Hydraulický výpočet plynovodu: metody a metody výpočtu + příklad výpočtu

Pro bezpečný a bezporuchový provoz dodávky plynu musí být navržen a vypočten. Je důležité dokonale vybrat potrubí pro dálnice všech typů tlaku a zajistit stabilní přívod plynu do zařízení.

Aby byl výběr potrubí, tvarovek a zařízení co nejpřesnější, provádí se hydraulický výpočet potrubí. Jak to udělat? Přiznávám, že v této záležitosti nejste příliš zběhlý, chápeme to.

Nabízíme seznámení s pečlivě vybranými a důkladně zpracovanými informacemi o možnostech výroby hydraulických výpočtů pro plynovody. Použitím našich údajů zajistíme dodávku modrého paliva do zařízení s požadovanými parametry tlaku. Pečlivě ověřená data jsou založena na předpisech regulační dokumentace.

Článek podrobně popisuje principy a schémata práce na počítači. Je uveden příklad provádění výpočtů. Jako užitečný informativní doplněk byly použity grafické aplikace a video instrukce.

Specifika hydraulického výpočtu

Jakýkoli provedený hydraulický výpočet je určení parametrů budoucího plynovodu. Tento postup je povinný, jakož i jedna z nejdůležitějších fází přípravy stavby. Správnost výpočtu určuje, zda bude plynovod fungovat optimálně.

Při každém hydraulickém výpočtu se stanoví:

• nutné průměr potrubíto zajistí účinnou a stabilní přepravu správného množství plynu;
• zda budou přijatelné tlakové ztráty při pohybu požadovaného objemu modrého paliva v trubkách daného průměru.

K tlakovým ztrátám dochází v důsledku skutečnosti, že v každém plynovodu je hydraulický odpor. Při nesprávném výpočtu to může vést ke skutečnosti, že spotřebitelé nebudou mít dostatek plynu pro normální provoz ve všech režimech nebo v okamžiku jeho maximální spotřeby.

Tato tabulka je výsledkem hydraulického výpočtu provedeného s ohledem na nastavené hodnoty. Chcete-li provést výpočty, budete muset do sloupců zadat konkrétní ukazatele.

Taková operace je státem standardizovaný postup, který je prováděn v souladu se vzorci, požadavky stanovenými vSP 42-101-2003.

Výpočty musí provádět vývojář. Základem jsou údaje o technických specifikacích potrubí, které lze získat při dodávce plynu.

Plynovody vyžadující vyrovnání

Stát vyžaduje, aby hydraulické výpočty byly prováděny pro všechny typy potrubí souvisejících se systémem dodávky plynu. Protože procesy, ke kterým dochází při pohybu plynu, jsou vždy stejné.

Mezi tyto typy plynovodů patří:

• nízký tlak;
• střední, vysoký tlak.

První z nich jsou určeny k přepravě paliva do obytných zařízení, všech druhů veřejných budov, domácích podniků. Navíc v soukromých, bytových domech, chatkách by tlak plynu neměl překročit 3 kPa, v domácnostech (nevýrobních) je toto číslo vyšší a dosahuje 5 kPa.

Druhý typ potrubí je určen k napájení sítí, všech druhů nízkého, středního tlaku přes kontrolní body plynu a také k dodávce plynu jednotlivým spotřebitelům.

Může se jednat o průmyslové, zemědělské, různé inženýrské sítě a dokonce i volně stojící nebo připojené k průmyslovým budovám. V posledních dvou případech však dojde k výrazným tlakovým omezením.

Výše uvedené typy plynovodů jsou obvykle rozděleny do následujících kategorií:

• dům, v obchodě, tj. přepravu modrého paliva uvnitř budovy a jeho dodání do jednotlivých jednotek, zařízení;
• účastnické pobočkypoužívá se k dodávce plynu z některé distribuční sítě všem dostupným spotřebitelům;
• distribucepoužívá se k dodávce plynu do určitých teritorií, například do měst, jejich samostatných oblastí, průmyslových podniků. Jejich konfigurace je jiná a závisí na vlastnostech rozvržení. Tlak uvnitř sítě může být jakýkoli - nízký, střední, vysoký.

Kromě toho se provádí hydraulický výpočet pro plynové sítě s různým počtem tlakových stupňů, z nichž existuje mnoho druhů.

K uspokojení potřeb lze tedy použít dvoustupňové sítě, které pracují s plynem přepravovaným při nízkém, vysokém tlaku nebo nízkém, středním. Aplikace našly také třístupňové a různé vícestupňové sítě. To znamená, že vše závisí na dostupnosti spotřebitelů.

Hydraulický odpor je hlavním důvodem, proč je nutné provést tento typ výpočtu. Navíc záleží na materiálu trubky.

