby bol výber potrubí, armatúr a zariadení čo najpresnejší, vykoná sa hydraulický výpočet potrubia. Ako to urobiť? Priznajte sa, že sa v tejto problematike príliš nevyznáte, poďme na to.

Ponúkame Vám, aby ste sa zoznámili so starostlivo vybranými a dôkladne spracovanými informáciami o možnostiach tvorby hydraulických výpočtov pre plynovodné systémy. Pomocou údajov, ktoré uvádzame, zabezpečíme zásobovanie zariadení modrým palivom s požadovanými tlakovými parametrami. Starostlivo overené údaje vychádzajú z predpisov regulačnej dokumentácie.

Článok veľmi podrobne popisuje princípy a schémy vykonávania výpočtov. Je uvedený príklad vykonania výpočtov. Grafické aplikácie a videonávody slúžia ako užitočný informačný doplnok.

Špecifiká hydraulického výpočtu

Akýkoľvek vykonaný hydraulický výpočet je určením parametrov budúceho plynovodu. Tento postup je povinný, ako aj jedna z najdôležitejších etáp prípravy na výstavbu. Či bude plynovod fungovať optimálne, závisí od správnosti výpočtu.

Pri vykonávaní každého hydraulického výpočtu sa určuje toto:

• nevyhnutné priemer potrubiaktorá zabezpečí efektívnu a stabilnú prepravu požadovaného množstva plynu;
• Bude prijateľná tlaková strata pri pohybe potrebného objemu modrého paliva v potrubiach daného priemeru?

Tlakové straty vznikajú v dôsledku toho, že v každom plynovode je hydraulický odpor. Pri nesprávnom výpočte to môže viesť k tomu, že odberatelia nebudú mať dostatok plynu na bežnú prevádzku vo všetkých režimoch alebo v časoch maximálnej spotreby.

Táto tabuľka je výsledkom hydraulického výpočtu vykonaného s ohľadom na uvedené hodnoty. Ak chcete vykonať výpočty, budete musieť do stĺpcov zadať konkrétne ukazovatele.

Takáto operácia je štátom štandardizovaný postup, ktorý sa vykonáva v súlade so vzorcami a požiadavkami uvedenými v SP 42-101-2003.

Vývojár je povinný vykonať výpočty. Za základ sa berú údaje o technických špecifikáciách plynovodu, ktoré je možné získať od vášho dodávateľa mestského plynu.

Plynovody vyžadujúce výpočty

Štát požaduje vykonať hydraulické výpočty pre všetky typy potrubí súvisiacich so systémom zásobovania plynom. Pretože procesy, ktoré sa vyskytujú pri pohybe plynu, sú vždy rovnaké.

Tieto plynovody zahŕňajú nasledujúce typy:

• nízky tlak;
• stredný, vysoký tlak.

Prvé z nich sú určené na prepravu paliva do obytných budov, všetkých druhov verejných budov a domácich podnikov.Okrem toho v súkromných, bytových domoch a chatách by tlak plynu nemal prekročiť 3 kPa, v domácich (nepriemyselných) podnikoch je toto číslo vyššie a dosahuje 5 kPa.

Druhý typ plynovodov je určený na zásobovanie sietí všetkých druhov, nízkeho a stredného tlaku cez kontrolné body plynu, ako aj na zásobovanie plynom jednotlivých spotrebiteľov.

Môžu to byť priemyselné, poľnohospodárske, rôzne verejnoprospešné podniky a dokonca aj samostatne stojace alebo pripojené k priemyselným budovám. Ale v posledných dvoch prípadoch dôjde k výrazným obmedzeniam tlaku.

Odborníci podmienečne rozdeľujú typy plynovodov uvedené vyššie do nasledujúcich kategórií:

• vnútropodnikové, v predajni, to znamená prepravu modrého paliva vo vnútri budovy a jeho dodanie jednotlivým jednotkám a zariadeniam;
• predplatiteľské pobočky, slúžiace na dodávku plynu z niektorej distribučnej siete všetkým existujúcim odberateľom;
• distribúcia, ktorý sa používa na dodávku plynu do určitých území, napríklad miest, ich jednotlivých okresov a priemyselných podnikov. Ich konfigurácia sa líši a závisí od vlastností rozloženia. Tlak vo vnútri siete môže byť ľubovoľný - nízky, stredný, vysoký.

