Чтобы обеспечить безопасную и бесперебойную работу газоснабжения, необходимо проектирование и расчет системы. Важно верно выбрать трубы для магистралей разного давления, гарантирующие стабильный газ потребителям.
Для точного подбора труб, арматуры и оборудования выполняют гидравлический расчет трубопровода. Как это сделать? Возможно, вам эта тема незнакома, разберемся вместе.
Предлагаем изучить тщательно отобранную и обработанную информацию о способах гидравлического расчета для газопроводных систем. Использование предоставленных данных обеспечит подачу природного газа с необходимым давлением. Проверенная информация соответствует требованиям нормативной документации.
Статья подробно описывает принципы и схемы проведения вычислений, а также демонстрирует пример расчета. Для лучшего понимания добавлены графические иллюстрации и видеоуроки.
Специфика гидравлического расчета
Каждый гидравлический расчет для трубопроводов определяет характеристики будущей системы. Этот процесс – обязательный и важный шаг перед началом строительства. Точность расчетов влияет на возможность эффективной работы газопровода.
В каждом гидрорасчёте определяется…
- необходимого диаметра труб, что обеспечит эффективную и стабильную транспортировку необходимого количества газа;
- При каких потерях давления допустимо транспортировать необходимый объем сжиженного газа по трубопроводам определенного диаметра?
Потери давления возникают вследствие гидравлического сопротивления, которое присутствует в любом газопроводе. Неправильный расчет сопротивления может повлечь недостаточное давление газа для потребителей во всех режимах эксплуатации или во время пикового потребления.
Данная таблица составлена по итогам гидрорасчёта с использованием указанных параметров. Для проведения расчетов необходимо заполнить столбцы соответствующими показателями.
| Начало участка | Конец участка | Расчетный расход м³/ч | Длина газопровода | Внутренний диаметр, см | Начальное давление, Па | Конечное давление, Па | Перепад 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 | 8 | 9,14 | 140 | 5 | 1872,52 | 1806,38 | 66,14 |
| 6 | 9 | 4,13 | 70 | 5 | 1815,45 | 1809,83 | 5,62 |
Это узаконимое действие согласуется с установленными образцами и правилами, описанными в СП 42-101–2003.
Расчёты производит застройщик на основе данных о трубопроводе, полученных в местном отделении газового хозяйства.
Газопроводы, требующие выполнения расчетов
Государство предъявляет требование о выполнении гидравлических расчётов для всех трубопроводов системы газоснабжения, поскольку процессы движения газа неизменно сходны.
К указанным газопроводам принадлежат следующие виды:
- низкого давления;
- среднего, высокого давления.
Первые предназначены для доставки топлива в жилые здания, объекты общественной сферы и промышленные компании. В частных домах и многоквартирных строениях, а также коттеджах давление газа не должно быть больше 3 кПа. На бытовых предприятиях (непроизводственных) этот показатель выше – 5 кПа.
Второй тип труб используют для снабжения разного рода сетей газом: с низким и средним давлением, через газорегуляторные пункты, а также для подачи газа отдельным потребителям.
К ним относятся промышленные, сельскохозяйственные, коммунальные предприятия, а также строения, независимо от расположения, — отдельно стоящие или пристроенные к промышленным объектам. В последнем случае давление будет ограничено.
Специалисты по трубопроводам классифицируют перечисленные выше типы газопроводов по следующим категориям.
- внутридомовые, внутрицеховыеСообщающие голубое топливо внутри сооружения и доставляющие его к индивидуальным агрегатам, приборам.
- абонентские ответвленияТрубы, предназначенные для доставки газа от распределительной сети к каждому потребителю.
- распределительныеГазопроводы для снабжения территориями, такими как города, их районы или промышленные объекты, имеют разную конфигурацию, зависящую от особенностей планировки. Давление в сети может быть различным: низким, средним или высоким, согласно заданным параметрам.
Гидравлический расчет проводится в отношении газовых сетей, имеющих различное число ступеней давления, существующих в множестве вариаций.
Для удовлетворения потребностей применяются двухступенчатые, работающие с газом при разных давлениях (низком, высоком или низком, среднем), а также трех- и многоступенчатые сети. Все это определяется числом потребителей.
Разнообразие вариантов газопроводов не меняет сути гидравлического расчета.
В этом процессе сходство обусловлено использованием конструктивных элементов из похожих материалов и протеканием идентичных процессов внутри труб.
Гидравлическое сопротивление и его роль
Основание для расчетов состоит в наличии гидравлического сопротивления во всех газопроводах.
Воздействует на всю систему трубопроводов и её элементы: тройники, участки сужения трубы, запорные устройства и клапаны. Это понижает давление газа в трубе.
Гидравлический опір всегда является суммой.
- Сопротивление, распространяющееся по всей длине сооружения.
