Càlcul hidràulic d'un gasoducte: mètodes i mètodes de càlcul + exemple de càlcul

Per a un funcionament segur i sense problemes del subministrament de gas, s'ha de dissenyar i calcular.És important seleccionar perfectament les canonades per a xarxes de tot tipus de pressió, assegurant un subministrament estable de gas als dispositius.

Per garantir que la selecció de canonades, accessoris i equips sigui el més precisa possible, es realitza un càlcul hidràulic de la canonada. Com fer-ho? Admet-ho, no coneixeu massa aquest tema, anem a resoldre'l.

Us oferim familiaritzar-vos amb informació acuradament seleccionada i processada a fons sobre les opcions per produir càlculs hidràulics per a sistemes de gasoductes. Amb les dades que presentem, s'assegurarà que els dispositius es subministren amb combustible blau amb els paràmetres de pressió requerits. Les dades verificades acuradament es basen en la normativa de documentació reglamentària.

L'article descriu amb gran detall els principis i esquemes per realitzar càlculs. Es dóna un exemple de realització de càlculs. Les aplicacions gràfiques i les instruccions de vídeo s'utilitzen com a complement informatiu útil.

Especificacions del càlcul hidràulic

Qualsevol càlcul hidràulic realitzat és una determinació dels paràmetres del futur gasoducte. Aquest procediment és obligatori, així com una de les etapes més importants de preparació per a la construcció. El funcionament òptim del gasoducte depèn de la correcció del càlcul.

En realitzar cada càlcul hidràulic, es determina el següent:

• necessaris diàmetre del tubque garantirà un transport eficient i estable de la quantitat necessària de gas;
• La pèrdua de pressió serà acceptable en moure el volum necessari de combustible blau en canonades d'un diàmetre determinat?

Les pèrdues de pressió es produeixen a causa del fet que hi ha resistència hidràulica en qualsevol gasoducte. Si es calcula incorrectament, pot provocar que els consumidors no tinguin prou gas per al funcionament normal en tots els modes o en moments de màxim consum.

Aquesta taula és el resultat d'un càlcul hidràulic realitzat tenint en compte els valors donats. Per realitzar càlculs, haureu d'introduir indicadors específics a les columnes.

Aquesta operació és un procediment estandarditzat per l'estat que es realitza d'acord amb les fórmules i els requisits establerts a SP 42-101–2003.

El desenvolupador ha de realitzar els càlculs. Es prenen com a base les dades de les especificacions tècniques del gasoducte, que es poden obtenir al proveïdor de gas de la ciutat.

Gasoductes que requereixen càlculs

L'estat exigeix ​​que es facin càlculs hidràulics per a tot tipus de canonades relacionades amb el sistema de subministrament de gas. Ja que els processos que es produeixen quan el gas es mou són sempre els mateixos.

Aquests gasoductes inclouen els següents tipus:

• pressió baixa;
• pressió mitjana, alta.

Els primers estan destinats al transport de combustible a edificis residencials, tot tipus d'edificis públics i empreses domèstiques.A més, en edificis privats, apartaments i cases de camp, la pressió del gas no ha de superar els 3 kPa; a les empreses domèstiques (no industrials) aquesta xifra és més alta i arriba als 5 kPa.

El segon tipus de canonades està destinada al subministrament de xarxes de tota mena, de baixa i mitjana pressió mitjançant punts de control de gas, així com el subministrament de gas a consumidors particulars.

Aquestes poden ser empreses industrials, agrícoles, diverses d'utilitat pública, i fins i tot autònomes o adossades a naus industrials. Però en els dos últims casos hi haurà importants restriccions de pressió.