I přes širokou škálu možností plynovodu je hydraulický výpočet v každém případě podobný. Protože se pro výrobu používají konstrukční prvky s podobnými materiály a uvnitř trubek se vyskytují stejné procesy.

Hydraulický odpor a jeho role

Jak je uvedeno výše, základem pro výpočet je přítomnost hydraulického odporu v každém plynovodu.

Působí na celou konstrukci potrubí, jakož i na jeho jednotlivé části, uzly, místa pro významné zmenšení průměru potrubí, ventilů, různých ventilů. To vede ke ztrátě tlaku přepravovaným plynem.

Hydraulický odpor je vždy součtem:

• lineární odpor, tj. působící po celé délce struktury;
• lokální odpory působící na každou složku struktury, kde dochází ke změně rychlosti přepravy plynu.

Uvedené parametry neustále a významně ovlivňují výkon každého plynovodu. Proto v důsledku nesprávného výpočtu dojde k dalším a působivým finančním ztrátám v důsledku skutečnosti, že projekt bude muset být přepracován.

Pravidla výpočtu

Výše bylo uvedeno, že postup pro jakýkoli hydraulický výpočet je upraven příslušným kodexem s číslem42-101–2003.

Dokument uvádí, že hlavním způsobem výpočtu je použití počítače se speciálními programy pro tento účel, který vám umožní vypočítat plánovanou tlakovou ztrátu mezi sekcemi budoucího plynovodu nebo požadovaný průměr potrubí.

Jakýkoli hydraulický výpočet se provádí po vytvoření schématu návrhu, který obsahuje hlavní ukazatele. Kromě toho uživatel zadává známá data do odpovídajících sloupců

Pokud takové programy neexistují nebo pokud se osoba domnívá, že je jejich použití nevhodné, můžete použít jiné metody povolené Kodexem praxe.

K nim patří:

• výpočet podle vzorců uvedených ve společném podniku je nejobtížnější metodou výpočtu;
• Výpočet pomocí tzv. Nomogramů je jednodušší možností než pomocí vzorců, protože nemusíte provádět žádné výpočty, protože potřebná data jsou uvedena ve zvláštní tabulce a jsou uvedena v Kodexu pravidel a stačí je vybrat.

Kterákoli z metod výpočtu vede ke stejným výsledkům. Nově postavený plynovod bude proto schopen zajistit včasné a nepřetržité zásobování plánovaného množství paliva i při jeho maximálním využití.

Možnost výpočtu na PC

Provedení počtu pomocí počítače je nejméně časově náročné - vše, co člověk vyžaduje, je vložení potřebných dat do příslušných sloupců.

Proto je hydraulický výpočet prováděn během několika minut a pro tuto operaci nevyžaduje velké množství znalostí, což je nezbytné při použití vzorců.

Pro její správnou implementaci je nutné z technických podmínek převzít následující údaje:

• hustota plynu;
• koeficient kinetické viskozity;
• teplota plynu ve vaší oblasti.

Potřebné technické podmínky jsou získány na čerpací stanici osady, ve které bude plynovod postaven. S přijetím tohoto dokumentu vlastně začíná návrh jakéhokoli potrubí, protože obsahuje všechny základní požadavky na jeho provedení.

Použití speciálních programů je nejjednodušší metoda hydraulických výpočtů, vyjma vyhledávání a studia vzorců pro výpočty

Dále musí vývojář znát tok plynu pro každé zařízení, které má být připojeno k plynovodu. Například, pokud bude palivo přepravováno do soukromého domu, pak se nejčastěji používají kamna na vaření, všechny druhy topných kotlů a jejich čísla vždy obsahují potřebná čísla.

Kromě toho musíte znát počet hořáků pro každý sporák, který bude připojen k potrubí.

V další fázi shromažďování potřebných údajů se shromažďují informace o poklesu tlaku v místě instalace jakéhokoli zařízení - může to být měřič, uzavírací ventil, tepelný uzavírací ventil, filtr a další prvky.

V tomto případě je snadné najít potřebná čísla - jsou obsažena ve zvláštní tabulce připojené k cestovnímu pasu každého produktu. Projektant by měl věnovat pozornost skutečnosti, že pokles tlaku by měl být indikován při maximální spotřebě plynu.

Ve speciální tabulce připojené k datovému listu produktu najdete informace o ztrátě tlaku při připojování zařízení k síti

V další fázi se doporučuje zjistit, jaký bude tlak modrého paliva v místě zavedení. Tyto informace mohou obsahovat technické podmínky jeho plynu, dříve vypracované schéma budoucího plynovodu.

