Gāzes vada hidrauliskais aprēķins: aprēķinu metodes un veidi + aprēķina piemērs

Lai gāzes apgāde darbotos droši un bez traucējumiem, tā ir jāprojektē un jāaprēķina. Ir svarīgi nevainojami izvēlēties caurules visu spiediena veidu maģistrālēm, kas nodrošina stabilu gāzes piegādi ierīcēm.

Lai cauruļu, armatūras un iekārtu izvēle būtu pēc iespējas precīzāka, tiek veikts cauruļvada hidrauliskais aprēķins. Kā to izdarīt? Atzīstiet, jūs neesat pārāk zinošs šajā jautājumā, turpināsim to izprast.

Mēs piedāvājam iepazīties ar rūpīgi atlasītu un pamatīgi apstrādātu informāciju par gāzesvadu sistēmu hidrauliskā aprēķina veikšanas variantiem. Mūsu sniegto datu izmantošana nodrošinās zilās degvielas piegādi ierīcēm ar nepieciešamajiem spiediena parametriem. Rūpīgi pārbaudītie dati balstās uz normatīvās dokumentācijas reglamentu.

Rakstā ir ārkārtīgi detalizēti izskaidroti aprēķinu veikšanas principi un shēmas. Ir sniegts aprēķinu izpildes piemērs. Kā noderīgs informatīvs papildinājums ir izmantotas grafiskās lietotnes un video instrukcijas.

Hidrauliskā aprēķina specifika

Jebkurš veiktais hidrauliskais aprēķins ir nākotnes gāzesvada parametru noteikšana. Šī procedūra ir obligāta un viena no svarīgākajiem sagatavošanās posmiem būvniecībai. No aprēķina pareizības ir atkarīgs, vai gāzesvads darbosies optimālā režīmā.

Veicot katru hidraulisko aprēķinu, tiek noteikts:

• nepieciešamais cauruļu diametrs, kas nodrošinās efektīvu un stabilu vajadzīgā gāzes daudzuma transportēšanu;
• vai būs pieņemami spiediena zudumi, pārvietojot vajadzīgo zilās degvielas daudzumu noteikta diametra caurulēs.

Spiediena zudumi rodas tāpēc, ka jebkurā gāzes vadā pastāv hidrauliskā pretestība. Nepareiza aprēķina gadījumā tā var novest pie tā, ka patērētājiem nepietiks gāzes normālam darbam visos režīmos vai tās maksimālā patēriņa brīžos.

Šī tabula ir hidrauliskā aprēķina rezultāts, kas veikts, ņemot vērā dotos parametrus. Lai veiktu aprēķinus, būs jāievada konkrēti rādītāji ailēs.

Šāda darbība ir valsts standartizēta procedūra, kuru veic saskaņā ar formulām un prasībām, kas izklāstītas SP 42-101–2003.

Aprēķinus veikt ir attīstītāja pienākums. Par pamatu tiek ņemti cauruļvada tehniskās specifikācijas dati, kurus var saņemt savā gāzes dienestā.

Gāzesvadi, kuriem jāveic aprēķini

Valsts pieprasa, lai hidrauliskie aprēķini tiktu veikti visu veidu cauruļvadiem, kas pieder pie gāzes apgādes sistēmas. Tā kā procesi, kas notiek gāzes pārvietošanās laikā, vienmēr ir vienādi.

Pie minētajiem gāzes vadiem pieder šādi veidi:

• zema spiediena;
• vidēja, augsta spiediena.

Pirmie ir paredzēti degvielas transportēšanai uz dzīvojamām ēkām, dažādām sabiedriskām ēkām, sadzīves uzņēmumiem. Turklāt privātmājās, daudzdzīvokļu mājās, kotedžās gāzes spiediens nedrīkst pārsniegt 3 kPa, bet sadzīves (neražošanas) uzņēmumos šis rādītājs ir augstāks un sasniedz 5 kPa.

Otrais cauruļvadu veids ir paredzēts tīklu apgādei, pie tam dažādu, zema, vidēja spiediena, caur gāzes regulēšanas punktiem, kā arī gāzes piegādei atsevišķiem patērētājiem.

Tie var būt rūpniecības, lauksaimniecības, dažādi komunālie uzņēmumi un pat atsevišķi stāvošas vai pie rūpnieciskām ēkām piebūvētas ēkas. Taču pēdējos divos gadījumos būs būtiski spiediena ierobežojumi.

