Высокого и среднего давления. Высокого и среднего давления Гидравлический расчет газопровода низкого давления пример оформления

Газорегуляторные пункты предназначены для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне независимо от расхода. Для городов с населением от 50 до 250 тысяч человек рекомендуется двухступенчатая система газоснабжения.

При известном расчетном расходе газообразного топлива районом города определяется количество ГРП, исходя из оптимальной производительности

(=1500..2000м 3 /ч)по формуле:

После определения количества ГРП намечают их месторасположение на генплане района города, устанавливая их в центре газифицируемой площади на территории кварталов.

3.2 Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого и среднего давления (гвд и гсд)

На генплане районо города намечают прокладку газопроводов высокого и среднего давления. Закольцовывание газопроводов наиболее целесообразно в районах с многоэтажной застройкой. Трассировка газопроводов производится таким образом, чтобы длина ответвлений от кольцевого газопровода к потребителям была минимальной (не более 200 м для повышения надежности газовых сетей). К газопроводу высокого и среднего давления присоединяются все промышленные предприятия, котельные и ГРП.

Гидравлический расчет выполняется для двух аварийных и нормального режимов потребления газа.

Начальное давление принимается по заданию, оно равно 450 кПа. (На выходе из ГРС). В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь абсолютное давление газа примерно 200..250 кПа.

На расчетной схеме газопроводов высокого или среднего давления наносятся номера участков, расстояние между участками в метрах, расчетные расходы газа, наименование промышленных предприятий и их расходы, квартальные или районные котельные.

Сначала на расчетной схеме ГВД или ГСД намечается нормальный режим, когда поток газа движется по полукольцам. Точка слияния потоков наза находится посередине длины газопровода на замыкающем участке.

Для выравнивания нагрузок по полукольцам производим распределение расходов газа на котельные №1 и №2. Для этого определяем расходы газа по полукольцам магистрального газопровода и, учитывая нагрузку на ГРП, промышленные предприятия и др., кроме котельных, и находим абсолютную невязку по формуле:

где V 1 – суммарная нагрузка по первому полукольцу, м 3 /ч;

V 2 – суммарная нагрузка по второму полукольцу, м 3 /ч;

V 1 = V грп1+ V пп3 = 1400,02+3300 = 4700,02м 3 /ч;

V 2 = V пп2+ V грп2 = 2800+1422,5=4222,5 м 3 /ч;

∆V=V 1 -V 2 =4700,02-4222,5=477,5 м 3 /ч;

Расход газа на котельную №1 равен:

V кот2 =(V кот -∆V)/2, м 3 /ч;

V кот1 =(V кот -∆V)/2=(12340,4-477,5)/2=5931,4м 3 /ч

Расход газа на котельную №2 равен:

V кот2 =V кот -V кот1 =12340,4-5931,4=6409 м 3 /ч

Определение аварийного расхода газа:

V ав =0.59*Σ(V i *K об), м 3 /ч

V ав =0.59*Σ(V i *K об),=0.59*((1422,5+1400,02)*0.8+(3300 +2800)*0.9+ (5931,4+6409)*0.7)=9894,5 м 3 /ч,

Где К об =0.8, К об =0.7, К об =0.9 –коэффициенты обеспеченности газом при аварийных ситуациях для ГРП, промышленных предприятий и отопительно-производственных котельных.

Среднеквадратичная потеря давления газа по кольцу равна:

A ср =(Pн 2 – Рк 2)/Σl р =(450 2 -250 2)/8184=17,106 кПа 2 /м

где P н, Р к – начальное и конечное давление газа;

l р = 1.1*l ф =1.1*7440=8184 м – расчетная длина кольцевого газопровода,

где l ф –фактическая длина кольцевого газопровода.

По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления. По V расч и А ср определяем предварительные диаметры кольцевого газопровода. Желательно по кольцу иметь один диаметр, максимум – два.

Первый аварийный режим, когда отключен головной участок газопровода слева от источника газоснабжения (ГРС), второй аварийный режим – когда отключен участок газопровода справа от ГРС.

Диаметрами газопровода задаемся предварительно выбранными по номограмме для гидравлического расчета высокого или среднего давления. Затем в зависимости от расчетного расхода газа по участкам и диаметра определяем фактическую квадратичную потерю давления газа на участках газопровода. Давление у конечного потребителя должно быть не ниже минимально допустимого предела (Р к +50), к Па абс.

Конечное давление определяется по формуле, кПа абс.

По V ав и А ср определяем предварительный диаметр кольцевого газопровода 325х8.0

Таблица 3 – Гидравлический расчет газопровода высокого и среднего давления

Длина участка, м

Расход газа, Vр, м3/ч

Диаметр газопровода

Средне- квадратичная потеря давления газа, А, кПа/м

Давление газа на участке, Па

1 аварийный режим (ГРС-1-2-3…)

Проверка:404≥250+50 2 аварийный режим (ГРС-1-7-6…)

Проверка:400≥250+50

Нормальный режим 1
Нормальный режим 2

Проверка:430≥250+50

Невязка: (430-428)/430*100=0,46 %

Расчет ответвлений газопровода нормал. режим

Расчет ответвлений газопровода 1 авар.
Расчет ответвлений газопровода 2 авар.

Основная задача гидравлических расчетов заключается в том, чтобы определить диаметры газопроводов. С точки зрения методов гидравли­ческие расчеты газопроводов можно разделить на следующие типы:

· расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления;

· расчет тупиковых сетей высокого и среднего давления;

· расчет многокольцевых сетей низкого давления;

· расчет тупиковых сетей низкого давления.

Для проведения гидравлических расчётов необходимо иметь следующие исходные данные:

· расчетную схему газопровода с указанием на ней номеров и длин участков;

· часовые расходы газа у всех потребителей, подключенных к данной сети;

·допустимые перепады давления газа в сети.

Расчетная схема газопровода составляется в упрощенном виде по плану газифицируемого района. Все участки газопроводов как бы вып­рямляются и указываются их полные длины со всеми изгибами и поворотами. Точки расположения потребителей газа на плаке определяются местами расположения соответствующих ГРП или ГРУ.

12.1 Гидравлический расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления.

Гидравлический режим работы газопроводов высокого и среднего давления назначается из условий максимального газопотребления.

Расчёт подобных сетей состоит из трёх этапов:

· расчет в аварийных режимах;

· расчет при нормальном потокораспределении;

· расчёт ответвлений от кольцевого газопровода.

Расчетная схема газопровода представлена на рис. 2 . Длины от­дельных участков указаны в метрах. Номера расчетных участков указа­ны числами в кружках. Расход газа отдельными потребителями обозначен буквой V и имеет размерность м 3 /ч. Места изменения расхода газа на кольце обозначены цифрами 0, 1, 2, ..... , и т. д.. Источник питания газом (ГРС) подключен к точке 0.

Газопровод высокого давления имеет в начальной точке 0 избыточ­ное давление газаР Н =0,6 МПа. Конечное давление газа Р К = 0,15 МПа . Это давление должно поддерживаться у всех потребителей, подключен­ных к данному кольцу, одинаковым независимо от места их расположе­ния.

В расчетах используется абсолютное давление газа, поэтому расчет­ные Р Н =0,7 МПа и Р К =0,25 МПа. Длины участков переведены в километры.

Для начало расчёта определяем среднюю удельную разность квадратов давлений:

А СР = (Р 2 н - Р 2 к) / 1,1 å l i

где å l i - сумма длин всех участков по расчётному направлению, км.

Множитель 1,1 означает искусственное увеличение длинны газопровода для компенсации различных местных сопротивлений (повороты, задвижки, компенсаторы и т. п.).