Pokud síť bude sestávat z několika sekcí, musí být očíslovány a označit skutečnou délku. Kromě toho by každá proměnná měla být registrována samostatně - to je celková spotřeba jakéhokoli zařízení, které bude použito, pokles tlaku, jiné hodnoty.

Bezpochyby bude potřeba souběžný faktor. Zohledňuje možnost společné práce všech spotřebitelů plynu připojených k síti. Například všechna topná zařízení umístěná v bytovém domě nebo v soukromém domě.

Taková data jsou používána programem, který provádí hydraulický výpočet pro stanovení maximálního zatížení v kterémkoli úseku nebo v celém plynovodu.

Pro každý jednotlivý byt nebo dům nemusí být specifikovaný koeficient vypočítáván, protože jeho hodnoty jsou známy a jsou uvedeny v následující tabulce:

Tabulka s koeficienty simultánnosti, z nichž jsou data použita pro jakýkoli typ výpočtu. Stačí vybrat sloupec odpovídající konkrétnímu domácímu spotřebiči a vzít požadované číslo

Pokud je v některém zařízení plánováno použití více než dvou topných kotlů, pecí a ohřívačů vody, pak bude index součinnosti vždy 0,85. Což bude nutné uvést v odpovídajícím sloupci použitém pro výpočet programu.

Dále by mělo být uvedeno průměr potrubí, a budete také potřebovat jejich koeficienty drsnosti, které budou použity při konstrukci potrubí. Tyto hodnoty jsou standardní a lze je snadno najít v Kodexu chování.

Vliv materiálu potrubí na výpočet

Pro stavbu plynovodů lze použít potrubí pouze z určitých materiálů: ocel, polyethylen. V některých případech se používají měděné výrobky. Již brzy kovoplastové konstrukce.

Každá trubka má drsnost, což vede k lineárnímu odporu, který ovlivňuje proces pohybu plynu. Navíc je toto číslo výrazně vyšší u výrobků z oceli než u plastů

Dnes lze potřebné informace získat pouze pro ocelové a polyethylenové trubky. Výsledkem je, že konstrukční a hydraulický výpočet může být proveden pouze s ohledem na jejich vlastnosti, které vyžaduje příslušný kodex praxe. A také v dokumentu jsou uvedeny údaje potřebné pro výpočet.

Koeficient drsnosti se vždy rovná následujícím hodnotám:

• pro všechny polyetylenové trubky, nové nebo ne, nové - 0,007 cm;
• pro již používané výrobky z oceli - 0,1 cm;
• pro nové ocelové konstrukce - 0,01 cm.

U jiných typů trubek není tento indikátor uveden v Kodexu praxe. Proto by neměly být použity k výstavbě nového plynovodu, protože specialisté Gorgaz mohou vyžadovat úpravy. A to je opět příplatek.

Výpočet průtoku v omezené oblasti

Pokud plynovod sestává ze samostatných sekcí, pak bude muset být výpočet celkového průtoku pro každý z nich proveden samostatně. To však není obtížné, protože výpočty budou vyžadovat již známé údaje.

Definice dat pomocí programu

Znáte-li počáteční ukazatele, máte přístup do tabulky simultánnosti a do technických listů kamen a kotlů, můžete přistoupit k výpočtu.

Za tímto účelem jsou provedeny následující akce (příklad je uveden pro vnitropodnikový plynovod přesně nízkého tlaku):

1. Počet kotlů se vynásobí výkonem každého z nich.
2. Získaná hodnota se vynásobí koeficientem souběžnosti určeným zvláštní tabulkou pro tento typ spotřebitele.
3. Počet kamen určených k vaření se vynásobí produktivitou každého z nich.
4. Hodnota získaná po předchozí operaci se vynásobí koeficientem simultaneity převzatým ze speciální tabulky.
5. Sumy přijaté za kotle a kamna jsou shrnuty.

Podobné manipulace se provádějí pro všechny části potrubí. Získaná data jsou zapsána do odpovídajících sloupců programu, s nímž se provádí počet. Elektronika dělá všechno ostatní.

Výpočet pomocí vzorců

Tento typ hydraulického výpočtu je podobný výpočtu popsanému výše, to znamená, že budou požadována stejná data, ale postup bude zdlouhavý. Protože všechno bude muset být provedeno manuálně, bude navíc muset designér provést řadu mezilehlých operací, aby bylo možné získané hodnoty použít pro konečný výpočet.

A také budete muset věnovat spoustu času porozumění mnoha konceptům, problémům, s nimiž se člověk při používání speciálního programu nesetká. Platnost výše uvedeného můžete ověřit přečtením vzorců, které se mají použít.

