Hydraulický výpočet plynovodu: metody a metody výpočtu + příklad výpočtu

Pro bezpečný a bezporuchový provoz přívodu plynu je nutné jej navrhnout a vypočítat.Je důležité dokonale vybrat potrubí pro sítě všech typů tlaku, což zajišťuje stabilní dodávku plynu do zařízení.

Aby byl výběr potrubí, armatur a zařízení co nejpřesnější, je proveden hydraulický výpočet potrubí. Jak to udělat? Přiznejte se, že se v této problematice příliš nevyznáte, pojďme na to přijít.

Nabízíme Vám seznámit se s pečlivě vybranými a důkladně zpracovanými informacemi o možnostech tvorby hydraulických výpočtů pro plynovodní systémy. Pomocí námi prezentovaných údajů zajistíme zásobování zařízení modrým palivem s požadovanými tlakovými parametry. Pečlivě ověřená data vycházejí z předpisů regulační dokumentace.

Článek velmi podrobně popisuje principy a schémata provádění výpočtů. Je uveden příklad provedení výpočtů. Jako užitečný informativní doplněk slouží grafické aplikace a video návody.

Specifika hydraulického výpočtu

Jakýkoliv provedený hydraulický výpočet je stanovením parametrů budoucího plynovodu. Tento postup je povinný, stejně jako jedna z nejdůležitějších fází přípravy stavby. Zda bude plynovod fungovat optimálně, závisí na správnosti výpočtu.

Při provádění každého hydraulického výpočtu je určeno následující:

• nutné průměr trubkykterá zajistí efektivní a stabilní přepravu požadovaného množství plynu;
• Bude tlaková ztráta přijatelná při pohybu požadovaného objemu modrého paliva v potrubí daného průměru?

Ke ztrátám tlaku dochází díky tomu, že v každém plynovodu je hydraulický odpor. Při špatném výpočtu to může vést k tomu, že spotřebitelé nebudou mít dostatek plynu pro běžný provoz ve všech režimech nebo v době maximální spotřeby.

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

Taková operace je státem standardizovaný postup, který se provádí v souladu se vzorci a požadavky uvedenými v SP 42-101-2003.

Vývojář je povinen provést výpočty. Za základ se berou údaje o technických specifikacích potrubí, které lze získat od vašeho dodavatele městského plynu.

Plynovody vyžadující výpočty

Stát požaduje provedení hydraulických výpočtů pro všechny typy potrubí souvisejících se soustavou zásobování plynem. Protože procesy probíhající při pohybu plynu jsou vždy stejné.

Tyto plynovody zahrnují následující typy:

• nízký tlak;
• střední, vysoký tlak.

První z nich jsou určeny pro přepravu paliva do obytných budov, všech druhů veřejných budov a domácích podniků.Navíc v soukromých, bytových domech a chatách by tlak plynu neměl překročit 3 kPa, v domácnostech (neprůmyslových) podnicích je toto číslo vyšší a dosahuje 5 kPa.

Druhý typ plynovodů je určen k zásobování sítí všech druhů, nízko a středotlakých přes regulační místa plynu, jakož i k zásobování plynem jednotlivým spotřebitelům.

Mohou to být průmyslové, zemědělské, různé obecně prospěšné podniky a dokonce i samostatně stojící nebo připojené k průmyslovým budovám. Ale v posledních dvou případech dojde k výraznému omezení tlaku.

Odborníci podmíněně rozdělují typy plynovodů uvedené výše do následujících kategorií:

• uvnitř domu, v obchodě, tedy přeprava modrého paliva uvnitř budovy a jeho dodání jednotlivým jednotkám a zařízením;
• předplatitelské pobočky, sloužící k zásobování plynu z některé distribuční sítě všem stávajícím spotřebitelům;
• rozdělení, sloužící k zásobování plynem určitá území, například města, jejich jednotlivé části a průmyslové podniky. Jejich konfigurace se liší a závisí na vlastnostech rozvržení. Tlak uvnitř sítě může být libovolný – nízký, střední, vysoký.

Kromě toho se provádějí hydraulické výpočty pro plynové sítě s různým počtem tlakových stupňů, kterých existuje mnoho druhů.

Pro splnění potřeb lze tedy použít dvoustupňové sítě, které pracují s plynem přepravovaným při nízkém, vysokém tlaku nebo nízkém středním tlaku. Uplatnění našly i třístupňové a různé vícestupňové sítě. To znamená, že vše závisí pouze na dostupnosti spotřebitelů.