Далее, используя среднее значение А СР и расчетный расход газа на соответствующем участке, по номограмме рис. 11.2 определяем диаметр газопровода и по нему, используя ту же номограмму, уточняем значе­ние А для выбранного стандартного диаметра газопровода. Затем по уточненному значению А и расчетной длине, определяем точное значе­ние разности Р 2 н - Р 2 к на участке. Все расчеты сводят в таблицы.

12.1.1 Расчет в аварийных режимах.

Аварийные режимы работы газопровода наступают тогда, когда откажут в работе участки газопровода, примыкающие к точке питания 0. В нашем случае это участки 1 и 18. Питание потребителей в аварийных режимах должно осуществляться по тупиковой сети с условием обязательного поддержания давления газа у последнего потребителя Р К = 0,25 МПа.

Результаты расчетов сводим в табл. 2 и 3.

Расход газа на участках определяется по формуле:

V Р = 0,59 S (К ОБ i V i) (м 3 / ч),

где К ОБ i - коэффициент обеспеченности различных потребителей газа;

V i - часовой расход газа у соответствующего потребителя, м 3 / ч.

Для простоты коэффициент обеспеченности принят равным 0,8 у всех потребителей газа.

Расчетную длину участков газопровода определяют по уравнению:

l Р = 1,1 l Г (км),

Средняя удельная разность квадратов давлений в первом аварийном режиме составит:

А СР = (0,7 2 - 0,25 2) / 1,1 6,06 = 0,064 (МПа 2 / км),

å l i = 6,06 (км),

Отказал участок 1
№ уч.	d У мм	l Р км	V Р м 3 / ч	Р 2 н-Р 2 к l Р	Р 2 н-Р 2 к, МПа 2
		0,077	10053,831	0,045	0,003465
		1,848	9849,4501	0,04	0,07392
		0,407	9809,2192	0,04	0,01628
		0,726	9796,579	0,04	0,02904
		0,077	9787,3632	0,19	0,01463
		0,473	9785,6909	0,19	0,08987
		0,253	9745,46	0,18	0,04554
		0,044	2566,8403	0,1	0,0044
		0,121	2554,2002	0,1	0,0121
		0,22	1665,1787	0,053	0,01166
		0,121	1663,5064	0,053	0,006413
		0,176	1459,1257	0,045	0,00792
		0,154	1449,9099	0,045	0,00693
		0,913	1437,2697	0,045	0,041085
		0,451	903,3339	0,045	0,020295
		0,154	901,6616	0,2	0,0308
		0,363	12,64016	0,031	0,011253
		ål Р =6,578			å(Р 2 н-Р 2 к)=0,425601

P К = Ö(0,7 2 - 0,425601) - 0,1 = 0,1537696 Ошибка: 1,5 % <5 %

Переходим к расчету во втором аварийном режиме.

Отказал участок 18
№ уч.	d У мм	l Р км	V Р м 3 / ч	Р 2 н-Р 2 к l Р	Р 2 н-Р 2 к, МПа 2
		0,22	10053,831	0,045	0,0099
		0,231	10041,191	0,045	0,010395
		0,154	9152,1692	0,038	0,005852
		0,451	9150,4969	0,038	0,017138
		0,913	8616,5611	0,1	0,0913
		0,154	8603,9209	0,1	0,0154
		0,176	8594,7051	0,1	0,0176
		0,121	8390,3244	0,1	0,0121
		0,22	8388,6521	0,1	0,022
		0,121	7499,6307	0,085	0,010285
		0,044	7486,9905	0,085	0,00374
		0,253	308,37082	0,085	0,021505
		0,473	268,1399	0,06	0,02838
		0,077	266,4676	0,06	0,00462
		0,726	257,2518	0,06	0,04356
		0,407	244,61169	0,06	0,02442
		1,903	204,38072	0,045	0,085635
		ål Р =6,644			å(Р 2 н-Р 2 к)=0,42383

P К = Ö(0,7 2 - 0,42383) - 0,1 = 0,1572353 Ошибка: 2,9 % <5 %

Отсюда следует, расчёт сделан правильно.

На этом расчет во втором аварийном режиме заканчивается.

Зная потери давления на каждом участке, определяем абсолютное давление в каждой точке в обоих аварийных режимах:

P i = Ö P 2 Н - S(P 2 Н - P 2 К) i ,

где S(P 2 Н - P 2 К) - сумма разности квадратов давлений на участках, предшествующих точке определения давления.

Все расчеты по определению давлений в различных точках кольца можно свести в таблицу.

Номер точки на кольце	Отказал участок 1	Отказал участок 19
	Давление газа, МПа	Давление газа, МПа
	0,7	0,7
	0,2537696	0,6928925
	0,2750491	0,6853503
	0,3262698
	0,3560154	0,6683674
	0,409673	0,5961669
	0,418055	0,5831081
	0,4274131	0,567816
	0,4348505	0,5570592
	0,4480569	0,5369497
	0,4613621	0,5272855
	0,4661062	0,523727
	0,5126353	0,5027773
	0,593856	0,473714
	0,6060487	0,4688123
	0,6295514	0,4197916
	0,6423512	0,3896216
	0,6975206	0,2572353

Давление газа в точках подключения к кольцу потребителей необходимо знать для определения диаметров ответвлений при гидравлическом расчете последних.

12.1.2 Расчет ответвлений.

В этом расчете определяются диаметры газопроводов, подводящих газ от кольцевого газопровода к потребителям V 1 , V 2 , ..... , и т. д.. Для этого используется расчет давления в точках изменения расходов 1, 2, 3, .... 17 сведенный в таблицу? . Перепад давлений в точке подключения газопровода ответвления к кольцевому газопроводу и заданным конечным давлением у потребителя.

Для определения начального давления из таблицы 2,3 для одной и той же точки выбираем наименьшее абсолютное давление газа. Далее определяется удельная разность квадратов давлений на участке:

A = (P 2 Н - P 2 К) / 1,1 l Г i , (МПа 2 / км),

По номограмме рис. 11.2 из определяем диаметр газопровода.

Все расчеты по определению диаметров ответвлений сводим в таблицу:

А 19 = 0,0145;

А 20 = 0,1085;

А 21 = 0,4997;

А 22 = 0,3649;

А 23 = 2,3944;

А 24 = 0,8501;

А 25 = 1,5606;

А 26 = 1,1505;

А 27 = 0,8376;

А 28 = 0,9114;

А 29 = 2,3447;

А 30 = 2,4715;

А 31 = 0,8657;

А 32 = 1,7872;

А 33 = 1,2924;

А 34 = 1,3528;

А 35 = 0,0664;

Номер ответв-ления.	Начальное давление, МПа	Конечное давление, МПа	Длина участка, Км	Расход газа, м 3 / ч	Диаметр условный, мм
	0,2538	0,25	0,12	26,78
	0,275	0,25	0,11	1883,52
	0,3263	0,25	0,08	3,543
	0,356	0,25	0,16	1131,22
	0,4097	0,25	0,04	26,78
	0,418	0,25	0,12	19,525
	0,4274	0,25	0,07	433,01
	0,4348	0,25	0,1	3,543
	0,448	0,25	0,15	1883,52
	0,4614	0,25	0,15	26,78
	0,4661	0,25	0,06	15208,94
	0,5028	0,25	0,07	85,235
	0,4737	0,25	0,17	3,543
	0,4688	0,25	0,08	19,525
	0,4198	0,25	0,08	26,78
	0,3896	0,25	0,06	85,235
	0,2572	0,25	0,05	433,01

12.1.3 Расчёт при нормальном потокораспределении.

Нормальное потокораспределение предполагает движение газа от питания кольца в обе стороны.

Точка схода обоих потоков газа должна находиться где-то на кольце. Эта точка определяется из следующих условий - расходы газа по обоим направлениям кольца должны быть примерно одинаковыми.

Расчёты при нормальном потокораспределении рекомендуется свести в таблицу.

Таблица 6.