Els experts divideixen condicionalment els tipus de gasoductes enumerats anteriorment en les categories següents:

• intracasa, a la botiga, és a dir, transportar combustible blau dins d'un edifici i lliurar-lo a unitats i dispositius individuals;
• oficines d'abonats, utilitzat per subministrar gas des d'alguna xarxa de distribució a tots els consumidors existents;
• distribució, utilitzat per subministrar gas a determinats territoris, per exemple, ciutats, els seus districtes individuals i empreses industrials. La seva configuració varia i depèn de les característiques de disseny. La pressió dins de la xarxa pot ser qualsevol especificada: baixa, mitjana, alta.

A més, es realitzen càlculs hidràulics per a xarxes de gas amb diferents nombres d'etapes de pressió, de les quals n'hi ha moltes varietats.

Així, per cobrir les necessitats, es poden utilitzar xarxes de dues etapes, que funcionen amb gas transportat a baixa, alta pressió o baixa, mitjana pressió. Les xarxes de tres etapes i diverses xarxes multietapa també han trobat aplicació. És a dir, tot depèn només de la disponibilitat dels consumidors.

La resistència hidràulica és la principal raó per la qual cal realitzar aquest tipus de càlcul. A més, també depèn del material de la canonada

Malgrat la gran varietat d'opcions de gasoductes, els càlculs hidràulics són similars en qualsevol cas. Atès que per a la fabricació s'utilitzen elements estructurals de materials similars, i els mateixos processos es produeixen a l'interior de les canonades.

Resistència hidràulica i el seu paper

Com s'ha esmentat anteriorment, la base per al càlcul és la presència de resistència hidràulica a cada gasoducte.

Afecta tota l'estructura de la canonada, així com les seves parts individuals, conjunts - tees, llocs de reducció significativa del diàmetre de la canonada, vàlvules de tancament i diverses vàlvules. Això comporta una pèrdua de pressió en el gas transportat.

La resistència hidràulica és sempre la suma de:

• resistència lineal, és a dir, actuant al llarg de tota la longitud de l'estructura;
• resistències locals que actuen a cada part component de l'estructura on canvia la velocitat de transport del gas.

Els paràmetres enumerats influeixen constantment i significativament en les característiques de rendiment de cada gasoducte. Per tant, com a conseqüència de càlculs incorrectes, es produiran pèrdues financeres addicionals i importants pel fet que s'haurà de refer el projecte.

Normes per a la realització de càlculs

S'ha dit anteriorment que el procediment per a qualsevol càlcul hidràulic està regulat pel perfil Codi de normes amb el número 42-101–2003.

El document indica que la forma principal de realitzar el càlcul és utilitzar un ordinador amb aquesta finalitat amb programes especials que permeten calcular la pèrdua de pressió prevista entre seccions del futur gasoducte o el diàmetre de canonada requerit.

Qualsevol càlcul hidràulic es realitza després de crear un diagrama de càlcul que inclou els principals indicadors. A més, l'usuari introdueix les dades conegudes a les columnes corresponents

Si no hi ha aquests programes o si una persona creu que el seu ús és inadequat, es poden utilitzar altres mètodes permesos pel Codi de normes.

Que inclouen:

• el càlcul mitjançant les fórmules que es donen a l'SP és el mètode de càlcul més complex;
• el càlcul mitjançant els anomenats nomogrames és una opció més senzilla que l'ús de fórmules, perquè no cal fer cap càlcul, perquè les dades necessàries s'indiquen en una taula especial i es donen al Codi de normes, i només cal seleccionar-les. .

Qualsevol dels mètodes de càlcul condueix als mateixos resultats. Per tant, el gasoducte de nova construcció podrà garantir el subministrament puntual i ininterromput de la quantitat prevista de combustible fins i tot durant les hores de màxim ús.

Opció informàtica per PC

Realitzar càlculs amb un ordinador és el que menys mà d'obra requereix: tot el que es requereix d'una persona és inserir les dades necessàries a les columnes adequades.

Per tant, els càlculs hidràulics es fan en pocs minuts, i aquesta operació no requereix una gran quantitat de coneixement, que és necessari quan s'utilitzen fórmules.