Iepriekš uzskaitītos gāzes vadu veidus speciālisti nosacīti iedala šādās kategorijās:

• iekštelpu, iekšcehu, tas ir, transportējoši zilo degvielu kādas ēkas iekšienē un nogādājot to atsevišķiem agregātiem, ierīcēm;
• abonentu atzarojumi, ko izmanto gāzes piegādei no kāda sadales tīkla visiem esošajiem patērētājiem;
• sadales, ko izmanto gāzes apgādei noteiktām teritorijām, piemēram, pilsētām, to atsevišķiem rajoniem, rūpniecības uzņēmumiem. To konfigurācija ir dažāda un atkarīga no plānojuma īpatnībām. Spiediens tīklā var būt jebkurš paredzētais — zems, vidējs, augsts.

Turklāt hidrauliskais aprēķins tiek veikts gāzes tīkliem ar atšķirīgu spiediena pakāpju skaitu, kuru paveidu ir daudz.

Tā, lai apmierinātu vajadzības, var tikt izmantoti divpakāpju tīkli, kas darbojas ar gāzi, kas tiek transportēta zemā, augstā spiedienā vai zemā, vidējā. Tāpat tiek izmantoti trīspakāpju un dažādi daudzpakāpju tīkli. Tas nozīmē, ka viss ir atkarīgs tikai no patērētāju pieejamības.

Hidrauliska pretestība ir galvenais iemesls, kāpēc ir jāveic šis aprēķinu veids. Turklāt tā ir atkarīga arī no caurules materiāla.

Neraugoties uz lielo gāzes vadu variantu daudzveidību, hidrauliskais aprēķins jebkurā gadījumā ir līdzīgs. Tā kā izgatavošanai izmanto konstrukcijas elementus no līdzīgiem materiāliem, un caurulēs notiek vieni un tie paši procesi.

Hidrauliskā pretestība un tās loma

Kā jau minēts iepriekš, aprēķina pamatā ir hidrauliskā pretestība, kas ir katrā gāzes vadā.

Tā iedarbojas uz visu cauruļvada konstrukciju, kā arī uz atsevišķām tā daļām, mezgliem — tējām, vietām, kur ievērojami samazinās cauruļu diametrs, aizbīdņiem, dažādiem vārstiem. Tas izraisa transportējamās gāzes spiediena zudumu.

Hidrauliskā pretestība vienmēr ir summa no:

• lineārās pretestības, kas iedarbojas visā konstrukcijas garumā;
• vietējām pretestībām, kas iedarbojas pie katras konstrukcijas sastāvdaļas, kur mainās gāzes transportēšanas ātrums.

Uzskaitītie parametri pastāvīgi un būtiski ietekmē katra gāzes vada darbības raksturlielumus. Tāpēc nepareiza aprēķina rezultātā radīsies papildu un ievērojami finanšu zaudējumi, jo projekts būs jāpārstrādā.

Aprēķina veikšanas noteikumi

Iepriekš tika norādīts, ka jebkura hidrauliskā aprēķina procedūru reglamentē atbilstošais Noteikumu kodekss ar numuru 42-101–2003.

Dokuments apliecina, ka galvenais aprēķina veikšanas veids ir izmantot datoru ar īpašām programmām, kas ļauj aprēķināt plānoto spiediena zudumu starp topošā gāzes vada posmiem vai nepieciešamo cauruļu diametru.

Jebkurš hidrauliskais aprēķins tiek veikts pēc aprēķina shēmas izveides, kas ietver galvenos rādītājus. Turklāt attiecīgajās ailēs lietotājs ievada zināmos datus.

Ja šādu programmu nav vai cilvēks uzskata, ka to izmantošana nav lietderīga, tad var izmantot citas, Noteikumu kodeksā atļautas metodes.

Pie kuriem pieder:

• aprēķins pēc SP dotajām formulām — tas ir vissarežģītākais aprēķina veids;
• aprēķins pēc tā sauktajām nomogrammām — tas ir vienkāršāks variants nekā formulu izmantošana, jo nekādi aprēķini nav jāveic, jo nepieciešamie dati ir norādīti īpašā tabulā un ir doti Noteikumu kodeksā, un tie vienkārši ir jāizvēlas.

Jebkura no aprēķina metodēm dod vienādus rezultātus. Tāpēc no jauna uzbūvētais gāzes vads spēs nodrošināt savlaicīgu, nepārtrauktu plānotā degvielas daudzuma piegādi pat tā maksimālās izmantošanas stundās.

Aprēķinu variants, izmantojot datoru

Aprēķina veikšana, izmantojot datoru, ir vismazāk darbietilpīga — viss, kas nepieciešams no cilvēka, ir ievietot attiecīgajās ailēs nepieciešamos datus.