N О участка.	Расход на участке, м 3 /ч	Диаметр газопровода, мм	Длина участка, км	Р 2 Н -Р 2 К /l, МПа 2 /км	Р 2 Н -Р 2 К, МПа 2	Р 2 Н -Р 2 К /V УЧ, 10 -6
	-10650,2445		0,2	0,052	0,0104	0,976
	-10623,4645		0,21	0,052	0,01092	1,026
	-8739,9445		0,14	0,034	0,00476	0,545
	-8736,4015		0,41	0,034	0,01394	1,596
	-7605,1815		0,83	0,085	0,07055	9,277
	-7578,4015		0,14	0,085	0,0119	1,57
	-7558,8765		0,16	0,085	0,0136	1,799
	-7125,8665		0,11	0,075	0,00825	1,158
	-7122,3235		0,2	0,075	0,015	2,106
	-5238,8035		0,11	0,039	0,00429	0,819
	-5212,0235		0,04	0,039	0,00156	0,299
	+9996,9165		0,23	0,122	0,02806	2,807
	+10082,1515		0,43	0,122	0,05246	5,203
	+10085,6945		0,07	0,122	0,00854	0,847
	+10105,2195		0,66	0,045	0,0297	2,939
	+10131,9995		0,37	0,045	0,01665	1,643
	+10217,2345		1,68	0,045	0,0756	7,399
	+10650,2445		0,07	0,05	0,0035	0,329
					S= 0,37968	S= 42,34 10 -6
					+0,04934

* Знаки "+" и "-" означают условное деление потоков газа на положительные (направление по часовой стрелке) и отрицательные (движение против часовой стрелки).

Для определения ошибки надо просуммировать по модулю все числа в графе 6 и оценить разность положительных и отрицательных чисел в этой же графе по нижеприведенной формуле

Ошибка составляет: 0,04934 100 / 0,5 0,37968 = 25,99 %

Диаметры участков газопровода в этом режиме выбираются из таб­лицы расчетов в аварийных режимах. Для каждого участка принимается наибольший из двух диаметров. При этом размеры диаметров на голов­ных участках кольца будут наибольшими. Далее размеры диаметров бу­дут монотонно убывать в направлении точки схода потоков.

Для определения удельной разности квадратов давлений на участке используют номограмму рис. 11.2. . Их определяют по известным диаметру и расходу и вносят в графу 5 таблицы. Зная расчетные длины участков, вычисляют разности квадратов давлений на участках и вносят их в графу 6 таблицы.

Критерием правильности расчёта является равенство сумм положительных и отрицательных значений Р 2 н - Р 2 к. Если равенства нет, то разность этих значений не должна превышать 10 % от половины абсолютного значения суммы чисел в графе 6 таблицы. В нашем примере эта разность составляет 25,99 %, что слишком много.

Следовательно, расчёт надо повторить.

DV = å(Р 2 н - Р 2 к) 10 6 / 2 å(Р 2 н - Р 2 к) / Vi.

DV = 0,04934 10 6 / 2 42,34 = 582,66 » 600 (м 3 /ч),

Сумма в знаменателе этой формулы берется из графы 7 таблицы 6.

Увеличим все положительные расходы на 600 м 3 /ч, а все отрицательные расходы уменьшим также на 600 м 2 /ч. Повторим расчет при новых зна­чениях расходов на участках

Таблица 7.

N О Участка.	Расход на участке, м 3 /ч	Диаметр газопровода, мм	Длина участка, км	Р 2 Н -Р 2 К /l, МПа 2 /км	Р 2 Н -Р 2 К, МПа 2	Р 2 Н -Р 2 К /V УЧ, 10 -6
	-11250,2445		0,2	0,06	0,012	0,976
	-11223,4645		0,21	0,06	0,0126	1,026
	- 9339,9445		0,14	0,037	0,00518	0,545
	-9336,4015		0,41	0,037	0,01517	1,596
	-8205,1815		0,83	0,1	0,083	9,277
	-8178,4015		0,14	0,1	0,014	1,57
	-8158,8765		0,16	0,1	0,016	1,799
	-7125,8665		0,11	0,085	0,00935	1,158
	-7725,3235		0,2	0,085	0,017	2,106
	-5838,8035		0,11	0,048	0,00528	0,819
	-5812,0235		0,04	0,048	0,00192	0,299
	+9396,9165		0,23	0,117	0,02691	2,807
	+9482,1515		0,43	0,117	0,05031	5,203
	+9485,6945		0,07	0,117	0,00819	0,847
	+9505,2195		0,66	0,038	0,02508	2,939
	+9531,9995		0,37	0,038	0,01406	1,643
	+9617,2345		1,68	0,038	0,06384	7,399
	+10050,2445		0,07	0,045	0,00315	0,329
					S= 0,38304	S= 43,5 10 -6
					+0,00004

Ошибка составляет: 0,00004 100 / 0,5 0,38304 = 0,02 %,

После введения кругового расхода ошибка снизилась до 0,02%, что приемлемо.

На этом гидравлический расчет газопровода высокого дав­ления заканчивается.

12.2. Гидравлический расчет многокольцевых газовых сетей низкого давления.

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления (до 5 кПа) сводится к решению транспортной задачи с последующей ее оптимизацией.

Исходные данные для расчета:

1. Общий расход газа через ГРП, питающее сеть низкого давления:

V 0 = 1883,52 (м 3 / ч).

2. Расчетная схема: рис. 3.

3. Расчетный перепад давления в сети:

DP = 1200 (Па).

Задачей гидравлического расчета сети низкого давления является определение диаметров всех ее участков при соблюдении заданного DP . Минимальный диаметр труб в сети должен быть равен 50 мм.

Путевые расходы газа на участках определяются по формуле:

V ПУТ = l ПР i V 0 / Sl ПР i

где l ПР i - приведенная длина участка, м

l ПР i = l Р К Э К З

l Р - расчетная длина участка (l Р = 1,1 l Г ), м;

l Г - геометрическая длина участка по плану района газификации, м;

К Э - коэффициент этажности, учитывающий наличие зданий различной этажности;

К З - коэффициент застройки, учитывающий плотность жилой застройки по трассе газопровода.

Расчет путевых расходов газа сводим в таблицу 8.

Номер участка	Геометрич. Длина, м	Расчетная Длина, м	Коэфф. Этажности	Коэфф. Застройки	Приведеная длина, м	Путевой расход, м 3 / ч
0-1
1-2						48,29538
2-3						96,59077
1-4						144,8862
4-5						144,8862
2-6						144,8862
3-7						144,8862
5-6						193,1815
6-7						96,59077
7-8						96,59077
6-9						96,59077
4-10						144,8862
3-12						144,8862
10-14						96,59077
10-11						96,59077
12-13						96,59077
12-14						96,59077
					Sl ПР = 5940

Определяем узловые расходы газа:

V УЗЛ i = 0,5 S V ПУТ i , (м 3 /ч),

где S V ПУТ i - сумма путевых расходов газа на участках, примыкающих к узлу, (м 3 /ч),

V УЗЛ 1 = 96,59077 (м 3 / ч),

V УЗЛ 2 = 144,8862 (м 3 / ч),

V УЗЛ 3 = 193,1815 (м 3 / ч),

V УЗЛ 4 = 217,3292 (м 3 / ч),

V УЗЛ 5 = 169,0338 (м 3 / ч),

V УЗЛ 6 = 265,6246 (м 3 / ч),

V УЗЛ 7 = 169,0338 (м 3 / ч),

V УЗЛ 8 = 48,0338 (м 3 / ч),

V УЗЛ 9 = 48,29538 (м 3 / ч),

V УЗЛ 10 = 169,0338 (м 3 / ч),

V УЗЛ 11 = 48,29538 (м 3 / ч),

V УЗЛ 12 = 169,0338 (м 3 / ч),

V УЗЛ 13 = 48,29538 (м 3 / ч),

V УЗЛ 14 = 96,59077 (м 3 / ч),

Определяем расчетный расход газа на участках.

