Hydraulische berekening van een gasleiding: methoden en berekeningsmethoden + rekenvoorbeeld

Voor een veilige en probleemloze werking van de gasvoorziening moet deze worden ontworpen en berekend.Het is belangrijk om leidingen voor alle soorten druk perfect te selecteren, zodat een stabiele gastoevoer naar de apparaten wordt gegarandeerd.

Om ervoor te zorgen dat de selectie van buizen, fittingen en apparatuur zo nauwkeurig mogelijk is, wordt een hydraulische berekening van de pijpleiding uitgevoerd. Hoe maak je het? Geef toe, je bent niet zo goed op de hoogte van dit probleem, laten we het uitzoeken.

Wij bieden u de mogelijkheid om vertrouwd te raken met zorgvuldig geselecteerde en grondig verwerkte informatie over de mogelijkheden voor het maken van hydraulische berekeningen voor gasleidingsystemen. Met behulp van de gegevens die wij presenteren, kunnen we ervoor zorgen dat de apparaten worden voorzien van blauwe brandstof met de vereiste drukparameters. Zorgvuldig geverifieerde gegevens zijn gebaseerd op de voorschriften van regelgevende documentatie.

Het artikel beschrijft in detail de principes en schema's voor het uitvoeren van berekeningen. Er wordt een voorbeeld gegeven van het uitvoeren van berekeningen. Grafische toepassingen en video-instructies worden gebruikt als nuttige informatieve aanvulling.

Bijzonderheden van hydraulische berekening

Elke uitgevoerde hydraulische berekening is een bepaling van de parameters van de toekomstige gasleiding. Deze procedure is verplicht, evenals een van de belangrijkste fasen van de voorbereiding op de bouw. Of de gasleiding optimaal zal functioneren, hangt af van de juistheid van de berekening.

Bij elke hydraulische berekening wordt het volgende bepaald:

• nodig pijp diameterdat zorgt voor een efficiënt en stabiel transport van de benodigde hoeveelheid gas;
• Zal het drukverlies acceptabel zijn bij het verplaatsen van het vereiste volume blauwe brandstof in leidingen met een bepaalde diameter?

Drukverliezen treden op als gevolg van het feit dat er hydraulische weerstand is in elke gasleiding. Als dit verkeerd wordt berekend, kan dit ertoe leiden dat consumenten niet genoeg gas hebben voor normaal gebruik in alle modi of op momenten van maximaal verbruik.

Deze tabel is het resultaat van een hydraulische berekening die is uitgevoerd rekening houdend met de gegeven waarden. Om berekeningen uit te voeren, moet u specifieke indicatoren in de kolommen invoeren.

Een dergelijke operatie is een door de staat gestandaardiseerde procedure die wordt uitgevoerd in overeenstemming met de formules en vereisten die zijn uiteengezet in SP 42-101-2003.

De ontwikkelaar is verplicht de berekeningen uit te voeren. Als basis worden de gegevens over de technische specificaties van de leiding genomen, die u kunt opvragen bij uw stadsgasleverancier.

Gasleidingen waarvoor berekeningen nodig zijn

De staat vereist dat hydraulische berekeningen worden uitgevoerd voor alle soorten pijpleidingen die verband houden met het gastoevoersysteem. Omdat de processen die plaatsvinden wanneer gas beweegt altijd hetzelfde zijn.

Deze gaspijpleidingen omvatten de volgende typen:

• lage druk;
• gemiddelde, hoge druk.

De eerste zijn bedoeld voor het transport van brandstof naar woongebouwen, allerlei openbare gebouwen en huishoudelijke bedrijven.Bovendien mag de gasdruk in particuliere gebouwen, appartementsgebouwen en huisjes niet hoger zijn dan 3 kPa; in huishoudelijke (niet-industriële) ondernemingen is dit cijfer hoger en bereikt het 5 kPa.

Het tweede type pijpleidingen is bedoeld voor het leveren van allerlei soorten netwerken, lage en middendruk via gascontrolepunten, en voor het leveren van gas aan individuele consumenten.

Dit kunnen industriële, agrarische, diverse openbare nutsbedrijven zijn, en zelfs vrijstaand of vastgemaakt aan industriële gebouwen. Maar in de laatste twee gevallen zullen er aanzienlijke drukbeperkingen zijn.