Tāpēc hidrauliskais aprēķins tiek veikts dažu minūšu laikā, turklāt šai darbībai nebūs nepieciešams liels zināšanu krājums, kāds ir nepieciešams, izmantojot formulas.

Lai to pareizi izpildītu, no tehniskajiem noteikumiem jāņem šādi dati:

• gāzes blīvums;
• kinētiskās viskozitātes koeficients;
• gāzes temperatūra jūsu reģionā.

Nepieciešamie tehniskie noteikumi tiek saņemti apdzīvotās vietas gāzes dienestā, kurā tiks būvēts gāzes vads. Patiesībā, ar šī dokumenta saņemšanu sākas jebkura cauruļvada projektēšana, jo tajā ir ietvertas visas galvenās prasības tā konstrukcijai.

Speciālu programmu izmantošana ir vienkāršākais hidrauliskā aprēķina veids, kas novērš nepieciešamību meklēt un apgūt formulas aprēķinu veikšanai.

Tālāk attīstītājam ir nepieciešams uzzināt gāzes patēriņu katrai ierīcei, kuru plānots pieslēgt gāzes vadam. Piemēram, ja degviela tiks transportēta uz privātmāju, tad tur visbiežāk tiek izmantotas ēdiena gatavošanas plītis, dažādi apkures katli, un to pasēs vienmēr ir norādīti nepieciešamie skaitļi.

Turklāt būs jāzina katras plīts degļu skaits, kas tiks pieslēgta caurulei.

Nākamajā nepieciešamo datu vākšanas posmā tiek atlasīta informācija par spiediena kritumu vietās, kur tiek uzstādīta kāda iekārta — tas var būt skaitītājs, atslēgšanas vārsts, termoaizslēgšanas vārsts, filtrs, citi elementi.

Šajā gadījumā nepieciešamos skaitļus ir viegli atrast — tie ir ietverti īpašā tabulā, kas pievienota katra izstrādājuma pasei. Projektētājam jāpievērš uzmanība tam, ka jānorāda spiediena kritums pie maksimālā gāzes patēriņa.

No īpašās tabulas, kas pievienota izstrādājumu pasēm, var uzzināt informāciju par spiediena zudumiem, pieslēdzot ierīces tīklam.

Nākamajā posmā ieteicams uzzināt, kāds būs gāzes spiediens pieslēguma punktā. Šādu informāciju var saturēt jūsu vietējās gāzes dienesta tehniskie noteikumi, iepriekš sastādīta nākotnes gāzes vada shēma.

Ja tīkls sastāvēs no vairākiem posmiem, tie ir jānumurē un jānorāda faktiskais garums. Turklāt katram posmam atsevišķi jāuzraksta visi mainīgie rādītāji — tas ir katras izmantojamās ierīces kopējais patēriņš, spiediena kritums, citas vērtības.

Obligāti būs nepieciešams vienlaicības koeficients. Tas ņem vērā iespēju visiem tīklam pieslēgtajiem gāzes patērētājiem darboties vienlaicīgi. Piemēram, visai apkures iekārtai, kas atrodas daudzdzīvokļu vai privātmājā.

Šādus datus izmanto programma, kas veic hidraulisko aprēķinu, lai noteiktu maksimālo slodzi kādā posmā vai visā gāzes vadā.

Katrai atsevišķai dzīvoklim vai mājai minētais koeficients nav jāaprēķina, jo tā vērtības ir zināmas un norādītas zemāk pievienotajā tabulā:

Tabula ar vienlaicības koeficientiem, kuras dati tiek izmantoti jebkurā aprēķina veidā. Pietiek izvēlēties kolonnu, kas atbilst konkrētai sadzīves ierīcei, un ņemt vajadzīgo skaitli.

Ja kādā objektā plānots izmantot vairāk nekā divus apkures katlus, krāsnis, kapacitātes ūdens sildītājus, tad vienlaicības rādītājs vienmēr būs 0,85. To būs jānorāda attiecīgajā kolonnā, kas tiek izmantota programmas aprēķinā.

Tālāk jānorāda cauruļu diametrs, kā arī būs nepieciešami to raupjuma koeficienti, kas tiks izmantoti cauruļvada būvniecībā. Šīs vērtības ir standarta, un tās viegli var atrast Noteikumu krājumā.

Cauruļu materiāla ietekme uz aprēķinu

Gāzes vadu būvniecībai var izmantot caurules, kas izgatavotas tikai no noteiktiem materiāliem: tērauda, polietilēna. Dažos gadījumos izmanto vara izstrādājumus. Drīz tiks masveidā izmantotas metāla plastmasas konstrukcijas.