Hydraulický odpor je hlavním důvodem, proč je třeba provést tento typ výpočtu. Navíc také záleží na materiálu potrubí

Navzdory široké škále možností plynovodů jsou hydraulické výpočty v každém případě podobné. Protože se pro výrobu používají konstrukční prvky z podobných materiálů a uvnitř trubek probíhají stejné procesy.

Hydraulický odpor a jeho role

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

Ovlivňuje celou konstrukci potrubí i jeho jednotlivé části, sestavy - T-kusy, místa výrazného zmenšení průměru potrubí, uzavírací armatury a různé armatury. To vede ke ztrátě tlaku v přepravovaném plynu.

Hydraulický odpor je vždy součtem:

• lineární odpor, to znamená, že působí po celé délce konstrukce;
• lokální odpory působící na každou součást konstrukce, kde se mění rychlost transportu plynu.

Uvedené parametry trvale a významně ovlivňují výkonnostní charakteristiky každého plynovodu. Proto v důsledku nesprávných výpočtů dojde k dalším a významným finančním ztrátám v důsledku toho, že projekt bude muset být přepracován.

Pravidla pro provádění výpočtů

Výše bylo uvedeno, že postup pro jakýkoli hydraulický výpočet upravuje profilový řád s číslem 42-101–2003.

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

Jakýkoli hydraulický výpočet se provádí po vytvoření výpočtového diagramu, který obsahuje hlavní ukazatele. Kromě toho uživatel zadává známá data do příslušných sloupců

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

Který zahrnuje:

• výpočet pomocí vzorců uvedených v SP je nejsložitější metodou výpočtu;
• výpočet pomocí tzv. nomogramů je jednodušší varianta než pomocí vzorců, protože nemusíte provádět žádné výpočty, protože potřebné údaje jsou uvedeny ve speciální tabulce a uvedeny v Kodexu a stačí je vybrat .

Každá z metod výpočtu vede ke stejným výsledkům. Nově vybudovaný plynovod proto bude schopen zajistit včasnou, nepřetržitou dodávku plánovaného množství paliva i v hodinách jeho maximálního využití.

Možnost PC computingu

Provádění kalkulu pomocí počítače je nejméně pracné – od člověka se vyžaduje pouze vložení potřebných údajů do příslušných sloupců.

Hydraulické výpočty jsou tedy hotové za pár minut a tato operace nevyžaduje velké množství znalostí, které jsou nutné při používání vzorců.

Pro správné provedení je nutné převzít následující údaje z technických specifikací:

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

Potřebné technické podmínky jsou získány od městského plynárenského odboru lokality, ve které bude plynovod vybudován.Ve skutečnosti návrh jakéhokoli potrubí začíná přijetím tohoto dokumentu, protože obsahuje všechny základní požadavky na jeho návrh.

Použití speciálních programů je nejjednodušší metodou hydraulického výpočtu, odpadá hledání a studium vzorců pro výpočty

Dále musí vývojář zjistit spotřebu plynu pro každé zařízení, které se plánuje připojit k plynovodu. Například, pokud bude palivo přepravováno do soukromého domu, pak se tam nejčastěji používají sporáky na vaření, všechny druhy topných kotlů a jejich pasy vždy obsahují potřebná čísla.

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

V další fázi sběru potřebných dat se vyberou informace o poklesu tlaku v místech instalace jakéhokoli zařízení - může to být měřidlo, uzavírací ventil, tepelný uzavírací ventil, filtr nebo jiné prvky. .

V tomto případě je snadné najít potřebná čísla - jsou obsaženy ve speciální tabulce připojené k pasu každého produktu. Projektant by si měl uvědomit, že musí být specifikován pokles tlaku při maximální spotřebě plynu.

Informace o tlakové ztrátě při připojení zařízení k síti naleznete ve speciální tabulce připojené k datovému listu produktu

V další fázi se doporučuje zjistit, jaký bude modrý tlak paliva v místě vložení. Tyto informace mohou obsahovat technické podmínky vašeho městského plynu, dříve vypracované schéma budoucího plynovodu.

Pokud se síť skládá z několika částí, musí být očíslovány a musí být uvedena skutečná délka.Kromě toho by pro každý z nich měly být všechny proměnné indikátory zapsány samostatně - to je celkový průtok jakéhokoli zařízení, které bude použito, pokles tlaku a další hodnoty.