Per fer-ho correctament, cal extreure les següents dades de les especificacions tècniques:

• densitat de gas;
• coeficient de viscositat cinètica;
• temperatura del gas a la vostra regió.

Les condicions tècniques necessàries s'obtenen del departament de gas de la ciutat de la localitat on es construirà el gasoducte.De fet, el disseny de qualsevol canonada comença amb la recepció d'aquest document, perquè conté tots els requisits bàsics per al seu disseny.

L'ús de programes especials és el mètode més senzill de càlcul hidràulic, eliminant la cerca i l'estudi de fórmules per als càlculs

A continuació, el desenvolupador ha d'esbrinar el consum de gas per a cada dispositiu que es preveu connectar al gasoducte. Per exemple, si el combustible es transportarà a una casa privada, llavors s'utilitzen estufes per cuinar, tot tipus de calderes de calefacció s'utilitzen amb més freqüència allà i els seus passaports sempre contenen els números necessaris.

A més, caldrà conèixer el nombre de cremadors de cada estufa que es connectarà a la canonada.

En la següent etapa de recollida de les dades necessàries, es selecciona informació sobre la caiguda de pressió als llocs d'instal·lació de qualsevol equip: pot ser un comptador, una vàlvula de tancament, una vàlvula de tancament tèrmica, un filtre o altres elements. .

En aquest cas, és fàcil trobar els números necessaris: es troben en una taula especial adjunta al passaport de cada producte. El dissenyador ha de tenir en compte que s'ha d'especificar la caiguda de pressió al consum màxim de gas.

A la taula especial adjunta a la fitxa del producte, podeu trobar informació sobre la pèrdua de pressió en connectar dispositius a la xarxa.

En la següent etapa, es recomana esbrinar quina serà la pressió blava del combustible al punt d'inserció. Aquesta informació pot contenir les condicions tècniques del vostre gas de ciutat, un diagrama prèviament elaborat del futur gasoducte.

Si la xarxa consta de diverses seccions, s'han de numerar i indicar la longitud real.A més, per a cadascun, tots els indicadors variables s'han d'anotar per separat: aquest és el cabal total de qualsevol dispositiu que s'utilitzarà, la caiguda de pressió i altres valors.

Caldrà un coeficient de simultaneïtat. Es té en compte la possibilitat de treball conjunt de tots els consumidors de gas connectats a la xarxa. Per exemple, tots els equips de calefacció situats en un edifici d'apartaments o casa privada.

Aquestes dades són utilitzades per un programa de càlcul hidràulic per determinar la càrrega màxima en qualsevol secció o gasoducte sencer.

Per a cada apartament o casa individual, no cal calcular el coeficient especificat, ja que els seus valors es coneixen i s'indiquen a la taula següent:

Una taula amb coeficients de simultaneïtat, dades de la qual s'utilitzen per a qualsevol tipus de càlcul. N'hi ha prou amb seleccionar la columna corresponent a un electrodomèstic concret i agafar el número desitjat

Si en alguna instal·lació es preveu utilitzar més de dues calderes de calefacció, forns i escalfadors d'aigua de tancs d'emmagatzematge, l'indicador de simultaneïtat sempre serà 0,85. Això és el que caldrà indicar a la columna corresponent utilitzada per al càlcul del programa.

A continuació hauríeu d'indicar diàmetre del tub, i també necessitareu els seus coeficients de rugositat, que s'utilitzaran en la construcció de la canonada. Aquests valors són estàndard i es poden trobar fàcilment al llibre de regles.

Influència del material de la canonada en el càlcul

Per a la construcció de gasoductes, podeu utilitzar canonades fetes només de determinats materials: acer, polietilè. En alguns casos, s'utilitzen productes de coure. Aviat serà àmpliament utilitzat estructures metall-plàstiques.

Cada canonada té una rugositat, que condueix a una resistència lineal, que afecta el procés de moviment del gas. A més, aquesta xifra és significativament més elevada per als productes d'acer que per als de plàstic.