Katrai caurulei ir raupjums, kas rada lineāru pretestību, kas ietekmē gāzes pārvietošanās procesu. Turklāt šis rādītājs ir ievērojami augstāks tērauda izstrādājumiem nekā plastmasas izstrādājumiem.

Šodien nepieciešamo informāciju var iegūt tikai par tērauda un polietilēna caurulēm. Rezultātā projektēšanu un hidraulisko aprēķinu var veikt tikai ņemot vērā to raksturlielumus, kā to pieprasa attiecīgais Noteikumu krājums. Dokumentā ir norādīti arī aprēķiniem nepieciešamie dati.

Raupjuma koeficients vienmēr tiek pielīdzināts šādām vērtībām:

• visām polietilēna caurulēm, neatkarīgi no tā, vai tās ir jaunas vai nē, — 0,007 cm;
• jau lietotiem tērauda izstrādājumiem — 0,1 cm;
• jaunām tērauda konstrukcijām — 0,01 cm.

Citu veidu caurulēm šis rādītājs Noteikumu krājumā nav norādīts. Tāpēc tās nevajadzētu izmantot jauna gāzes vada būvniecībā, jo pilsētas gāzes dienesta speciālisti var pieprasīt veikt labojumus. Un tas atkal ir papildu izdevumi.

Patēriņa aprēķins ierobežotā posmā

Ja gāzes vads sastāv no atsevišķiem posmiem, tad kopējā patēriņa aprēķins katrā no tiem būs jāveic atsevišķi. Bet tas nav grūti, jo aprēķiniem būs nepieciešami jau zināmi skaitļi.

Datu noteikšana, izmantojot programmu

Zinot sākotnējos rādītājus, piekļūstot vienlaicības tabulai un plīšu un katlu tehniskajām pasēm, var sākt aprēķinu.

Lai to izdarītu, tiek veiktas šādas darbības (piemērs dots iekštelpu gāzes vadam ar zemu spiedienu):

1. Katlu skaits tiek reizināts ar katra no tiem jaudu.
2. Iegūtā vērtība tiek reizināta ar precizēto vienlaicības koeficientu šim patērētāju veidam, ko nosaka, izmantojot īpašu tabulu.
3. Plīšu skaits, kas paredzētas ēdiena gatavošanai, tiek reizināts ar katras no tām veiktspēju.
4. Pēc iepriekšējās darbības iegūtā vērtība tiek reizināta ar vienlaicības koeficientu, kas ņemts no īpašas tabulas.
5. Iegūtās summas katliem un plītim tiek summētas.

Līdzīgas manipulācijas tiek veiktas visiem gāzesvada posmiem. Iegūtie dati tiek ievadīti atbilstošajās programmas kolonnās, ar kuras palīdzību tiek veikti aprēķini. Visu pārējo elektronika dara pati.

Aprēķins, izmantojot formulas

Šis hidrauliskā aprēķina veids ir līdzīgs iepriekš aprakstītajam, proti, būs nepieciešami tie paši dati, bet procedūra būs ilgstoša. Tā kā viss būs jāveic manuāli, turklāt projektētājam būs jāveic vairākas starpposma darbības, lai izmantotu iegūtās vērtības galīgajam aprēķinam.

Turklāt būs jāvelta pietiekami daudz laika, lai izprastu daudzus jēdzienus un jautājumus, ar kuriem cilvēks nesaskaras, izmantojot īpašu programmu. Par iepriekš minēto taisnīgumu var pārliecināties, iepazīstoties ar formulām, kuras būs jāizmanto.

Aprēķins ar formulu palīdzību ir sarežģīts, tāpēc nav pieejams visiem. Attēlā ir redzamas formulas spiediena krituma aprēķināšanai augsta, vidēja un zema spiediena tīklā, kā arī hidrauliskās berzes koeficients.

Formulu izmantošanā, tāpat kā hidrauliskā aprēķina gadījumā, izmantojot īpašu programmu, ir īpatnības zema, vidēja un, protams, augsta spiediena gāzesvadiem. Un par to ir vērts atcerēties, jo kļūda vienmēr ir saistīta ar ievērojamām finansiālām izmaksām.

Aprēķini, izmantojot nomogrammas

Jebkura īpaša nomogramma ir tabula, kurā norādīta virkne vērtību, kuras izpētot var iegūt nepieciešamos rādītājus, neveicot aprēķinus. Hidrauliskā aprēķina gadījumā — caurules diametru un tās sieniņu biezumu.

Nomogrammas aprēķinam ir vienkāršs veids, kā iegūt nepieciešamo informāciju. Pietiek pievērsties rindām, kas atbilst dotajiem tīkla raksturlielumiem.