Deskundigen verdelen de hierboven genoemde soorten gaspijpleidingen voorwaardelijk in de volgende categorieën:

• intra-huis, in de winkel, dat wil zeggen het transporteren van blauwe brandstof binnen een gebouw en het leveren ervan aan individuele eenheden en apparaten;
• abonnee takken, gebruikt om gas uit een bepaald distributienetwerk aan alle bestaande consumenten te leveren;
• verdeling, gebruikt om gas te leveren aan bepaalde gebieden, bijvoorbeeld steden, hun afzonderlijke districten en industriële ondernemingen. Hun configuratie varieert en is afhankelijk van de lay-outfuncties. De druk binnen het netwerk kan elke gespecificeerde waarde hebben: laag, gemiddeld, hoog.

Daarnaast worden hydraulische berekeningen uitgevoerd voor gasnetwerken met verschillende aantallen druktrappen, waarvan er vele varianten bestaan.

Om aan de behoeften te voldoen kunnen dus tweetrapsnetwerken worden gebruikt, die werken met gas dat wordt getransporteerd onder lage, hoge druk of lage, middendruk. Drietraps- en diverse meertrapsnetwerken hebben ook toepassing gevonden. Dat wil zeggen, alles hangt alleen af ​​van de beschikbaarheid van consumenten.

Hydraulische weerstand is de belangrijkste reden dat dit type berekening moet worden uitgevoerd. Bovendien is het ook afhankelijk van het buismateriaal

Ondanks de grote verscheidenheid aan gasleidingmogelijkheden zijn de hydraulische berekeningen in ieder geval vergelijkbaar. Omdat structurele elementen van vergelijkbare materialen worden gebruikt voor de productie, en dezelfde processen plaatsvinden in de pijpen.

Hydraulische weerstand en zijn rol

Zoals hierboven vermeld, is de basis voor de berekening de aanwezigheid van hydraulische weerstand in elke gasleiding.

Het beïnvloedt de gehele pijpleidingstructuur, evenals de afzonderlijke onderdelen, samenstellingen - T-stukken, plaatsen met een aanzienlijke verkleining van de pijpdiameter, afsluiters en verschillende kleppen. Dit leidt tot drukverlies in het getransporteerde gas.

De hydraulische weerstand is altijd de som van:

• lineaire weerstand, dat wil zeggen werkend over de gehele lengte van de constructie;
• lokale weerstanden die inwerken op elk onderdeel van de constructie waar de gastransportsnelheid verandert.

De vermelde parameters beïnvloeden voortdurend en aanzienlijk de prestatiekenmerken van elke gaspijpleiding. Daarom zullen als gevolg van onjuiste berekeningen extra en aanzienlijke financiële verliezen optreden als gevolg van het feit dat het project opnieuw moet worden uitgevoerd.

Regels voor het uitvoeren van berekeningen

Hierboven werd vermeld dat de procedure voor elke hydraulische berekening wordt geregeld door het profiel Code of Rules met het nummer 42-101–2003.

Het document geeft aan dat de belangrijkste manier om de berekening uit te voeren het gebruik van een computer voor dit doel is met speciale programma's waarmee u het geplande drukverlies tussen delen van de toekomstige gasleiding of de vereiste buisdiameter kunt berekenen.

Elke hydraulische berekening wordt uitgevoerd na het maken van een berekeningsdiagram dat de belangrijkste indicatoren bevat. Bovendien voert de gebruiker bekende gegevens in de juiste kolommen in

Als dergelijke programma's niet bestaan ​​of iemand van mening is dat het gebruik ervan ongepast is, kunnen andere methoden worden gebruikt die zijn toegestaan ​​door de Code of Rules.

Waaronder:

• berekening met behulp van de formules uit de SP is de meest complexe berekeningsmethode;
• berekenen met zogenaamde nomogrammen is een eenvoudiger optie dan het gebruik van formules, omdat u geen berekeningen hoeft te maken, omdat de benodigde gegevens in een speciale tabel worden aangegeven en in de Code of Rules worden vermeld, en u ze alleen maar hoeft te selecteren .

Elk van de berekeningsmethoden leidt tot dezelfde resultaten. Daarom zal de nieuw aangelegde gaspijpleiding een tijdige, ononderbroken aanvoer van de geplande hoeveelheid brandstof kunnen garanderen, zelfs tijdens de uren van maximaal gebruik.

PC-computeroptie

Het uitvoeren van berekeningen met behulp van een computer is het minst arbeidsintensief: het enige dat van een persoon wordt verlangd, is het invoegen van de benodigde gegevens in de juiste kolommen.

Daarom worden hydraulische berekeningen in een paar minuten uitgevoerd en vereist deze bewerking niet veel kennis, wat nodig is bij het gebruik van formules.