Okrem toho sa vykonávajú hydraulické výpočty pre plynové siete s rôznym počtom tlakových stupňov, ktorých existuje veľa odrôd.

Na uspokojenie potrieb je teda možné použiť dvojstupňové siete, ktoré pracujú s plynom prepravovaným pri nízkom, vysokom alebo nízkom, strednom tlaku. Uplatnenie našli aj trojstupňové a rôzne viacstupňové siete. To znamená, že všetko závisí len od dostupnosti spotrebiteľov.

Hydraulický odpor je hlavným dôvodom, prečo je potrebné vykonať tento typ výpočtu. Okrem toho to závisí aj od materiálu potrubia

Napriek širokej škále možností plynovodov sú hydraulické výpočty v každom prípade podobné. Pretože na výrobu sa používajú konštrukčné prvky z podobných materiálov a vo vnútri rúr sa vyskytujú rovnaké procesy.

Hydraulický odpor a jeho úloha

Ako už bolo uvedené vyššie, základom pre výpočet je prítomnosť hydraulického odporu v každom plynovode.

Ovplyvňuje celú konštrukciu potrubia, ako aj jeho jednotlivé časti, zostavy - T-kusy, miesta výrazného zmenšenia priemeru potrubia, uzatváracie ventily a rôzne ventily. To vedie k strate tlaku v prepravovanom plyne.

Hydraulický odpor je vždy súčtom:

• lineárny odpor, to znamená, že pôsobí po celej dĺžke konštrukcie;
• lokálne odpory pôsobiace na každý komponent konštrukcie, kde sa mení rýchlosť transportu plynu.

Uvedené parametre neustále a výrazne ovplyvňujú výkonové charakteristiky každého plynovodu. V dôsledku nesprávnych výpočtov preto dôjde k dodatočným a významným finančným stratám v dôsledku skutočnosti, že projekt bude musieť byť prepracovaný.

Pravidlá vykonávania výpočtov

Vyššie bolo uvedené, že postup pri akomkoľvek hydraulickom výpočte upravuje profilový kódex s číslom 42-101–2003.

Dokument uvádza, že hlavným spôsobom výpočtu je použitie počítača na tento účel so špeciálnymi programami, ktoré umožňujú vypočítať plánovanú tlakovú stratu medzi úsekmi budúceho plynovodu alebo požadovaný priemer potrubia.

Akýkoľvek hydraulický výpočet sa vykoná po vytvorení výpočtovej schémy, ktorá obsahuje hlavné ukazovatele. Okrem toho používateľ zadáva známe údaje do príslušných stĺpcov

Ak takéto programy neexistujú alebo sa osoba domnieva, že ich použitie je nevhodné, možno použiť iné metódy povolené Kódexom pravidiel.

Medzi ktoré patrí:

• výpočet pomocou vzorcov uvedených v SP je najkomplexnejšou metódou výpočtu;
• výpočet pomocou takzvaných nomogramov je jednoduchšia možnosť ako pomocou vzorcov, pretože nemusíte robiť žiadne výpočty, pretože potrebné údaje sú uvedené v špeciálnej tabuľke a uvedené v pravidlách a stačí ich vybrať .

Ktorákoľvek z metód výpočtu vedie k rovnakým výsledkom. Preto novovybudovaný plynovod bude schopný zabezpečiť včasnú, neprerušovanú dodávku plánovaného množstva paliva aj v hodinách jeho maximálneho využitia.

Možnosť PC výpočtovej

Vykonávanie kalkulu pomocou počítača je najmenej náročné na prácu - od osoby sa vyžaduje iba vloženie potrebných údajov do príslušných stĺpcov.

Hydraulické výpočty sa preto robia za pár minút a táto operácia si nevyžaduje veľké množstvo vedomostí, ktoré sú potrebné pri používaní vzorcov.

Pre správne vykonanie je potrebné prevziať nasledujúce údaje z technických špecifikácií:

• hustota plynu;
• koeficient kinetickej viskozity;
• teplota plynu vo vašej oblasti.