Bude vyžadován koeficient simultánnosti. Zohledňuje možnost společné práce všech odběratelů plynu připojených k síti. Například všechna topná zařízení umístěná v bytovém domě nebo soukromém domě.

Taková data jsou využívána hydraulickým výpočtovým programem k určení maximálního zatížení libovolného úseku nebo celého plynovodu.

Pro každý jednotlivý byt nebo dům není třeba vypočítat zadaný koeficient, protože jeho hodnoty jsou známy a uvedeny v tabulce níže:

Tabulka s koeficienty simultánnosti, jejíž data se používají pro jakýkoli typ výpočtu. Stačí vybrat sloupec odpovídající konkrétnímu domácímu spotřebiči a vzít požadované číslo

Pokud se v některém zařízení plánuje použití více než dvou topných kotlů, topenišť a zásobníkových ohřívačů vody, pak bude ukazatel simultánnosti vždy 0,85. To je to, co budete muset uvést v odpovídajícím sloupci použitém pro výpočet programu.

Dále byste měli uvést průměr trubky, a budete potřebovat i jejich koeficienty drsnosti, které budou použity při konstrukci potrubí. Tyto hodnoty jsou standardní a lze je snadno najít v Pravidlech.

Vliv materiálu potrubí na výpočet

Pro stavbu plynovodů můžete použít trubky vyrobené pouze z určitých materiálů: ocel, polyethylen. V některých případech se používají výrobky z mědi. Brzy bude široce používán kov-plastové konstrukce.

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

Potřebné informace lze dnes získat pouze u ocelových a polyetylenových trubek. Výsledkem je, že konstrukční a hydraulické výpočty mohou být prováděny pouze s přihlédnutím k jejich vlastnostem, což vyžaduje příslušný Kodex. Dokument obsahuje i údaje potřebné pro výpočet.

Koeficient drsnosti se vždy rovná následujícím hodnotám:

• pro všechny polyethylenové trubky, bez ohledu na to, zda jsou nové nebo ne, - 0,007 cm;
• pro již použité ocelové výrobky - 0,1 cm;
• pro nové ocelové konstrukce - 0,01 cm.

U jiných typů potrubí není tento indikátor v Kodexu praxe uveden. Proto by se neměly používat pro stavbu nového plynovodu, protože specialisté Gorgaz mohou vyžadovat provedení úprav. A to jsou opět dodatečné náklady.

Výpočet průtoku v omezené oblasti

Pokud se plynovod skládá ze samostatných úseků, bude muset být výpočet celkového průtoku pro každý z nich proveden samostatně. Ale to není obtížné, protože výpočty budou vyžadovat již známá čísla.

Definování dat pomocí programu

Znáte-li počáteční ukazatele, máte přístup k tabulce simultánnosti a technickým listům kamen a kotlů, můžete zahájit výpočet.

Chcete-li to provést, proveďte následující kroky (příklad je uveden pro nízkotlaký vnitropodnikový plynovod):

1. Počet kotlů se násobí produktivitou každého z nich.
2. Výsledná hodnota se vynásobí koeficientem simultánnosti stanoveným pomocí speciální tabulky pro tento typ spotřebitele.
3. Počet sporáků určených k vaření se násobí produktivitou každého z nich.
4. Hodnota získaná po předchozí operaci se vynásobí koeficientem simultánnosti převzatým ze speciální tabulky.
5. Výsledné částky za kotle a kamna se sečtou.

Podobné manipulace se provádějí pro všechny úseky plynovodu. Získaná data se zapisují do příslušných sloupců programu, pomocí kterého se výpočty provádějí. Vše ostatní dělá elektronika sama.

Výpočet pomocí vzorců

Tento typ hydraulického výpočtu je podobný výše popsanému, to znamená, že budou vyžadována stejná data, ale postup bude zdlouhavý. Vzhledem k tomu, že vše bude muset být provedeno ručně, bude navíc konstruktér muset provést řadu mezioperačních operací, aby získané hodnoty použil pro konečný výpočet.

Poměrně hodně času budete muset také věnovat pochopení mnoha pojmů a problémů, se kterými se člověk při používání speciálního programu nesetká. Platnost výše uvedeného lze ověřit seznámením se se vzorci, které se mají použít.