Om het correct uit te voeren, is het noodzakelijk om de volgende gegevens uit de technische specificaties te halen:

• gasdichtheid;
• coëfficiënt van kinetische viscositeit;
• gastemperatuur in uw regio.

De noodzakelijke technische voorwaarden worden verkregen bij de stadsgasafdeling van de plaats waar de gasleiding zal worden aangelegd.Eigenlijk begint het ontwerp van elke pijpleiding met de ontvangst van dit document, omdat het alle basisvereisten voor het ontwerp bevat.

Het gebruik van speciale programma's is de eenvoudigste methode voor hydraulische berekeningen, waardoor het zoeken en bestuderen van formules voor berekeningen wordt geëlimineerd

Vervolgens moet de ontwikkelaar het gasverbruik achterhalen voor elk apparaat dat op de gasleiding zal worden aangesloten. Als er bijvoorbeeld brandstof naar een privéwoning wordt getransporteerd, worden daar meestal kachels gebruikt om te koken, allerlei soorten verwarmingsketels en hun paspoorten bevatten altijd de benodigde nummers.

Bovendien moet u het aantal branders weten voor elke kachel die op de leiding wordt aangesloten.

In de volgende fase van het verzamelen van de benodigde gegevens wordt informatie geselecteerd over de drukval op de installatielocaties van alle apparatuur - dit kan een meter, een afsluiter, een thermische afsluiter, een filter of andere elementen zijn. .

In dit geval is het gemakkelijk om de benodigde nummers te vinden: ze staan ​​in een speciale tabel die bij het paspoort van elk product is gevoegd. De ontwerper moet er rekening mee houden dat de drukval bij maximaal gasverbruik moet worden gespecificeerd.

In de speciale tabel bij het productgegevensblad vindt u informatie over drukverlies bij het aansluiten van apparaten op het netwerk

In de volgende fase wordt aanbevolen om uit te zoeken wat de blauwe brandstofdruk op het invoegpunt zal zijn. Dergelijke informatie kan de technische toestand van uw stadsgas bevatten, een eerder opgesteld diagram van de toekomstige gasleiding.

Als het netwerk uit meerdere secties bestaat, moeten deze worden genummerd en moet de werkelijke lengte worden aangegeven.Bovendien moeten voor elke variabele alle indicatoren afzonderlijk worden opgeschreven - dit is het totale debiet van elk apparaat dat zal worden gebruikt, de drukval en andere waarden.

Er is een gelijktijdigheidscoëfficiënt vereist. Er wordt rekening gehouden met de mogelijkheid van gezamenlijk werk van alle gasverbruikers die op het netwerk zijn aangesloten. Bijvoorbeeld alle verwarmingsapparatuur die zich in een appartementencomplex of privéwoning bevindt.

Dergelijke gegevens worden door een hydraulisch rekenprogramma gebruikt om de maximale belasting van een gedeelte of de gehele gasleiding te bepalen.

Voor elk individueel appartement of huis hoeft de opgegeven coëfficiënt niet te worden berekend, omdat de waarden ervan bekend zijn en worden aangegeven in de onderstaande tabel:

Een tabel met gelijktijdigheidscoëfficiënten, waarvan de gegevens voor elk type berekening worden gebruikt. Het volstaat om de kolom te selecteren die overeenkomt met een specifiek huishoudelijk apparaat en het gewenste nummer te nemen

Als het bij een bepaalde instelling de bedoeling is om meer dan twee verwarmingsketels, ovens en boilers voor opslagtanks te gebruiken, dan zal de gelijktijdigheidsindicator altijd 0,85 zijn. Dit is wat u moet aangeven in de overeenkomstige kolom die wordt gebruikt voor de berekening van het programma.

Vervolgens dient u dit aan te geven pijp diameter, en je hebt ook hun ruwheidscoëfficiënten nodig, die zullen worden gebruikt bij de aanleg van de pijpleiding. Deze waarden zijn standaard en zijn eenvoudig terug te vinden in het Rulebook.

Invloed van leidingmateriaal op de berekening

Voor de aanleg van gasleidingen kunt u buizen gebruiken die alleen van bepaalde materialen zijn gemaakt: staal, polyethyleen. In sommige gevallen worden koperproducten gebruikt. Zal binnenkort op grote schaal gebruikt worden metaal-kunststof structuren.

Elke buis heeft een ruwheid, die leidt tot lineaire weerstand, die het proces van gasbeweging beïnvloedt. Bovendien ligt dit cijfer aanzienlijk hoger voor staalproducten dan voor kunststofproducten.