- Местные противодействия, возникающие при каждой части конструкции, где меняется скорость подачи газа.
Указанные параметры непрерывно и значительно сказываются на работоспособности каждого трубопровода. Неправильный расчет приведет к дополнительным значительным убыткам из-за необходимости переработки проекта.
Правила выполнения расчета
Ранее говорилось о том, что проведение расчётов гидросистемах регулируется соответствующим сводом правил под определённым номером. 42-101–2003.
Документ указывает, что расчеты выполняются преимущественно с помощью компьютера и программного обеспечения, способного определить планируемое падение давления на участках будущей магистрали газа или рассчитать требуемый диаметр труб.
В отсутствии подходящих программ или если человек полагает, применение неэффективным, допускаются иные методы, утвержденные Сводом правил.
К которым относятся:
- Рассчет, который осуществляют с помощью формул из Свода Проектирования (СП), является самым трудным способом расчета.
- Расчет по номограммам проще использования формул, так как никаких вычислений не требуется: нужные данные обозначены в таблице из Свода правил и нужно лишь их выбрать.
Каждый способ вычисления дает идентичные итоги. Вследствие этого новый трубопровод обеспечит своевременное и непрерывное поставку необходимой энергии даже при пиковом потреблении.
Вариант вычислений с помощью ПК
Выполнение расчётов с помощью компьютера простое — достаточно внести необходимые сведения в предложенные поля.
Гидравлические расчеты выполняются быстро, за считанные минуты, и для этого не требуется глубокие знания, как в случае с использованием формул.
Для корректного осуществления требуется информация из технических условий.
- плотность газа;
- коэффициент кинетической вязкости;
- температуру газа в своем регионе.
Для строительства газопровода необходимо получить технические условия в местном отделе газов населенного пункта.
Получение данного документа является началом проектирования трубопровода, так как в нём изложены все главные требования к его строению.
Строительной компании нужно выяснить расход газа каждого прибора, который предполагается подключить к газопроводу. Например, если газ подается в частный дом, то там обычно применяются плиты для приготовления пищи и различные отопительные котлы. В паспортах этих устройств всегда указаны необходимые цифры.
Также нужно выяснить, сколько конфорок у каждой плиты, которая будет присоединена к трубке.
На следующем этапе сбора требуемой информации выделяют сведения о падении давления в точках установки любого оборудования: счётчика, клапана отсекателя, термозапорного клапана, фильтра или других элементов.
В данном случае необходимые цифры можно обнаружить в специальной таблице, которая прилагается к каждому изделию. Проектировщик должен уделить внимание значению падения давления при максимальном потреблении газа.
На следующем этапе следует выяснить давление голубого топлива в месте присоединения. Такую информацию можно найти в технических условиях местного газового хозяйства или в ранее разработанной схеме будущей газопровода.
В случае многоучастковой сети участки должны быть пронумерованы и снабжены фактической длиной. Для каждого участка требуется перечень всех изменчивых показателей: общее потребление любым прибором, давление падения и другие параметры.
Для расчетов необходим коэффициент одновременности, который учитывает возможность одновременной работы всех потребителей газа, например, всех отопительных приборов в домах.
Программа гидравлического расчета использует эти данные для определения максимальной нагрузки на участке или по всему газопроводу.
Для каждого отдельно взятого жилья (квартиры или дома) рассчет коэффициента необязателен, так как его значение доступно и представлено в прилагаемой таблице.
При планировании использования более двух обогревательных котлов, печей или емкостных водонагревателей на объекте показатель одновременности всегда устанавливается равным 0,85 и указывается в соответствующей графе расчетной программы.
Далее следует указать диаметр трубДля строительства трубопровода потребуются также коэффициенты шероховатости, доступные в Своде правил.
Влияние материала труб на расчет
Для прокладки газопроводов подойдут трубы из стали, полиэтилена и меди. В будущем для этих целей будет широко применяться металлопластиковые конструкции.
Для стальных и полиэтиленовых труб доступна информация, необходимая для проектирования и гидравлического расчета. Документ содержит сведения, требуемые для расчетов, а также информацию, которую нужно использовать в процессе.
Коэффициент шероховатости принимает следующие значения.
- Для всех полиэтиленовых труб, независимо от того, новые это трубы или нет, величина составляет 0,007 см.
- для уже использовавшихся стальных изделий — 0,1 см;
- для новых стальных конструкций — 0,01 см.
В Своде правил не указан такой показатель для других типов труб. По этой причине для строительства нового газопровода лучше не применять их, так как специалисты горгаза могут запросить доработки. Это снова влечет за собой дополнительные затраты.
Расчет расхода на ограниченном участке
Расчет суммарного расхода по отдельным участкам газопровода осуществляется раздельно. Вычисления просты, поскольку требуемые данные уже определены.