Výpočet pomocí vzorců je složitý, a proto není přístupný všem. Na obrázku jsou vzorce pro výpočet tlakové ztráty v síti vysokého, středního a nízkého tlaku a koeficient hydraulického tření

Při aplikaci vzorců, jako v případě hydraulických výpočtů pomocí speciálního programu, existují funkce pro plynovody nízké, střední a samozřejmě vysoký tlak. A stojí za to si to zapamatovat, protože chyba je vždy spojena se značnými finančními náklady.

Výpočty pomocí nomogramů

Jakýkoli speciální nomogram je tabulka, která ukazuje řadu hodnot, jejichž studiem můžete získat požadované ukazatele bez provádění výpočtů. V případě hydraulických výpočtů průměr potrubí a tloušťka jeho stěn.

Nomogramy pro výpočet jsou jednoduchým způsobem, jak získat potřebné informace. Stačí se odkázat na linky, které splňují zadané síťové charakteristiky

Pro výrobky z polyethylenu a oceli existují samostatné nomogramy. Při jejich výpočtu byly použity standardní údaje, například drsnost vnitřních stěn. O správnost informací se tedy nemusíte starat.

Příklad výpočtu

Je uveden příklad provedení hydraulických výpočtů pomocí programu pro nízkotlaké plynovody. V navržené tabulce jsou žlutě zvýrazněny všechny údaje, které musí projektant samostatně zadat.

Ty jsou uvedeny výše v odstavci o počítačových hydraulických výpočtech. Těmi jsou teplota plynu, kinetický viskozitní koeficient a hustota.

V tomto případě jsou výpočty prováděny pro kotle a kamna, proto je nutné zadat přesný počet hořáků, který může být 2 nebo 4. Důležitá je přesnost, protože program automaticky zvolí koeficient simultánnosti.

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

Stojí za to věnovat pozornost číslování sekcí - nejsou vynalezeny samostatně, ale jsou převzaty z dříve vypracovaného diagramu, kde jsou uvedena podobná čísla.

Dále se zapisuje skutečná délka plynovodu a tzv. vypočtená délka, která je delší. To se děje proto, že ve všech oblastech, kde je lokální odpor, je nutné zvýšit délku o 5-10%. To se provádí, aby se zabránilo nedostatečnému tlaku plynu mezi spotřebiteli. Program provádí výpočty samostatně.

Celková spotřeba v krychlových metrech, pro kterou je k dispozici samostatný sloupec, se na každém místě vypočítá předem. Pokud je budova vícebytová, musíte uvést počet bytů, počínaje maximální hodnotou, jak je vidět v odpovídajícím sloupci.

Je povinné zadat do tabulky všechny prvky plynovodu, při jejichž průchodu dochází ke ztrátě tlaku. Příklad ukazuje tepelný uzavírací ventil, uzavírací ventil a měřič. Hodnota ztráty byla v každém případě převzata z produktového pasu.

Pomocí jednoho programu můžete provádět výpočty pro všechny typy plynovodů. Obrázek ukazuje výpočty pro středotlakou síť

Vnitřní průměr potrubí se uvádí podle technických specifikací, pokud má plynárenská společnost nějaké požadavky, nebo z dříve vypracovaného schématu. V tomto případě je ve většině oblastí předepsána velikost 5 cm, protože většina plynovodu vede po fasádě a místní městský plyn vyžaduje, aby průměr nebyl menší.

Pokud se i jen povrchně seznámíte s uvedeným příkladem provádění hydraulického výpočtu, je snadné si všimnout, že kromě hodnot zadaných osobou existuje velké množství dalších. To vše je výsledek programu, protože po zadání čísel do konkrétních sloupců zvýrazněných žlutě je výpočetní práce pro osobu dokončena.

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

Závěry a užitečné video k tématu

Toto video umožňuje pochopit, kde začínají hydraulické výpočty a kde konstruktéři získávají potřebná data:

Následující video ukazuje příklad jednoho typu počítačového výpočtu:

Níže vidíte příklad výpočtu pomocí počítačového programu:

K provedení hydraulického výpočtu pomocí počítače, jak to umožňuje profil Kodex pravidel, stačí strávit trochu času seznámením se s programem a sběrem potřebných dat.

To vše však nemá praktický význam, protože vypracování projektu je mnohem rozsáhlejší postup a zahrnuje mnoho dalších záležitostí. S ohledem na to bude muset většina občanů vyhledat pomoc specialistů.

Máte nějaké dotazy, najdete nějaké nedostatky nebo můžete náš materiál doplnit o cenné informace? Zanechte své komentáře, ptejte se, sdílejte své zkušenosti v bloku níže.