Tegenwoordig kan de benodigde informatie alleen worden verkregen voor stalen en polyethyleen buizen. Als gevolg hiervan kunnen ontwerp- en hydraulische berekeningen alleen worden uitgevoerd rekening houdend met hun kenmerken, wat vereist is door de relevante Code of Practice. Het document bevat ook de gegevens die nodig zijn voor de berekening.

De ruwheidscoëfficiënt is altijd gelijk aan de volgende waarden:

• voor alle polyethyleen buizen, ongeacht of ze nieuw zijn of niet, - 0,007 cm;
• voor reeds gebruikte staalproducten - 0,1 cm;
• voor nieuwe staalconstructies - 0,01 cm.

Voor alle andere soorten leidingen is deze indicator niet aangegeven in de Code of Practice. Daarom mogen ze niet worden gebruikt voor de aanleg van een nieuwe gaspijpleiding, omdat de specialisten van Gorgaz mogelijk aanpassingen nodig hebben. En dit zijn weer extra kosten.

Berekening van de stroming in een beperkt gebied

Als de gasleiding uit afzonderlijke secties bestaat, zal de berekening van het totale debiet voor elk van deze secties afzonderlijk moeten worden uitgevoerd. Maar dit is niet moeilijk, omdat voor de berekeningen reeds bekende cijfers nodig zijn.

Gegevens definiëren met behulp van het programma

Als u de initiële indicatoren kent, toegang heeft tot de gelijktijdigheidstabel en technische gegevensbladen van kachels en ketels, kunt u met de berekening beginnen.

Voer hiervoor de volgende stappen uit (het voorbeeld wordt gegeven voor een lagedruk intra-house gasleiding):

1. Het aantal ketels wordt vermenigvuldigd met de productiviteit van elk van hen.
2. De resulterende waarde wordt vermenigvuldigd met de gelijktijdigheidscoëfficiënt die is gespecificeerd met behulp van een speciale tabel voor dit type consument.
3. Het aantal kachels bedoeld om te koken wordt vermenigvuldigd met de productiviteit van elk van hen.
4. De waarde verkregen na de vorige bewerking wordt vermenigvuldigd met de gelijktijdigheidscoëfficiënt uit een speciale tabel.
5. De resulterende bedragen voor ketels en kachels worden opgeteld.

Soortgelijke manipulaties worden uitgevoerd voor alle delen van de gaspijpleiding. De verkregen gegevens worden ingevoerd in de juiste kolommen van het programma waarmee de berekeningen worden uitgevoerd. De elektronica doet de rest zelf.

Berekening met formules

Dit type hydraulische berekening is vergelijkbaar met het hierboven beschreven type, dat wil zeggen dat dezelfde gegevens nodig zijn, maar de procedure zal lang duren. Omdat alles handmatig zal moeten gebeuren, zal de ontwerper bovendien een aantal tussenliggende bewerkingen moeten uitvoeren om de verkregen waarden te gebruiken voor de uiteindelijke berekening.

Je zult ook behoorlijk wat tijd moeten besteden aan het begrijpen van veel concepten en problemen die iemand niet tegenkomt bij het gebruik van een speciaal programma. De geldigheid van het bovenstaande kan worden geverifieerd door uzelf vertrouwd te maken met de te gebruiken formules.

Berekenen met formules is complex en daarom niet voor iedereen toegankelijk. De afbeelding toont formules voor het berekenen van de drukval in het hoge-, midden- en lagedruknetwerk en de hydraulische wrijvingscoëfficiënt

Bij de toepassing van formules, zoals in het geval van hydraulische berekeningen met behulp van een speciaal programma, zijn er kenmerken voor gaspijpleidingen van lage, gemiddelde en uiteraard hoge druk. En het is de moeite waard om te onthouden, omdat een fout altijd gepaard gaat met aanzienlijke financiële kosten.

Berekeningen met behulp van nomogrammen

Elk speciaal nomogram is een tabel die een aantal waarden toont, door te bestuderen welke u de gewenste indicatoren kunt verkrijgen zonder berekeningen uit te voeren. In het geval van hydraulische berekeningen: de diameter van de buis en de dikte van de wanden.

Nomogrammen voor berekeningen zijn een eenvoudige manier om de nodige informatie te verkrijgen. Het volstaat om te verwijzen naar de lijnen die aan de gespecificeerde netwerkkenmerken voldoen

Er zijn afzonderlijke nomogrammen voor polyethyleen- en staalproducten. Bij de berekening ervan werden standaardgegevens gebruikt, bijvoorbeeld de ruwheid van de binnenmuren. U hoeft zich dus geen zorgen te maken over de juistheid van de informatie.