При вычислении расчетного расхода газа используют первое правило Кирхгофа для сетей, которое можно сформулировать так: алгебраическая сумма всех потоков газа в узле равна нулю.

Минимальное значение расчетного расхода газа на участке должно быть равно половине путевого. Для обеспечения экономичности системы следует выделить главные направления, по которым транспортируется большая часть газа.

Такими направлениями будут:

На этих направлениях можно выделить участки, по которым идут транзитные потоки газа. Это участки:

1-2; 2-6; 2-3; 3-12; 1-4; 4-10.

Здесь расчетный расход определяется по правилу Кирхгофа.

На участках, где нет транзитных потоков газа:

V Р = 0,5 V ПУТ (м 3 /ч),

V Р 0-1 = 1786,929 (м 3 / ч)

V Р 1-2 = 1134,942 (м 3 / ч)

V Р 2-3 = 531,2492 (м 3 / ч)

V Р 1-4 = 555,3969 (м 3 / ч)

V Р 4-5 = 72,44308 (м 3 / ч)

V Р 2-6 = 458,8062 (м 3 / ч)

V Р 3-7 = 72,44308 (м 3 / ч)

V Р 5-6 = 96,59077 (м 3 / ч)

V Р 6-7 = 48,29538 (м 3 / ч)

V Р 7-8 = 48,29538 (м 3 / ч)

V Р 6-9 = 48,29538 (м 3 / ч)

V Р 4-10 = 265,6246 (м 3 / ч)

V Р 3-12 = 265,6246 (м 3 / ч)

V Р 10-14 = 48,29538 (м 3 / ч)

V Р 10-11 = 48,29538 (м 3 / ч)

V Р 12-13 = 48,29538 (м 3 / ч)

V Р 12-14 = 48,29538 (м 3 / ч)

Определяем диаметры участков:

Для этого, используя заданный перепад давления DP, вычисляют среднюю первоначальную удельную потерю давления на главных направлениях:

А = DР / S l Р i (Па/м)

где S l Р i - сумма расчетныхдлин участков, входящих в данное главное направление.

По величине А и расчетному расходу газа на каждом участке по номограмме рис.11.4 определяют диаметры газопровода. Действительное значение удельных потерь давления на участке определяют при выборе стандартного значения условного диаметра по той же номограмме. Действительное значение удельной потери на участке умножают на расчётную длину участка и вычисляют, таким образом, потерю давления на этом участке. Общая потеря давления на всех участках главного направления не должна превышать заданного DР .

Все расчеты по определению диаметров участков газопровода низкого давления сводят в таблицу.

Номер Участка	Расчетн. расход, м 3 / ч	Расчет длина, м	Средняя потеря давления, Па / м	Диаметр Условный, Мм	Действит. удельная потеря давления, Па/м	Потеря давления на участке, Па	Давл. В конце участка, Па
0-1	1786,92		1,33	325 ´ 8	1,1	24,2	4975,8
1-2	1134,94		1,33	273 ´ 7			4865,8
2-3	531,25		1,33	219 ´ 6	0,7		4711,8
3-7	72,44		1,33	108 ´ 4	0,9		4414,8
7-8	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4111,2
2-6	458,81		1,33	219 ´ 6	0,47	155,1	4710,7
6-7	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4407,1
Невязка в узле 7: (4414,8-4407,1) / 4414,8 100 % = 0,17 %
3-12	265,62		1,33	159 ´ 4	1,1		4348,8
12-14	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,3		4062,8
1-4	555,4		1,33	219 ´ 6	0,75	247,5	4728,3
4-10	265,62		1,33	159 ´ 4	1,1		4365,3
10-14	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4061,7
Невязка в узле 14: (4062,8-4061,7)/4062,8 100 % =0,03 %
5-6	96,59		1,33	114 ´ 4	1,2		4182,7
4-5	72,44		1,76	89 ´ 3	1,8		4117,8
Невязка в узле 5: (4182,7-4117,8)/4182,7 100 % =1,55 %
6-9	48,29		1,76	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4407,1
10-11	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4061,7
12-13	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4045,2

Первым критерием правильности расчёта является невязка давлений в узловых точках, которая не должна быть более 10%. Давление в узловых точках определяется путём вычитания потерь давления на участках из начального давления от ГРП при движении потока газа до рассматриваемого узла по кратчайшему расстоянию. Разность давлений образуется вследствие различных направлений подхода газа к узлу.

Вторым критерием является оценка потерь давления от ГРП до самых удалённых потребителей. Эта потеря не должна быть более расчётного перепада давления, равного 1200 Па и отличатся от него не более чем на 10%.

Условия правильности расчета соблюдаются и на этом расчет многокольцевых сетей низкого давления заканчивается.

12.3 Гидравлический расчет тупиковых газопроводов низкого давления.

Тупиковые газопроводы низкого давления прокладываются внутри жилых домов, внутри производственных цехов и по территории небольших населенных пунктов сельского типа.

Источником питания подобных газопроводов являются ГРП низкого давления.

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов производят по номограмме рис. 11.4. из .Особенностью расчёта здесь является то, что при определении потерь давления на вертикальных участках надо учитывать дополнительное избыточное давление из-за разности плотностей газа и воздуха, то есть

DР Д = ± h (r В - r Г) g,

где h -

r В, r Г -

g

Для природного газа, который легче воздуха, при движении его по газопроводу вверх значение DР будет отрицательным, а при движении вниз положительным.

Учет местных сопротивлений можно производить путем введения надбавок на трение

l Р = l Г * (1 + а/100) , (м),

где а - процентная надбавка.

на стояках - 20%;

при длине 1-2 м. - 450%,

при длине 3-4 м. - 200%,

при длине 5-7 м. - 120%,

при длине 8-12 м. - 50%.

Перепад давления DР в тупиковых газопроводах низкого давления определяется начальным давлением после ГРП или ГРУ, которое равно 4-5 кПа, и давлением необходимым для работы газогорелочных установок или газовых приборов. Перепад давления DР , согласно рекомендациям таблицы 11.10. принимаем равным 350 Па.

1. Создаём расчётную схему газопровода: рис. 4.

2. Назначаем магистральное направление.

3. Определяем для каждого участка магистрального направления расчётный расход газа по формуле,

V Р = V ЧАС К ОД , (м 3 /ч),

где - максимальный часовой расход газа соответствующего потребителя, м 3 /ч,

V ЧАС = 1,17 (м 3 /ч),

К ОД - коэффициент одновременности, учитывающий вероятность одновременной работы всех потребителей.

4. Определяем расчётную длину участков магистрального направления (l Р i ) по формуле,

l Р = l Г (1 + а/100) , (м),

где а - процентная надбавка.

на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;

на стояках - 20%;

на внутри квартирной разводке:

при длине 1-2 м. - 450%,

при длине 3-4 м. - 200%,

при длине 5-7 м. - 120%,

при длине 8-12 м. - 50%.

5. Вычисляем расчётную длину магистрального направления в метрах, суммируя все расчётные длины его участков (S l Р i ).

6. Определяем удельный перепад давления на магистральном направлении

А = DР / S l Р i , (Па/м).

А = 8,1871345 (Па/м).

7. Используя диаграмму рис. 11.4. , определяем диаметры участков газопровода магистрального направления и уточняют удельный перепад давления на каждом участке в соответствии с выбранным стандартным диаметром.

8. Определяем действительный перепад давления газа на каждом участке, умножая удельный перепад давления на расчётную длину участка.

9. Суммируем все потери на отдельных участках магистрального направления.

10. Определяем дополнительное избыточное давление в газопроводе,

DР Д = ± h (r В - r Г) g,

DР Д = 110,26538

где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м;

r В, r Г - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м 3 ;

g - ускорение свободного падения, м/с 2 .

h = 20,7 (м),

11. Вычисляем алгебраическую сумму потерь давления а магистрали и дополнительного избыточного давления и сравниваем её с допустимой потерей давления в газопроводе DР.