Potrebné technické podmienky sa získavajú na mestskom plynárenskom odbore lokality, v ktorej sa bude plynovod stavať.V skutočnosti návrh akéhokoľvek potrubia začína prijatím tohto dokumentu, pretože obsahuje všetky základné požiadavky na jeho dizajn.

Použitie špeciálnych programov je najjednoduchšou metódou hydraulického výpočtu, čím sa eliminuje hľadanie a štúdium vzorcov na výpočty

Ďalej musí vývojár zistiť spotrebu plynu pre každé zariadenie, ktoré sa plánuje pripojiť k plynovodu. Napríklad, ak sa palivo prepraví do súkromného domu, najčastejšie sa tam používajú kachle na varenie, všetky druhy vykurovacích kotlov a ich pasy vždy obsahujú potrebné čísla.

Okrem toho budete musieť poznať počet horákov pre každý sporák, ktorý bude pripojený k potrubiu.

V ďalšej fáze zhromažďovania potrebných údajov sa vyberú informácie o poklese tlaku na miestach inštalácie akéhokoľvek zariadenia - môže to byť merač, uzatvárací ventil, tepelný uzatvárací ventil, filter alebo iné prvky. .

V tomto prípade je ľahké nájsť potrebné čísla - sú obsiahnuté v špeciálnej tabuľke pripojenej k pasu každého produktu. Projektant by si mal uvedomiť, že musí byť špecifikovaný pokles tlaku pri maximálnej spotrebe plynu.

Zo špeciálnej tabuľky priloženej k údajovému listu produktu nájdete informácie o tlakovej strate pri pripájaní zariadení do siete

V ďalšej fáze sa odporúča zistiť, aký bude modrý tlak paliva v bode vloženia. Takéto informácie môžu obsahovať technické podmienky vášho mestského plynu, predtým vypracovanú schému budúceho plynovodu.

Ak sa sieť skladá z niekoľkých častí, musia byť očíslované a musí byť uvedená skutočná dĺžka.Okrem toho by sa pre každý z nich mali všetky premenné ukazovatele zapísať samostatne - ide o celkový prietok akéhokoľvek zariadenia, ktoré sa použije, pokles tlaku a ďalšie hodnoty.

Bude potrebný koeficient simultánnosti. Zohľadňuje možnosť spoločnej práce všetkých spotrebiteľov plynu pripojených k sieti. Napríklad všetky vykurovacie zariadenia umiestnené v bytovom dome alebo súkromnom dome.

Takéto údaje používa hydraulický výpočtový program na určenie maximálneho zaťaženia akéhokoľvek úseku alebo celého plynovodu.

Pre každý jednotlivý byt alebo dom nie je potrebné počítať špecifikovaný koeficient, pretože jeho hodnoty sú známe a uvedené v tabuľke nižšie:

Tabuľka s koeficientmi simultánnosti, údaje z ktorých sa používajú na akýkoľvek typ výpočtu. Stačí vybrať stĺpec zodpovedajúci konkrétnemu domácemu spotrebiču a vziať požadované číslo

Ak sa v niektorom zariadení plánuje použitie viac ako dvoch vykurovacích kotlov, pecí a zásobníkových ohrievačov vody, potom bude ukazovateľ simultánnosti vždy 0,85. Toto budete musieť uviesť v príslušnom stĺpci použitom na výpočet programu.

Ďalej by ste mali uviesť priemer potrubia, a budete potrebovať aj ich koeficienty drsnosti, ktoré sa použijú pri stavbe potrubia. Tieto hodnoty sú štandardné a možno ich ľahko nájsť v príručke.

Vplyv materiálu potrubia na výpočet

Na výstavbu plynovodov môžete použiť rúry vyrobené iba z určitých materiálov: oceľ, polyetylén. V niektorých prípadoch sa používajú medené výrobky. Čoskoro bude široko používaný kovovo-plastové konštrukcie.

Každé potrubie má drsnosť, čo vedie k lineárnemu odporu, ktorý ovplyvňuje proces pohybu plynu. Okrem toho je toto číslo výrazne vyššie pri oceľových výrobkoch ako pri plastových.