Výpočet pomocí vzorců je složitý, proto není přístupný všem. Obrázek ukazuje vzorce pro výpočet tlakové ztráty v síti vysokého, středního a nízkého tlaku a součinitele hydraulického tření

Při použití vzorců, jako v případě hydraulických výpočtů pomocí speciálního programu, existují vlastnosti pro nízko, střední a samozřejmě plynovody vysoký tlak. A to stojí za zapamatování, protože chyba je plná a vždy působivých finančních nákladů.

Nomogramové výpočty

Jakýkoli speciální nomogram je tabulka, ve které je uvedena řada hodnot. Po prostudování, které můžete získat potřebné ukazatele bez provedení výpočtů. V případě hydraulického výpočtu průměr potrubí a tloušťka jeho stěn.

Nomogramy pro výpočet jsou jednoduchým způsobem, jak získat potřebné informace. Stačí se odvolat na řádky odpovídající daným charakteristikám sítě.

Pro výrobky z polyethylenu a oceli existují oddělené nomogramy. Při jejich výpočtu byly použity standardní údaje, například drsnost vnitřních stěn. Proto si nemůžete dělat starosti s přesností informací.

Příklad výpočtu

Je uveden příklad provádění hydraulického výpočtu pomocí programu pro nízkotlaké plynovody. V navrhované tabulce jsou všechna data, která musí návrhář zadat samostatně, zvýrazněna žlutě.

Jsou uvedeny v odstavci výše týkajícím se hydraulického výpočtu pomocí počítače. Jedná se o teplotu plynu, kinetický viskozitní koeficient, hustotu.

V tomto případě se výpočet provádí pro kotle a kamna, proto je nutné předepsat přesný počet hořáků, které mohou být 2 nebo 4. Přesnost je důležitá, protože program automaticky vybere součinitel součinnosti.

Na obrázku jsou sloupce, do kterých musí projektant sám zadat indikátory, zvýrazněny žlutě. Níže je uveden vzorec pro výpočet průtoku na místě

Je třeba věnovat pozornost číslování pozemků - není vynalezeno samostatně, ale převzato z dříve vypracovaného schématu, kde jsou uvedena podobná čísla.

Dále je předepsána skutečná délka potrubí a tzv. Odhad, který je větší. To se děje proto, že ve všech oblastech, kde existuje místní odpor, je nutné zvýšit délku o 5-10%. To se provádí za účelem vyloučení nedostatečného tlaku plynu ze strany spotřebitelů.Program provádí výpočet sám.

Celkový průtok v metrech krychlových, pro který je k dispozici samostatný sloupec, se vypočte předem pro každou sekci. Je-li dům víceletový, musí být uveden počet bytů a musí začínat maximální hodnotou, jak je vidět v příslušném sloupci.

Bezpochyby jsou do tabulky zapsány všechny prvky plynovodu, během kterých se ztrácí tlak. Příklad ukazuje tepelný uzavírací ventil, uzavírací ventil a počítadlo. Hodnota ztráty byla v každém případě převzata do pasu produktu.

Pomocí jednoho programu je možné provádět výpočty pro všechny typy plynovodů. Na obrázku je počet pro síť středního tlaku

Vnitřní průměr potrubí je uveden podle technických specifikací, pokud má plyn nějaké požadavky, nebo podle dříve vypracovaného schématu. V tomto případě je to ve většině sekcí předepsáno v množství 5 cm, protože většina plynovodu vede podél fasády a místní plynovod vyžaduje, aby průměr nebyl menší.

I když se podíváte povrchně na daný příklad provádění hydraulických výpočtů, je snadné si povšimnout, že kromě hodnot zadaných osobou existuje velké množství dalších. To vše je výsledkem programu, protože po zadání čísel do konkrétních sloupců zvýrazněných žlutě je výpočet pro danou osobu dokončen.

To znamená, že samotný výpočet probíhá poměrně rychle, po kterém mohou být data odeslána ke schválení městskému plynárenskému úřadu.

Závěry a užitečné video na toto téma

Toto video umožňuje pochopit, kde začíná hydraulický výpočet, kde návrháři získají potřebná data od:

Následující video ukazuje příklad jednoho z typů počítačového výpočtu:

Dále můžete vidět příklad výpočtu pomocí počítačového programu:

Chcete-li provést hydraulický výpočet pomocí počítače, jak to umožňuje specializovaný kodex praxe, stačí strávit trochu času seznámením se s programem a shromažďováním potřebných dat.

To ale nemá praktický význam, protože příprava projektu je mnohem zdlouhavější a zahrnuje mnoho dalších otázek. S ohledem na to se většina občanů bude muset obrátit na odborníky o pomoc.

Máte dotazy, najdete chyby nebo můžete do našeho materiálu přidat cenné informace? Nechte své komentáře, klást otázky, podělte se o zkušenosti v níže uvedeném bloku.