Actualment, només es pot obtenir la informació necessària per a canonades d'acer i polietilè. En conseqüència, el disseny i els càlculs hidràulics només es poden dur a terme tenint en compte les seves característiques, que exigeix ​​el corresponent Codi de pràctiques. El document també conté les dades necessàries per al càlcul.

El coeficient de rugositat és sempre igual als valors següents:

• per a totes les canonades de polietilè, independentment de si són noves o no, - 0,007 cm;
• per a productes d'acer ja utilitzats - 0,1 cm;
• per a noves estructures d'acer - 0,01 cm.

Per a qualsevol altre tipus de canonades, aquest indicador no està indicat al Codi de pràctiques. Per tant, no s'han d'utilitzar per a la construcció d'un nou gasoducte, ja que els especialistes de Gorgaz poden requerir ajustaments. I aquests són de nou costos addicionals.

Càlcul del cabal en una àrea limitada

Si el gasoducte consta de seccions separades, el càlcul del cabal total de cadascuna d'elles s'haurà de realitzar per separat. Però això no és difícil, ja que els càlculs requeriran nombres ja coneguts.

Definició de dades mitjançant el programa

Coneixent els indicadors inicials, tenint accés a la taula de simultaneïtat i a les fitxes tècniques d'estufes i calderes, podeu començar el càlcul.

Per fer-ho, seguiu els passos següents (l'exemple es dóna per a un gasoducte interior de baixa pressió):

1. El nombre de calderes es multiplica per la productivitat de cadascuna d'elles.
2. El valor resultant es multiplica pel coeficient de simultaneïtat especificat mitjançant una taula especial per a aquest tipus de consumidor.
3. El nombre de fogons destinats a cuinar es multiplica per la productivitat de cadascun d'ells.
4. El valor obtingut després de l'operació anterior es multiplica pel coeficient de simultaneïtat extret d'una taula especial.
5. Es resumeixen les quantitats resultants per a calderes i estufes.

Es fan manipulacions similars per a totes les seccions del gasoducte. Les dades obtingudes s'introdueixen a les columnes corresponents del programa amb el qual es realitzen els càlculs. L'electrònica ho fa tota la resta.

Càlcul mitjançant fórmules

Aquest tipus de càlcul hidràulic és similar al descrit anteriorment, és a dir, es requeriran les mateixes dades, però el procediment serà llarg. Com que tot s'haurà de fer manualment, a més, el dissenyador haurà de realitzar una sèrie d'operacions intermèdies per tal d'utilitzar els valors obtinguts per al càlcul final.

També haureu de dedicar molt de temps a comprendre molts conceptes i problemes que una persona no troba quan utilitza un programa especial. La validesa de l'anterior es pot comprovar familiaritzant-se amb les fórmules a utilitzar.

El càlcul mitjançant fórmules és complex i, per tant, no és accessible per a tothom. La imatge mostra fórmules per calcular la caiguda de pressió a la xarxa d'alta, mitjana i baixa pressió i el coeficient de fricció hidràulica.

En l'aplicació de fórmules, com en el cas dels càlculs hidràulics mitjançant un programa especial, hi ha característiques per a gasoductes de baix, mitjà i, per descomptat, pressió alta. I val la pena recordar-ho, ja que un error sempre està ple de costos financers importants.

Càlculs amb nomogrames

Qualsevol nomograma especial és una taula que mostra una sèrie de valors, estudiant quins es poden obtenir els indicadors desitjats sense fer càlculs. En el cas de càlculs hidràulics, el diàmetre de la canonada i el gruix de les seves parets.

Els nomogrames per al càlcul són una manera senzilla d'obtenir la informació necessària. N'hi ha prou amb fer referència a les línies que compleixen les característiques de xarxa especificades

Hi ha nomogrames separats per a productes de polietilè i acer. En calcular-los, es van utilitzar dades estàndard, per exemple, la rugositat de les parets internes. Per tant, no us haureu de preocupar per la veracitat de la informació.