Критерием правильности расчёта будет условие

(SDР i ± DР Д + DР ПРИБ) £ DР ,

где SDР i - сумма потерь давлений на всех участках магистрали, Па;

DР Д - дополнительное избыточное давление в газопроводе, Па;

DР ПРИБ - потеря давления газа в газоиспользующем приборе, Па;

DР - заданный перепад давления, Па.

(SDР i ± DР Д + DР ПРИБ) = 338,24462 Невязка составляет 3,36%.

Отклонение (SDР i ± DР Д + DР ПРИБ) от DР должно быть не больше 10%.

Расчёт сделан верно.

Все расчёты по определению диаметров газопровода сводим в таблицу.

N O участка	Расход газа, м 3 /ч	Коэфф. одно- врем.	Расчёт. расход, м 3 /ч	Длина участка м	Надб. на мес. сопр.	Расчёт. длина, м	Усл. диам. мм	Потери давления Па
								на 1 м	на уч-ке
10-15	1,17	0,65	1,17			13,2	21,3´2,8	2,2	29,04
9-10	0,34	0,45	1,521			3,6	21,3´2,8		14,4
8-9	3,51	0,35	1,5795			3,6	21,3´2,8	4,2	15,12
7-8	4,68	0,29	1,638			3,6	21,3´2,8	4,5	16,2
6-7	5,85	0,26	1,6965			8,75	21,3´2,8		43,75
1-6	11,7	0,255	3,042				21,3´2,8
0-1	17,55		4,47525				21,3´2,8
						S42,75			S388,51

Окончательно принимаем следующие диаметры газопровода на участках магистрального направления:

10-15: 21,3´2,8 мм

9-10: 21,3´2,8 мм

8-9: 21,3´2,8 мм

7-8: 21,3´2,8 мм

6-7: 21,3´2,8 мм

1-6: 21,3´2,8 мм

0-1: 21,3´2,8 мм

Два других стояка несут аналогичную нагрузку и по конструкции идентичны расчетному. Поэтому диаметры газопровода на этих стояках принимаем такими же, как и у рассчитанного.

Исключение составят только участки подводящего газопровода 1-2, 6-11. Определяем диаметры газопроводов на этих участках:

1. Расчётные длины ответвлений: 0-1-6-11-12-13-14, 0-1-2-3-4-5 соответственно составят L P 6-11 = 40,25, L P 1-2 = 41,5 (м).

2. Расчетные расходы газа:

Участок 1-2 V Р = 1,6965 (м 3 / ч)

Участок 6-11 V Р = 1,6965 (м 3 / ч).

3.Средняя удельная потеря

Гидравлические режимы работы распределённых газопроводов должны приниматься из условий создания (при ΔР макс.доп. ) системы, обеспечивающей устойчивость работы всех ГРП, горелок в допустимых пределах давления газа.

Расчёт газопроводов сводится к определению необходимых диаметров и к проверке заданных перепадов давления. В практических расчётах газовых сетей широко используются номограммы, построенные в координатах и расчётного расхода Q р.ч. , для стандартных диаметров.

Номограмма построена на основе формулы для всей области турбулентного режима.

где k э и d в см.

Порядок расчёта может быть следующим:

1. Начальное давление определяется режимом работы ГРС или ГРП, а конечное давление – паспортными характеристиками газовых приборов потребителей.

2. Выбирают наиболее удалённые точки разветвлённых газопроводов и определяют общую длину l об. их по выбранным основным направлениям. Каждое направление рассчитывается отдельно.

3. В системах газоснабжения правило постоянного перепада давления на единице длины газопровода . Местные сопротивления в газопроводе учитывают увеличением общей расчётной длины на 5-10%, (км).

4. Определяют расчётные расходы газа для каждого участка газопровода Q p . i . .

5. По величинам A ср и Q p . i . по номограмме выбирают диаметры участков, округляя их по ГОСТу в большую сторону, т.е. в сторону меньших перепадов давлений на участке.

6. Для выбранных стандартных диаметров по госту находят действительные значения А д, затем уточняют Р к по формуле

7. Определяют давления, начиная с начала газопровода, т.к. начальное давление ГРС или ГРП известно. Если давление Р к.д. значительно больше заданного (более 10%), то уменьшают диаметры конечных участков

основного направления.

8. после определения давления по данному основному направлению проводят гидравлический расчёт газопроводов-отводов по той же методике, начиная со второго пункта. При этом за начальное давление принимают давление в точке отбора.

Задача 9.2.2. Провести гидравлический расчет разветвленной сети высокого давления, типа «дерево» по двум вариантам: а, б (рис. 9.4).

а) Q 6 = 700 м 3 /ч; Р 6 = 0,3 МПа;

Q 7 = 900 м 3 /ч; Р 7 = 0,33 МПа;

Q 4 = 1200 м 3 /ч; Р 4 = 0,4 МПа;

Q 2 = 1700 м 3 /ч; Р 2 = 0,5 МПа;

Р ГРС = 1 МПа;

l ГРС-1 = 4 км; l 1-2 = 7 км;

l 1-3 = 6 км; l 3-4 = 8 км;

l 3-5 = 10 км; l 5-6 = 3 км; l 5-7 = 7 км;

б) Q 8 = 1500 м 3 /ч; Р 8 = 0,3 МПа; Q 10 = 2000 м 3 /ч; Р 10 = 0,4 МПа; Q 13

2100 м 3 /ч; Р 13 = 0,45 МПа; Q 14 = 2300 м 3 /ч; Р 14 = 0,6 МПа; Р ГРС = 0,8 МПа; l ГРС-11 = =5км; l 11-12 =7 км; l 12-14 =l 12-13 =8 км; l 11-9 =20 км; l 9-8 =4 км; l 9-10 =6 км;

Рис. 9.5. Номограмма газопроводов высокого и среднего давления.

9.2.3. Расчёт газопроводов высокого и среднего давления

Пример 9.2.1. Определить расход газа в газопроводе длиной 5 км, диаметром 500 мм. Избыточное давление в начале и в конце газопровода соответственно равно р 1 =3∙10 5 Н/м 3 и р 2 =1∙10 5 Н/м 3 . Газовая постоянная 500 (Н∙м)/(кг∙К). Температура газа 5 о С. Коэффициент гидравлического сопротивления λ =0,02. Плотность газа 0,7 кг/м 3 .

Решение

Абсолютная температура газа

Т= 273+5=278 К.

Коэффициент отклонения значения реальных газов от значения идеальных принимаем равным единице (z =1).

Массовый расход будет равен

.

Объёмный расход газа

.

Часовой расход газа

Пример 9.2.2. Определить перепад давления в горизонтальном газопроводе длиной 10 км, диаметром 300 мм, при расходе газа 500000 м 3 /сут. Плотность газа 0,7 кг/м 3 , газовая постоянная R =500 (Н∙м)/(кг∙К). Коэффициент гидравлического сопротивления λ =0,015. Коэффициент Z =1. Температура газа в газопроводе равна 7 о С. Абсолютное давление в конце газопровода равно р 2 =6∙10 5 Па.

Решение

Выразим секундный массовый расход газа через объёмный

Определяем разность квадрата давлений

Перепад давления

Пример 9.2.3. z= 500 м, Т= 280 К, р 2 =5∙10 5 Па (давление абсолютное), R =500 (Н∙м)/(кг∙К). Газопровод остановлен (М 0 =0).

Решение

Определяем значение коэффициента b

Пример 9.2.4. Определить давление столба газа в наклонном газопроводе, если Δz= 280 м, абсолютное давление в начальной точке газопровода р 2 =3∙10 5 Па, R =490 (Н∙м)/(кг∙К), Т =280 К. Газопровод остановлен (М =0).