Pastāv atsevišķas nomogrammas polietilēna un tērauda izstrādājumiem. To aprēķinā tika izmantoti standarta dati, piemēram, iekšējo sienu raupjums. Tāpēc par informācijas pareizību var neuztraukties.

Aprēķina izpildes piemērs

Ir sniegts hidrauliskā aprēķina izpildes piemērs, izmantojot programmu zema spiediena gāzesvadiem. Piedāvātajā tabulā dzeltenā krāsā ir izcelti visi dati, kas projektētājam jāievada pašam.

Tie ir uzskaitīti punktā par datorizēto hidraulisko aprēķinu, kas sniegts iepriekš. Tie ir gāzes temperatūra, kinētiskās viskozitātes koeficients, blīvums.

Šajā gadījumā tiek veikts aprēķins katliem un plītīm, tāpēc ir jānorāda precīzs degļu skaits, kas var būt 2 vai 4. Precizitāte ir svarīga, jo programma automātiski izvēlēsies vienlaicības koeficientu.

Attēlā dzeltenā krāsā ir izceltas kolonnas, kurās rādītāji jāievada pašam projektētājam. Apakšā ir dota formula plūsmas aprēķināšanai posmā.

Jāpievērš uzmanība posmu numerācijai — to neizdomā paši, bet ņem no iepriekš sastādītas shēmas, kur norādīti līdzīgi skaitļi.

Tālāk tiek norādīts faktiskais gāzesvada garums un tā sauktais aprēķina garums, kas ir lielāks. Tas notiek tāpēc, ka visos posmos, kur ir vietējā pretestība, garums ir jāpalielina par 5-10%. Tas tiek darīts, lai novērstu nepietiekamu gāzes spiedienu pie patērētājiem. Programma veic aprēķinu patstāvīgi.

Kopējais plūsmas ātrums kubikmetros, kuram ir paredzēta atsevišķa kolonna, katrā posmā tiek aprēķināts iepriekš. Ja māja ir daudzdzīvokļu, tad jānorāda dzīvokļu skaits, turklāt sākot ar maksimālo vērtību, kā redzams attiecīgajā ailē.

Obligāti tabulā tiek iekļauti visi gāzesvada elementi, kuru šķērsojot tiek zaudēts spiediens. Piemērā norādīts termoslēgvārsts, noslēgvārsts un skaitītājs. Zuduma vērtība katrā gadījumā tika ņemta no izstrādājuma pases.

Ar vienas programmas palīdzību var veikt aprēķinus visu veidu gāzesvadiem. Attēlā redzami aprēķini vidēja spiediena tīklam.

Caurules iekšējais diametrs tiek norādīts saskaņā ar tehnisko uzdevumu, ja gāzes dienestam ir kādas prasības, vai no iepriekš sastādītas shēmas. Šajā gadījumā lielākajā daļā posmu tas ir norādīts 5 cm lielumā, jo liela daļa gāzesvada iet gar fasādi, un vietējā gāzes dienests prasa, lai diametrs nebūtu mazāks.

Pat virspusēji iepazīstoties ar doto hidrauliskā aprēķina piemēru, ir viegli pamanīt, ka papildus cilvēka ievadītajām vērtībām ir liels skaits citu. Tas viss ir programmas darba rezultāts, jo pēc skaitļu ievadīšanas konkrētajās kolonnās, kas izceltas dzeltenā krāsā, cilvēka darbs pie aprēķina ir pabeigts.

Tātad pats aprēķins notiek diezgan operatīvi, pēc tam ar iegūtajiem datiem var doties saskaņošanai uz savas pilsētas gāzes dienestu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Šis video sniedz iespēju saprast, ar ko sākas hidrauliskais aprēķins, no kurienes projektētāji iegūst nepieciešamos datus:

Nākamajā video ir sniegts piemērs vienam no datoraprēķinu veidiem:

Tālāk var iepazīties ar aprēķina piemēru, izmantojot datorprogrammu:

Lai veiktu hidraulisko aprēķinu ar datora palīdzību, kā to atļauj attiecīgais Noteikumu kopums, pietiek veltīt nedaudz laika, lai iepazītos ar programmu un savāktu nepieciešamos datus.

Taču tam nav praktiskas nozīmes, jo projekta sastādīšana ir daudz apjomīgāka procedūra, kas ietver daudzus citus jautājumus. Tāpēc lielākajai daļai pilsoņu būs jāvēršas pie speciālistiem pēc palīdzības.

Radās jautājumi, atradāt trūkumus vai varat papildināt mūsu materiālu ar vērtīgu informāciju? Atstājiet savus komentārus, uzdodiet jautājumus, dalieties pieredzē zemāk esošajā blokā.