Определение данных с помощью программы
С исходными данными, таблицей одновременности и техническими характеристиками плит и котлов возможно произвести расчет.
Для этого выполняют следующие действия (пример приведен для внутридомового газопровода именно низкого давления).
- Производительность всей системы определяется суммарной мощностью всех котлов.
- Результат вычисления умножается на корректирующий коэффициент одновременности, определённый по специальной таблице для данного типа потребителей.
- Производительность всех плит, применяемых для готовки, складывается с учётом их числа.
- Результат предыдущей операции увеличивается в соответствии с коэффициентом одновременности, полученным из таблицы.
- Суммируются полученные суммы на котлы и плиты.
Аналогичные действия выполняют на всех участках трубопровода. Извлечённые сведения заносятся в предусмотренные строки программы, где происходит расчёт. Всё остальное электроника осуществляет самостоятельно.
Расчет с использованием формул
Этот способ гидравлического расчёта напоминает предыдущий, требуя одних и тех же данных. Процесс будет трудоёмким, так как все операции выполняются вручную. Кроме того, конструктору необходимо выполнить ряд промежуточных шагов для применения полученных значений в окончательном подсчёте.
Для освоения этого материала потребуется значительное время, поскольку придется изучить множество понятий и вопросов, отсутствующих в работе со специальной программой. Формулы, требуемые для применения, помогут подтвердить справедливость сказанного.
При использовании формул, подобно гидравлическому расчету с помощью специализированного ПО, имеются особенности для трубопроводов с низким, средним и, безусловно, высокого давленияЭто важно запомнить, ведь промах грозит неизбежными и значительными финансовыми потерями.
Вычисления с помощью номограмм
Специальная номограмма — это таблица со значениями, позволяющими определить нужные показатели без проведения вычислений. В гидравлическом расчёте это диаметр трубы и толщина её стенок.
Для полиэтиленовых и стальных изделий существуют специальные номограммы. При расчетах применялись стандартные данные, например, шероховатость внутренних стенок, поэтому можно быть уверенным в точности информации.
Пример выполнения расчета
В примере показано выполнение гидравлического расчета программы для газопроводов низкого давления. Все данные, которые инженер обязан внести лично, выделены в таблице жёлтым цветом.
Перечисленны в пункте о компьютерном гидравлическом расчете: температура газа, коэффициент кинетической вязкости, плотность.
Для расчета используются данные о котлах и плитах, поэтому нужно указать точное число конфорок (их может быть два или четыре). Точность важна, потому что программа самостоятельно подберет коэффициент одновременности.
Вниманию следует обращать на нумерацию участков — её не выдумывают сами, а используют данные из заранее составленной схемы с обозначенными такими же числами.
Затем указываются фактическая и расчетная длины газопровода. Расчетная длина всегда больше из-за увеличения на 5-10% в тех участках, где есть местное сопротивление. Такое увеличение необходимо для обеспечения достаточного давления газа потребителям. Программа производит расчет самостоятельно.
Общая величина расхода, измеренная в кубометрах и имеющая собственную колонку, рассчитывается для каждого участка заранее. В случае многоквартирного дома необходимо указать число квартир, начиная с наибольшего показателя, как отражено в соответствующей графе.
В таблицу обязательно включаются все элементы газопровода, где происходит снижение давления. В примере приведены: термозапорный клапан, отсечной и счетчик. Потери в каждом случае взяты из паспорта изделия.
Внутренний диаметр трубы определяют по техническому заданию или ранее составленной схеме, если у Горгаза есть требования. В большинстве случаев радиус составляет 5 см, поскольку большая часть газопровода проходит вдоль фасада, а местный Горгаз требует минимальный диаметр не менее этого значения.
Проанализировав пример гидравлического расчета, можно заметить множество значений помимо тех, которые ввел человек.
Вычисления осуществляются достаточно быстро, после чего результаты можно передать для согласования в газовую организацию вашего города.
Выводы и полезное видео по теме
Этот ролик демонстрирует начало гидроаудита и источники данных для проектировщиков.
Следующий ролик демонстрирует способ вычисления на компьютере.
В данном разделе приведён пример расчёта, выполненного с помощью компьютерной программы.
Для проведения гидрорасчета с использованием компьютера, как разрешено соответствующим сводом правил, нужно лишь немного времени на изучение программы и подбор необходимых данных.
Вся эта информация малоэффективна, потому что разработка проекта — многоступенчатый процесс, охватывающий массу дополнительных аспектов. Из-за этого большая часть людей прибегнет к помощи экспертов.
У вас возникли вопросы, вы обнаружили ошибки или хотите поделиться полезной информацией по теме? Напишите свой комментарий, задайте вопрос или расскажите о своём опыте в разделе ниже.