Решение

Определяем коэффициент b

Определяем давление столба газа

или р 1 -р 2 составляет 2% от давления в начале газопровода р 1 .

Пример 9.2.5. Определить массовый и объемный расход газа метана в газопроводе длинной 10 км, внутренним диаметром 0,3 м. Положительная разность отметок газопровода составляет 500 м. Избыточное давление в начале газопровода равно р 1 = 15 кгс/см 2 , в конце газопровода р 2 =14 кгс/см 2 . Температура газа 5 о С, плотность ρ =0,7кг/м 3 , газовая постоянная R =500(Н∙м)/(кг∙К).

Решение

Определяем коэффициент b

Приведённые давление и температура

Коэффициент сжимаемости по графикам устанавливаем равным 0,95.

Газопровод является конструкционной системой, основное назначение которой – транспортировка газа. Трубопровод помогает осуществить перемещения голубого топлива к конечному пункту, той есть к потребителю. Для того чтобы это было проще сделать газ поступает в трубопровод под определенным давлением. Для надежной и правильной работы всей конструкции газовой магистрали и его прилегающих ветках, необходим гидравлический расчет газопровода.

Для чего необходим расчет газопровода

1. Расчет газопроводной магистрали необходим, чтобы выявить возможное сопротивление в газовой трубе.
2. Правильные вычисления дают возможность качественно и надежно подобрать необходимое оборудование для газовой конструкционной системы.
3. После произведенного расчета, можно наилучшим образом подобрать верный диаметр труб. В результате газопровод сможет осуществлять стабильное и эффективное поступление голубого топлива. Газ будет подаваться при расчетном давлении, он будет быстро и качественно доставляться во все нужные точки газопроводной системы.
4. Газовые магистрали будут работать в оптимальном режиме.
5. При правильном расчете в конструкции не должно быть излишних и чрезмерных показателей при установке системы.
6. Если расчет выполнен правильно, застройщик может финансово сэкономить. Все работы будет выполнены согласно схеме, будут закуплены только необходимые материалы и оборудование.

Как работает система газовой магистрали

1. В городской черте размещается сеть газовых трубопроводов. В конце каждого трубопровода, по которому должен поступать газ, установлены специальные газораспределительные системы, еще их называют газораспределительными станциями.
2. Когда газ доставлен в такую станцию, происходит перераспределение давления, а точнее напор газа снижается.
3. Затем газ следует в регуляторный пункт, а от него в сеть с более высоким давлением.
4. Трубопровод с наивысшим давлением присоединяют к хранилищу под землей.
5. Для регулирования суточного потребления топлива монтируют специальные станции. Их называют газгольдерными станциями.
6. Газовые трубы, в которых протекает газ с высоким и среднем давлением, служат, как своеобразная подпитка газопроводов с низким напором газа. Для того чтобы это контролировать существуют точки регулировки.
7. Чтобы определиться с потерями давления, а также точным поступлением всего необходимого объема голубого топлива в конечный пункт, вычисляют оптимальный диаметр труб. Вычисления производятся путем гидравлического расчета.

Если газовые трубы уже установлены, то при помощи вычислений можно узнать потери давления в период передвижения топлива по трубам. Также сразу же указывается размеры имеющихся труб. Потери давления происходят из-за сопротивления.

Существует местное сопротивление, возникающее на поворотах, в точках перемены скорости газа, при изменении диаметра той или иной трубы. Еще чаще всего бывает сопротивление при трении, оно происходит не зависимо от поворотов и скорости газа, его место распределения - вся протяженность газовой магистрали.

Газовая магистраль имеет возможность проводить газ, как в промышленные предприятия и организации, так и в коммунальные потребительские сферы.

С помощью расчетов определяются точки, куда необходимо поступление топлива с низким давлением. К таким точкам чаще всего относятся – жилые здания, коммерческие помещения и здания общего посещения, небольшие коммунальные потребители, некоторые маленькие котельные.

Гидравлический расчет с низким давлением газа по трубопроводу

1. Ориентировочно необходимо знать количество жителей (потребителей) в расчетном районе, куда будет подаваться газ с низким давлением.
2. Учитывается весь объем газа за год, который будет использоваться на всевозможные потребности.
3. Определяется путем вычислений значение расхода топлива потребителями за определенное время, в данном случае берется показание в один час.
4. Устанавливается местонахождение точек газораспределения, подсчитывается их количество.

Производят расчет перепадов давления участка газопроводной магистрали. В данном случае, к таким участкам относятся распределительные точки. А также внутридомовой трубопровод, ветви абонентов. Затем учитываются общие перепады давления всей магистрали газопровода.

1. Вычисляется площадь всех в отдельности труб.
2. Устанавливается густота населения потребителей в данном районе.
3. Выполняется расчет расхода газа на показание площади каждой отельной трубы.
4. Осуществляется вычислительные работы по следующим показателям:

• расчетные данные длины отрезка газового трубопровода;
• фактические данные длины всего участка;
• эквивалентные данные.

Для каждого участка газопровода необходимо посчитать удельную путевую и узловую затрату.

Гидравлический расчет со средним давлением топлива в газопроводе

При расчете газопровода со средним давлением первоначально берут во внимание показание начального напора газа. Такое давление можно определить, если пронаблюдать подачу топлива начиная с главной газораспределительной точки до области преобразования и перехода от высокого давления к среднему распределению. Давление в конструкции должно быть таковым, чтобы показатели не опускались ниже минимально допустимых значений при пиковой нагрузке на магистраль газопровода.

В вычислениях применяется принцип перемены давления, учитывая единицу длины измеренного трубопровода.

Для выполнения наиболее верного расчета, вычисления производятся в несколько стадий:

1. На начальной стадии, становится возможным рассчитать потери давления. Берутся во внимания потери, которые возникают на главном участке газопровода.
2. Затем выполняется расчет расхода газа на данном отрезке трубы. По полученным средним показателям потерь давления и по вычислениям расхода топлива, устанавливается, какая необходима толщина трубопровода, выясняется необходимые размеры труб.
3. Учитываются все возможные размеры труб. Затем по номограмме вычисляется величина потерь для каждой из них.

Если гидравлический расчет трубопровода со средним напором газа верный, то потери давления на отрезках трубы будут иметь постоянное значение.

Гидравлический расчет с высоким давлением топлива по газопроводу

Выполнять вычислительную программу гидравлического расчета необходимо на основе высокого натиска сосредоточенного газа. Подбирается несколько версий газовой трубы, они должны подходить под все требования полученного проекта:

1. Определяется минимальный диаметр трубы, который можно принять в рамках проекта для нормального функционирования всей системы.
2. Принимается во внимания, в каких условиях будет происходить эксплуатация газопровода.
3. Уточняется особая спецификация.

1. Изучается местность в том районе, где будет проходить газовый трубопровод. Досконально рассматривается план местности, чтобы избежать каких-либо ошибок в проекте при дальнейших работах.
2. Изображается схема проекта. Ее главное условие, чтобы она проходила по кольцу. На схеме обязательно должны быть четко видны различные ответвления к станциям потребления. Составляя схему, делают минимальную длину пути труб. Это необходимо для того, чтобы весь газопровод максимально эффективно работал.
3. На изображенной схеме производят измерения участков газовой магистрали. Затем выполняется расчетная программа, при этом, конечно же, учитывается масштаб.
4. Полученные показания меняют, расчетную длину каждого изображенного на схеме участка трубы немного увеличивают, примерно на десять процентов.
5. Производятся вычислительные работы для того чтобы определить, каким будет общий расход топлива. При этом учитывается расход газа на каждом участке магистрали, затем он суммируется.
6. Заключительной стадией расчета трубопровода с высоким напором газа будет определение внутреннего размера трубы.

Для чего необходим гидравлический расчет внутридомового газопровода

В период расчетных работ определяются виды необходимых газовых элементов. Приборы, которые задействованы в регулировании и доставке газа.