Potrebné informácie je dnes možné získať len pri oceľových a polyetylénových rúrach. Výsledkom je, že konštrukčné a hydraulické výpočty sa môžu vykonávať len s prihliadnutím na ich charakteristiky, čo vyžaduje príslušný Kódex postupov. Dokument obsahuje aj údaje potrebné na výpočet.

Koeficient drsnosti sa vždy rovná nasledujúcim hodnotám:

• pre všetky polyetylénové rúry, bez ohľadu na to, či sú nové alebo nie, - 0,007 cm;
• pre už použité výrobky z ocele - 0,1 cm;
• pre nové oceľové konštrukcie - 0,01 cm.

Pre žiadne iné typy potrubí tento indikátor nie je uvedený v Kódexe postupov. Preto by sa nemali používať na výstavbu nového plynovodu, pretože špecialisti Gorgaz môžu vyžadovať vykonanie úprav. A to sú opäť dodatočné náklady.

Výpočet prietoku v obmedzenom priestore

Ak plynovod pozostáva zo samostatných úsekov, potom sa výpočet celkového prietoku pre každý z nich bude musieť vykonať samostatne. Nie je to však ťažké, pretože výpočty budú vyžadovať už známe čísla.

Definovanie údajov pomocou programu

Keď poznáte počiatočné ukazovatele, máte prístup k tabuľke simultánnosti a technickým listom kachlí a kotlov, môžete začať s výpočtom.

Za týmto účelom vykonajte nasledujúce kroky (príklad je uvedený pre nízkotlakový vnútropodnikový plynovod):

1. Počet kotlov sa vynásobí produktivitou každého z nich.
2. Výsledná hodnota sa vynásobí koeficientom simultánnosti špecifikovaným pomocou špeciálnej tabuľky pre tento typ spotrebiteľa.
3. Počet sporákov určených na varenie sa násobí produktivitou každého z nich.
4. Hodnota získaná po predchádzajúcej operácii sa vynásobí koeficientom simultánnosti prevzatým zo špeciálnej tabuľky.
5. Výsledné sumy za kotly a kachle sa spočítajú.

Podobné manipulácie sa vykonávajú pre všetky úseky plynovodu. Získané údaje sa zapisujú do príslušných stĺpcov programu, pomocou ktorého sa výpočty vykonávajú. Všetko ostatné robí elektronika sama.

Výpočet pomocou vzorcov

Tento typ hydraulického výpočtu je podobný tomu, ktorý je opísaný vyššie, to znamená, že budú potrebné rovnaké údaje, ale postup bude zdĺhavý. Keďže všetko bude musieť byť vykonané ručne, dizajnér bude musieť navyše vykonať niekoľko medzioperačných operácií, aby získané hodnoty použil na konečný výpočet.

Pomerne veľa času budete musieť venovať aj pochopeniu mnohých pojmov a problémov, s ktorými sa človek pri používaní špeciálneho programu nestretáva. Platnosť vyššie uvedeného možno overiť oboznámením sa so vzorcami, ktoré sa majú použiť.

Výpočet pomocou vzorcov je zložitý, a preto nie je dostupný pre každého. Na obrázku sú znázornené vzorce na výpočet poklesu tlaku v sieti vysokého, stredného a nízkeho tlaku a koeficientu hydraulického trenia

Pri aplikácii vzorcov, ako v prípade hydraulických výpočtov pomocou špeciálneho programu, existujú funkcie pre plynovody nízkeho, stredného a samozrejme vysoký tlak. A stojí za to pamätať, pretože chyba je vždy spojená so značnými finančnými nákladmi.

Výpočty pomocou nomogramov

Akýkoľvek špeciálny nomogram je tabuľka, ktorá zobrazuje množstvo hodnôt, ktorých štúdiom môžete získať požadované ukazovatele bez vykonania výpočtov. V prípade hydraulických výpočtov priemer potrubia a hrúbka jeho stien.

Nomogramy na výpočet predstavujú jednoduchý spôsob, ako získať potrebné informácie. Stačí sa odvolať na linky, ktoré spĺňajú špecifikované sieťové charakteristiky

Pre polyetylénové a oceľové výrobky existujú samostatné nomogramy. Pri ich výpočte sa použili štandardné údaje, napríklad drsnosť vnútorných stien. O správnosť informácií sa preto nemusíte obávať.