Rekenvoorbeeld

Er wordt een voorbeeld gegeven van het uitvoeren van hydraulische berekeningen met een programma voor lagedrukgasleidingen. In de voorgestelde tabel zijn alle gegevens die de ontwerper zelfstandig moet invoeren geel gemarkeerd.

Deze worden vermeld in de paragraaf over computerhydraulische berekeningen hierboven. Dit zijn de gastemperatuur, de kinetische viscositeitscoëfficiënt en de dichtheid.

In dit geval worden berekeningen uitgevoerd voor ketels en kachels, daarom is het noodzakelijk om het exacte aantal branders op te geven, dat kan 2 of 4 zijn. Nauwkeurigheid is belangrijk, omdat het programma automatisch de gelijktijdigheidscoëfficiënt selecteert.

Op de afbeelding zijn de kolommen waarin de indicatoren door de ontwerper zelf moeten worden ingevoerd geel gemarkeerd. Hieronder vindt u de formule voor het berekenen van het debiet op de site

Het is de moeite waard om aandacht te besteden aan de nummering van secties - ze zijn niet onafhankelijk uitgevonden, maar zijn ontleend aan een eerder opgesteld diagram, waar vergelijkbare nummers worden aangegeven.

Vervolgens worden de werkelijke lengte van de gasleiding en de zogenoemde berekende lengte, die langer is, opgeschreven. Dit gebeurt omdat in alle gebieden waar sprake is van lokale weerstand het noodzakelijk is om de lengte met 5-10% te vergroten. Dit wordt gedaan om onvoldoende gasdruk bij consumenten te voorkomen. Het programma voert de berekeningen zelfstandig uit.

Het totale verbruik in kubieke meters, waarvoor een aparte kolom is voorzien, op elke locatie wordt vooraf berekend. Als het gebouw uit meerdere appartementen bestaat, moet u het aantal woningen aangeven, beginnend bij de maximale waarde, zoals te zien is in de overeenkomstige kolom.

Het is verplicht om alle elementen van de gasleiding in de tabel in te voeren, waarbij de druk verloren gaat. Het voorbeeld toont een thermische afsluiter, een afsluiter en een meter. De waarde van het verlies werd telkens uit het productpaspoort gehaald.

Met één programma kunt u berekeningen maken voor alle soorten gasleidingen. De afbeelding toont berekeningen voor een middendruknetwerk

De binnendiameter van de buis wordt aangegeven volgens de technische specificaties, als het gasbedrijf eisen stelt, of op basis van een eerder opgesteld diagram. In dit geval wordt het in de meeste gebieden voorgeschreven met een afmeting van 5 cm, omdat het grootste deel van de gasleiding langs de gevel loopt en het lokale stadsgas vereist dat de diameter niet minder is.

Als u zich zelfs maar oppervlakkig vertrouwd maakt met het gegeven voorbeeld van het uitvoeren van een hydraulische berekening, valt het gemakkelijk op dat er naast de waarden die door een persoon zijn ingevoerd, nog een groot aantal andere zijn. Dit is allemaal het resultaat van het programma, aangezien na het invoeren van de cijfers in de specifieke geel gemarkeerde kolommen het rekenwerk voor de persoon is voltooid.

Dat wil zeggen dat de berekening zelf vrij snel plaatsvindt, waarna de ontvangen gegevens ter goedkeuring naar de stadsgasafdeling van uw stad kunnen worden gestuurd.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Deze video maakt het mogelijk om te begrijpen waar hydraulische berekeningen beginnen en waar ontwerpers de benodigde gegevens verkrijgen:

De volgende video toont een voorbeeld van één type computerberekening:

Hieronder ziet u een voorbeeld van een berekening met een computerprogramma:

Om een ​​hydraulische berekening uit te voeren met behulp van een computer, zoals het profiel Code of Rules toestaat, volstaat het om wat tijd te besteden aan het vertrouwd raken met het programma en het verzamelen van de nodige gegevens.

Maar dit alles heeft geen praktische betekenis, aangezien het opstellen van een project een veel uitgebreidere procedure is en veel andere zaken omvat. Met het oog hierop zullen de meeste burgers hulp moeten zoeken bij specialisten.

Heeft u vragen, constateert u tekortkomingen of kunt u waardevolle informatie toevoegen aan ons materiaal? Laat uw opmerkingen achter, stel vragen, deel uw ervaring in het onderstaande blok.