В проекте находятся определенные точки, где будут размещаться газовые элементы согласно нормам, по которым также учитываются условия безопасности.

Изображают схему всей внутридомовой системы. Это дает возможность во время вывить какие-либо неполадки, четко произвести монтаж.

В условиях подачи топлива, принимается в расчет количество жилых помещений, ванная и кухонная комната. В кухне принимается к сведению наличие таких составляющих, как вытяжка, дымовая труба. Все это нужно для того, чтобы качественно установить приборы и трубопровод для доставки голубого топлива.

Гидравлический расчет внутридомовой газовой системы

В данном случае, как и при расчете газопровода с высоким давлением, берется во внимание сосредоточенный объем газа.

Диаметр участка внутридомовой магистрали рассчитывается согласно потребляемой величине голубого топлива.

Также учитываются потери давление, которые могут произойти на пути доставки газа. В расчетной системе должны быть наименьшие возможные потери давления. Во внутридомовых газовых системах уменьшение давления довольно частое явление, поэтому вычислить этот показатель очень важно для эффективной работы всей магистрали.

В высотных зданиях кроме изменений и перепадов давления, производятся вычисления гидростатического напора. Явление гидростатического напора происходит из-за того, что воздух и газ имеют разную плотность, в результате образуется данный вид напора в газовой трубопроводной системе с низким натиском.

Производятся вычисления величины газовых труб. Оптимальный диаметр труб может обеспечить наименьшие потери давления от станции перераспределения до точки доставки газа потребителю. При этом в программе расчета должно учитываться, что перепад давления не должен быть выше четырехсот паскалей. Такой перепад давления также закладывается в область распределения и точки преобразования.

При расчете расхода газа принимается к сведению то, что потребление голубого топлива происходит неравномерно.

Завершающим этапом расчета является сумма всех перепадов давления, она учитывает общий коэффициент потерь на магистрали и ее ветках. Суммарные показатель не будет превышать предельно допустимых значений, он будет составлять менее семидесяти процентов от номинального давления, которое показывают приборы.

Для безопасной и безотказной работы газоснабжения его нужно спроектировать и рассчитать. Важно безупречно подобрать трубы для магистралей всех типов давления, обеспечивающих стабильную поставку газа к приборам.

Чтобы подбор труб, арматуры и оборудования был максимально точным, производят гидравлический расчет трубопровода. Как его сделать? Признайтесь, вы не слишком сведущи в этом вопросе, давайте разбираться.

Мы предлагаем ознакомиться со скрупулезно подобранной и досконально обработанной информацией о вариантах производства гидравлического расчета для газопроводных систем. Использование представленных нами данных обеспечит подачу в приборы голубого топлива с требующимися параметрами давления. Тщательно проверенные данные опираются на регламент нормативной документации.

В статье предельно обстоятельно рассказано о принципах и схемах производства вычислений. Приведен пример выполнения расчетов. В качестве полезного информативного дополнения использованы графические приложения и видео-инструкции.

Любой выполняемый гидравлический расчет представляет собой определение параметров будущего газопровода. Эта процедура является обязательным, а также одним из важнейших этапов подготовки к строительству. От правильности исчисления зависит, будет ли газопровод функционировать в оптимальном режиме.

При осуществлении каждого гидравлического расчета производится определение:

• необходимого , которые обеспечат эффективную и стабильную транспортировку нужного количества газа;
• будут ли приемлемыми потери давления при перемещении требуемого объема голубого топлива в трубах заданного диаметра.

Потери давления происходят из-за того, что в любом газопроводе существует гидравлическое сопротивление. При неправильном расчете оно может привести к тому, что потребителям не будет хватать газа для нормальной работы на всех режимах или в моменты максимального его потребления.

Эта таблица является результатом гидравлического расчета, проведенного с учетом заданных значений. Для выполнения вычислений потребуется внести конкретные показатели в столбцы.

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

Такая операция представляет собой стандартизированную государством процедуру, которая выполняется согласно формулам, требованиям, изложенным в СП 42-101–2003 .

Исчисления обязан проводить застройщик. За основу принимаются данные технических условий трубопровода, которые можно получить в своем горгазе.

Газопроводы, требующие выполнения расчетов

Государство требует, чтобы гидравлические вычисления выполнялись для всех типов трубопроводов, относящихся к системе газоснабжения. Так как процессы, происходящие при перемещении газа, всегда одинаковые.

К указанным газопроводам относятся следующие виды:

• низкого давления;
• среднего, высокого давления.

Первые предназначенны для транспортировки топлива к жилым объектам, всевозможным общественным зданиям, бытовым предприятиям. Причем в частных, многоквартирных домах, коттеджах давление газа не должно превышать 3 кПа, на бытовых предприятиях (непроизводственных) этот показатель выше и достигает 5 кПа.

Второй тип трубопроводов предназначен для питания сетей, причем всевозможных, низкого, среднего давления через газорегуляторные пункты, а также осуществляющих подвод газа к отдельным потребителям.

Это могут быть промышленные, сельскохозяйственные, различные коммунальные предприятия и даже отдельно стоящие, или пристроенные к промышленным, здания. Но в двух последних случаях будут существенные ограничения по давлению.

Перечисленные выше виды газопроводов специалисты условно делят на такие категории:

• внутридомовые , внутрицеховые , то есть транспортирующие голубое топливо внутри какого-либо здания и доставляющие его к отдельным агрегатам, приборам;
• абонентские ответвления , использующиеся для поставки газа от какой-то распределительной сети ко всем имеющимся потребителям;
• распределительные , использующиеся для снабжения газом определенных территорий, например, городов, их отдельных районов, промпредприятий. Их конфигурация бывает различной и зависит от особенностей планировки. Давление внутри сети может быть любым предусмотренным - низким, средним, высоким.

Кроме того, гидравлический расчет выполняется для газовых сетей с разным количеством ступеней давления, разновидностей которых много.

Так, для удовлетворения потребностей могут использоваться двухступенчатые сети, работающие с газом, транспортируемым при низком, высоком давлении или низком, среднем. А также нашли применение трехступенчатые и различные многоступенчатые сети. То есть все зависит только от наличия потребителей.

Несмотря на большое разнообразие вариантов газопроводов гидравлический расчет в любом из случаев схож. Так как для изготовления используются элементы конструкции со схожих материалов, а внутри труб происходят одинаковые процессы.

Гидравлическое сопротивление и его роль

Как указывалось выше, основанием для проведения расчета является наличие в каждом газопроводе гидравлического сопротивления.

Оно действует на всю конструкцию трубопровода, а также на отдельные ее части, узлы - тройники, места существенного уменьшения диаметра труб, запорную арматуру, различные клапаны. Это приводит к потере давления транспортируемым газом.

Гидравлическое сопротивление всегда представляет из себя сумму:

• линейного сопротивления, то есть действующего по всей длине конструкции;
• местных сопротивлений, действующих у каждой составляющей части конструкции, где происходит изменение скорости транспортировки газа.

Перечисленные параметры постоянно и существенно влияют на рабочие характеристики каждого газопровода. Поэтому в результате неправильного расчета будут иметь место дополнительные и внушительные финансовые потери по причине того, что проект придется переделывать.

Правила выполнения расчета

Выше указывалось, что процедуру любого гидравлического расчета регламентирует профильный Свод правил с номером 42-101–2003.

Документ свидетельствует, что основным способом выполнения исчисления является использование для этой цели компьютера со специальными программами, позволяющими рассчитать планируемую потерю давления между участками будущего газопровода или нужный диаметр труб.

Любой гидравлический расчет выполняется после создания расчетной схемы, включающей основные показатели. Более того, в соответствующие графы пользователь вносит известные данные

Если нет таких программ или человек считает, что их использование нецелесообразно, то можно применять другие, разрешенные Сводом правил, методы.