Exemple de càlcul

Es dóna un exemple de realització de càlculs hidràulics mitjançant un programa per a gasoductes de baixa pressió. A la taula proposada, totes les dades que el dissenyador ha d'introduir de forma independent estan ressaltades en groc.

Aquests s'enumeren al paràgraf anterior sobre càlculs hidràulics informàtics. Aquests són la temperatura del gas, el coeficient de viscositat cinètica i la densitat.

En aquest cas, es fan càlculs per a calderes i estufes, per tant, cal especificar el nombre exacte de cremadors, que pot ser de 2 o 4. La precisió és important, perquè el programa seleccionarà automàticament el coeficient de simultaneïtat.

A la imatge, les columnes en què el propi dissenyador ha d'introduir els indicadors es destaquen en groc. A continuació es mostra la fórmula per calcular el cabal al lloc

Val la pena parar atenció a la numeració de les seccions: no s'inventen de manera independent, sinó que estan extretes d'un diagrama elaborat prèviament, on s'indiquen números similars.

A continuació, s'anota la longitud real del gasoducte i l'anomenada longitud calculada, que és més llarga. Això passa perquè en totes les zones on hi ha resistència local, cal augmentar la longitud en un 5-10%. Això es fa per evitar una pressió insuficient del gas entre els consumidors. El programa realitza els càlculs de manera independent.

El consum total en metres cúbics, per al qual es proporciona una columna separada, a cada lloc es calcula per endavant. Si l'edifici és de diversos apartaments, cal indicar el nombre d'habitatges, a partir del valor màxim, tal com es pot veure a la columna corresponent.

És obligatori introduir a la taula tots els elements del gasoducte, durant el pas del qual es perd pressió. L'exemple mostra una vàlvula de tancament tèrmica, una vàlvula de tancament i un comptador. El valor de la pèrdua en cada cas es va extreure del passaport del producte.

Amb un programa podeu fer càlculs per a tot tipus de gasoductes. La imatge mostra els càlculs per a una xarxa de pressió mitjana

El diàmetre interior de la canonada s'indica segons les especificacions tècniques, si la companyia gasista té algun requisit, o a partir d'un esquema elaborat prèviament. En aquest cas, a la majoria de les zones es prescriu amb una mida de 5 cm, perquè la major part del gasoducte passa per la façana i el gas local de la ciutat requereix que el diàmetre no sigui menor.

Si fins i tot us familiaritzeu superficialment amb l'exemple donat de realitzar un càlcul hidràulic, és fàcil notar que, a més dels valors introduïts per una persona, n'hi ha un gran nombre d'altres. Tot això és fruit del programa, ja que després d'introduir els números a les columnes específiques destacades en groc, s'acaba el treball de càlcul de la persona.

És a dir, el càlcul en si es produeix amb força rapidesa, després de la qual cosa les dades rebudes es poden enviar per a l'aprovació al departament de gas de la ciutat de la vostra ciutat.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Aquest vídeo permet entendre d'on comencen els càlculs hidràulics i d'on obtenen les dades necessàries els dissenyadors:

El vídeo següent mostra un exemple d'un tipus de càlcul per ordinador:

A continuació podeu veure un exemple de càlcul mitjançant un programa informàtic:

Per realitzar un càlcul hidràulic amb un ordinador, tal com permet el perfil Codi de normes, n'hi ha prou amb dedicar una mica de temps a familiaritzar-se amb el programa i recollir les dades necessàries.

Però tot això no té cap transcendència pràctica, ja que elaborar un projecte és un procediment molt més extens i inclou moltes altres qüestions. Davant d'això, la majoria de ciutadans hauran de buscar ajuda d'especialistes.

Tens alguna pregunta, trobes alguna mancança o pots afegir informació valuosa al nostre material? Deixa els teus comentaris, fes preguntes, comparteix la teva experiència al bloc següent.