Príklad výpočtu

Uvádza sa príklad vykonania hydraulických výpočtov pomocou programu pre nízkotlakové plynovody. V navrhovanej tabuľke sú všetky údaje, ktoré musí projektant zadať samostatne, zvýraznené žltou farbou.

Tieto sú uvedené v odseku o počítačových hydraulických výpočtoch vyššie. Sú to teplota plynu, koeficient kinetickej viskozity a hustota.

V tomto prípade sa výpočty vykonávajú pre kotly a kachle, preto je potrebné zadať presný počet horákov, ktorý môže byť 2 alebo 4. Presnosť je dôležitá, pretože program automaticky zvolí koeficient simultánnosti.

Na obrázku sú žltou farbou zvýraznené stĺpce, do ktorých musí ukazovatele zadať samotný projektant. Nižšie je uvedený vzorec na výpočet prietoku na mieste

Je potrebné venovať pozornosť číslovaniu sekcií - nie sú vynájdené nezávisle, ale sú prevzaté z predtým zostaveného diagramu, kde sú uvedené podobné čísla.

Ďalej sa zapíše skutočná dĺžka plynovodu a takzvaná vypočítaná dĺžka, ktorá je väčšia. Stáva sa to preto, že vo všetkých oblastiach, kde je lokálny odpor, je potrebné zväčšiť dĺžku o 5-10%. Deje sa tak, aby sa zabránilo nedostatočnému tlaku plynu medzi spotrebiteľmi. Program vykonáva výpočty nezávisle.

Celková spotreba v kubických metroch, pre ktorú je k dispozícii samostatný stĺpec, sa na každom mieste vypočíta vopred. Ak je budova viacbytová, musíte uviesť počet bytov od maximálnej hodnoty, ako je uvedené v príslušnom stĺpci.

Je povinné uviesť do tabuľky všetky prvky plynovodu, pri prechode ktorých dochádza k strate tlaku. Príklad ukazuje tepelný uzatvárací ventil, uzatvárací ventil a merač. Hodnota straty v každom prípade bola prevzatá z pasu výrobku.

Pomocou jedného programu môžete robiť výpočty pre všetky typy plynovodov. Obrázok ukazuje výpočty pre strednotlakovú sieť

Vnútorný priemer potrubia je uvedený podľa technických špecifikácií, ak má plynárenská spoločnosť nejaké požiadavky, alebo z predtým vypracovaného diagramu. V tomto prípade je vo väčšine oblastí predpísaná veľkosť 5 cm, pretože väčšina plynovodu vedie pozdĺž fasády a miestny mestský plyn vyžaduje, aby priemer nebol menší.

Ak sa čo i len povrchne zoznámite s daným príkladom vykonávania hydraulického výpočtu, je ľahké si všimnúť, že okrem hodnôt zadaných osobou existuje aj veľké množstvo ďalších. Toto všetko je výsledkom programu, pretože po zadaní čísel do špecifických stĺpcov zvýraznených žltou je pre osobu výpočtová práca dokončená.

To znamená, že samotný výpočet prebieha pomerne rýchlo, po ktorom môžu byť prijaté údaje odoslané na schválenie mestskému plynárenskému oddeleniu vášho mesta.

Závery a užitočné video na túto tému

Toto video umožňuje pochopiť, kde začínajú hydraulické výpočty a kde dizajnéri získavajú potrebné údaje:

Nasledujúce video ukazuje príklad jedného typu počítačového výpočtu:

Nižšie vidíte príklad výpočtu pomocou počítačového programu:

Na vykonanie hydraulického výpočtu pomocou počítača, ako to umožňuje profilový Kódex pravidiel, stačí stráviť trochu času oboznámením sa s programom a zhromaždením potrebných údajov.

To všetko však nemá praktický význam, keďže vypracovanie projektu je oveľa rozsiahlejší postup a zahŕňa mnoho ďalších otázok. Vzhľadom na to bude musieť väčšina občanov vyhľadať pomoc odborníkov.

Máte nejaké otázky, nájdete nejaké nedostatky alebo môžete náš materiál doplniť o cenné informácie? Zanechajte svoje komentáre, pýtajte sa, podeľte sa o svoje skúsenosti v bloku nižšie.