К которым относятся:

• расчет по приведенным в СП формулам - это самый сложный способ расчета;
• расчет по, так называемым, номограммам - это более простой вариант, чем использование формул, ведь какие-либо исчисления производить не придется, потому что необходимые данные указаны в специальной таблице и приведены в Своде правил, и их просто нужно подобрать.

Любой из методов расчета приводит к одинаковым результатам. А поэтому вновь построенный газопровод будет способен обеспечить своевременную, бесперебойную подачу планируемого количества топлива даже в часы его максимального использования.

Вариант вычислений с помощью ПК

Выполнение исчисления с использованием компьютера является наименее трудоемким - все, что требуется от человека, это вставить в соответствующие графы нужные данные.

Поэтому гидравлический расчет делается за несколько минут, причем для этой операции не потребуется большого запаса знаний, который необходим при использовании формул.

Для его правильного выполнения необходимо взять из технических условий следующие данные:

• плотность газа;
• коэффициент кинетической вязкости;
• температуру газа в своем регионе.

Необходимые техусловия получают в горгазе населенного пункта, в котором будет строиться газопровод. Собственно, с получения этого документа и начинается проектирование любого трубопровода, ведь там содержатся все основные требования к его конструкции.

Каждая труба имеет шероховатость, что приводит к линейному сопротивлению, которое влияет на процесс перемещения газа. Причем, этот показатель значительно выше у стальных изделий, чем у пластиковых

Сегодня нужные сведения можно получить только для стальных и полиэтиленовых труб. В результате проектирование и гидравлический расчет можно выполнять только с учетом их характеристик, чего требует профильный Свод правил. А также в документе указаны необходимые для исчисления данные.

Коэффициент шероховатости всегда приравнивается к следующим значениям:

• для всех полиэтиленовых труб, причем независимо новые они или нет, - 0,007 см;
• для уже использовавшихся стальных изделий - 0,1 см;
• для новых стальных конструкций - 0,01 см.

Для каких-либо других видов труб этот показатель в Своде правил не указывается. Поэтому их использовать для строительства нового газопровода не стоит, так как специалисты горгаза могут потребовать внести коррективы. А это опять же дополнительные расходы.

Расчет расхода на ограниченном участке

Если газопровод состоит из отдельных участков, то расчет суммарного расхода на каждом из них придется выполнять отдельно. Но это несложно, так как для вычислений потребуются уже известные цифры.

Определение данных с помощью программы

Зная изначальные показатели, имея доступ к таблице одновременности и к техническим паспортам плит и котлов, можно приступать к расчету.

Для этого выполняются следующие действия (пример приведен для внутридомового газопровода именно низкого давления):

1. Количество котлов умножается на производительность каждого из них.
2. Полученное значение умножается на уточненный с помощью специальной таблицы коэффициент одновременности для этого вида потребителей.
3. Количество плит, предназначенных для приготовления пищи, умножается на производительность каждой из них.
4. Полученное после предыдущей операции значение умножается на коэффициент одновременности, взятый из специальной таблицы.
5. Полученные суммы для котлов и плит суммируются.

Подобные манипуляции проводятся для всех участков газопровода. Полученные данные вводятся в соответствующие графы программы, с помощью которой выполняются исчисления. Все остальное электроника делает сама.

Расчет с использованием формул

Этот вид гидравлического расчета схож с описанным выше, то есть потребуются те же данные, но процедура будет длительной. Так как все придется выполнять вручную, кроме того, проектировщику понадобится осуществить ряд промежуточных операций, чтобы использовать полученные значения для окончательного подсчета.

А также придется уделить достаточно много времени, чтобы разобраться во многих понятиях, вопросах, которые человек не встречает при использовании специальной программы. В справедливости вышеизложенного можно убедиться, ознакомившись с формулами, которые предстоит использовать.

Расчет с помощью формул сложный, поэтому доступный не всем. На картинке изображены формулы для расчета падения давления в сети высокого, среднего и низкого давления и коэффициент гидравлического трения

В применении формул, как и в случае с гидравлическим расчетом с использованием специальной программы, есть особенности для газопроводов низкого, среднего и, конечно же, . И об этом стоит помнить, так как ошибка чревата, причем всегда, внушительными финансовыми издержками.

Вычисления с помощью номограмм

Какая-либо специальная номограмма представляет собой таблицу, где указаны ряд значений, изучив которые можно получить нужные показатели, не выполняя вычислений. В случае с гидравлическим расчетом - диаметр трубы и толщину ее стенок.

Номограммы для расчета являются простым способом получения нужных сведений. Достаточно обратиться к строкам, отвечающим заданным характеристикам сети

Существуют отдельные номограммы для полиэтиленовых и стальных изделий. При расчете их использовались стандартные данные, к примеру, шероховатость внутренних стенок. Поэтому за правильность информации можно не переживать.

Пример выполнения расчета

Приведен пример выполнения гидравлического расчета с помощью программы для газопроводов низкого давления. В предлагаемой таблице желтым цветом выделены все данные, которые проектировщик должен ввести самостоятельно.

Они перечислены в пункте о компьютерном гидравлическом расчете, приведенном выше. Это температура газа, коэффициент кинетической вязкости, плотность.

В данном случае осуществляется расчет для котлов и плит, ввиду этого необходимо прописать точное количество конфорок, которых может быть 2 или 4. Точность важна, ведь программа автоматически выберет коэффициент одновременности.

На картинке желтым цветом выделены колонки, в которые показатели должен ввести сам проектировщик. Внизу приведена формула для расчета расхода на участке

Стоит обратить внимание на нумерацию участков - ее придумывают не самостоятельно, а берут из ранее составленной схемы, где указаны аналогичные цифры.

Далее прописывается фактическая длина газопровода и так называемая расчетная, которая больше. Происходит это потому, что на всех участках, где есть местное сопротивление, необходимо увеличивать длину на 5-10%. Это делается для того, чтобы исключить недостаточное давление газа у потребителей. Программа осуществляет расчет самостоятельно.

Суммарный расход в кубических метрах, для которого предусмотрена отдельная колонка, на каждом участке исчисляется заранее. Если дом многоквартирный, то нужно указывать количество жилья, причем начиная с максимального значения, как видно в соответствующей графе.

В обязательном порядке в таблицу вносятся все элементы газопровода, при прохождении которого теряется давление. В примере указаны клапан термозапорный, отсечной и счетчик. Значение потери в каждом случае бралось в паспорте изделия.

Внутренний диаметр трубы указывается согласно техническому заданию, если у горгаза есть какие-то требования, или из ранее составленной схемы. В этом случае на большинстве участков он прописан в размере 5 см, ведь большая часть газопровода идет вдоль фасада, а местный горгаз требует, чтобы диаметр был не меньше.

Если даже поверхностно ознакомиться с приведенным примером выполнения гидравлического расчета, то легко заметить, что, кроме внесенных человеком значений, присутствует большое количество других. Это все результат работы программы, так как после внесения цифр в конкретные колонки, выделенные желтым цветом, для человека работа по расчету закончена.

То есть само вычисление происходит довольно оперативно, после чего с полученными данными можно отправляться на согласование в горгаз своего города.

Выводы и полезное видео по теме

Этот ролик дает возможность понять, с чего начинается гидравлический расчет, откуда проектировщики берут нужные данные:

В следующем ролике приведен пример одного из видов компьютерного расчета:

Чтобы выполнить гидравлический расчет с помощью компьютера, как это позволяет профильный Свод правил, достаточно потратить немного времени на ознакомление с программой и сбор нужных данных.

Но практического значения все это не имеет, так как составление проекта - процедура гораздо более объемная и включает в себя множество других вопросов. Ввиду этого большинству граждан придется обращаться за помощью к специалистам.

Появились вопросы, нашли недочеты или можете дополнить наш материал ценной информацией? Оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в расположенном ниже блоке.