Hidraulinis dujotiekio skaičiavimas: skaičiavimo metodai ir būdai + skaičiavimo pavyzdys

Kad dujų tiekimas veiktų saugiai ir patikimai, jį reikia suprojektuoti ir apskaičiuoti. Svarbu nepriekaištingai parinkti vamzdžius visų slėgio tipų magistralėms, užtikrinančius stabilų dujų tiekimą prie prietaisų.

Kad vamzdžių, armatūros ir įrangos parinkimas būtų kuo tikslesnis, atliekamas hidraulinis dujotiekio skaičiavimas. Kaip tai padaryti? Prisipažinkite, jūs nesate pernelyg išmanantis šiuo klausimu, nagrinėkime kartu.

Siūlome susipažinti su kruopščiai atrinkta ir išsamiai apdorota informacija apie hidraulinio skaičiavimo atlikimo būdus dujotiekio sistemoms. Mūsų pateiktų duomenų naudojimas užtikrins mėlynojo kuro tiekimą į prietaisus su reikalingais slėgio parametrais. Kruopščiai patikrinti duomenys remiasi norminės dokumentacijos reglamentu.

Straipsnyje itin išsamiai pasakojama apie skaičiavimo principus ir schemas. Pateikiamas skaičiavimų atlikimo pavyzdys. Kaip naudingas informacinis papildymas naudojamos grafinės programos ir vaizdo instrukcijos.

Hidraulinio skaičiavimo specifika

Bet koks atliekamas hidraulinis skaičiavimas yra būsimo dujotiekio parametrų nustatymas. Ši procedūra yra privaloma ir vienas svarbiausių pasirengimo statybai etapų. Nuo skaičiavimo teisingumo priklauso, ar dujotiekis veiks optimaliu režimu.

Atliekant kiekvieną hidraulinį skaičiavimą nustatoma:

• reikiamo vamzdžių skersmens, kuris užtikrins efektyvų ir stabilų reikiamo dujų kiekio transportavimą;
• ar priimtini slėgio nuostoliai perkeliant reikiamą mėlynojo kuro kiekį nurodyto skersmens vamzdžiuose.

Slėgio nuostoliai atsiranda dėl to, kad bet kuriame dujotiekyje yra hidraulinis pasipriešinimas. Neteisingai apskaičiavus, tai gali lemti, kad vartotojams trūks dujų normaliam darbui visais režimais arba didžiausio jų vartojimo momentais.

Ši lentelė yra hidraulinio skaičiavimo, atlikto atsižvelgiant į nurodytas vertes, rezultatas. Skaičiavimams atlikti reikės įrašyti konkrečius rodiklius į stulpelius.

Tokia operacija yra valstybės standartizuota procedūra, kuri atliekama pagal formules ir reikalavimus, išdėstytus SP 42-101–2003.

Skaičiavimus privalo atlikti užsakovas. Pagrindu imami duomenys iš vamzdyno techninių sąlygų, kuriuos galima gauti savo miesto dujų tarnyboje.

Dujotiekiai, kuriems reikia atlikti skaičiavimus

Valstybė reikalauja, kad hidrauliniai skaičiavimai būtų atliekami visų tipų vamzdynams, priklausantiems dujų tiekimo sistemai. Kadangi procesai, vykstantys pernešant dujas, visada yra vienodi.

Nurodytiems dujotiekiams priklauso šios rūšys:

• žemo slėgio;
• vidutinio, aukšto slėgio.

Pirmieji skirti transportuoti kurą į gyvenamuosius objektus, įvairius visuomeninius pastatus, buitines įmones. Be to, privačiuose, daugiabučiuose namuose, kotedžuose dujų slėgis neturi viršyti 3 kPa, o buitinėse įmonėse (negamybinėse) šis rodiklis yra didesnis ir siekia 5 kPa.

Antrasis vamzdynų tipas skirtas tiekti tinklus – įvairius, žemo ir vidutinio slėgio – per dujų reguliavimo punktus, taip pat tiekti dujas atskiriems vartotojams.

Tai gali būti pramonės, žemės ūkio, įvairios komunalinės įmonės ir net atskirai stovintys ar prie pramoninių pastatų pristatyti pastatai. Tačiau pastaraisiais dviem atvejais bus dideli slėgio apribojimai.

Aukščiau išvardytus dujotiekių tipus specialistai sąlyginai skirsto į šias kategorijas:

• vidaus namų, vidaus cechų, tai yra transportuojančius mėlynąjį kurą bet kurio pastato viduje ir pristatančius jį prie atskirų agregatų, prietaisų;
• abonentų atšakos, naudojamos tiekti dujas iš tam tikro skirstomojo tinklo visiems esamiems vartotojams;
• skirstomieji, naudojami tiekti dujas tam tikroms teritorijoms, pavyzdžiui, miestams, jų atskiriems rajonams, pramonės įmonėms. Jų konfigūracija būna įvairi ir priklauso nuo planavimo ypatumų. Slėgis tinkle gali būti bet koks numatytas – žemas, vidutinis, aukštas.

Be to, hidraulinis skaičiavimas atliekamas dujų tinklams, turintiems skirtingą slėgio pakopų skaičių, kurių yra daugybė rūšių.

Taigi, poreikiams tenkinti gali būti naudojami dviejų pakopų tinklai, veikiantys su dujomis, transportuojamomis esant žemam, aukštam slėgiui arba žemam ir vidutiniam. Taip pat taikomi trijų pakopų ir įvairūs daugiapakopiai tinklai. Taigi viskas priklauso tik nuo vartotojų buvimo.

Hidraulinis pasipriešinimas – tai pagrindinė priežastis, kodėl reikia atlikti šį skaičiavimą. Be to, jis priklauso ir nuo vamzdžio medžiagos.

Nepaisant didelės dujotiekių variantų įvairovės, hidraulinis skaičiavimas bet kuriuo atveju yra panašus. Kadangi gamybai naudojami panašių medžiagų konstrukciniai elementai, o vamzdžių viduje vyksta tie patys procesai.

Hidraulinis pasipriešinimas ir jo vaidmuo

Kaip minėta aukščiau, skaičiavimo pagrindas yra hidraulinis pasipriešinimas kiekviename dujotiekyje.

Jis veikia visą vamzdyno konstrukciją, taip pat atskiras jo dalis, mazgus – trišakius, vietas, kuriose žymiai sumažėja vamzdžių skersmuo, uždarymo armatūrą, įvairius vožtuvus. Tai lemia transportuojamų dujų slėgio praradimą.

Hidraulinis pasipriešinimas visada sudaro sumą:

• tiesinio pasipriešinimo, tai yra veikiančio per visą konstrukcijos ilgį;
• vietinių pasipriešinimų, veikiančių prie kiekvienos konstrukcijos sudedamosios dalies, kurioje keičiasi dujų transportavimo greitis.

Išvardyti parametrai nuolat ir reikšmingai veikia kiekvieno dujotiekio darbo charakteristikas. Todėl dėl neteisingo skaičiavimo atsiras papildomų ir didelių finansinių nuostolių, nes projektą teks perdaryti.

Skaičiavimo atlikimo taisyklės

Aukščiau buvo nurodyta, kad bet kokio hidraulinio skaičiavimo procedūrą reglamentuoja profilio Taisyklių rinkinys numeriu 42-101–2003.

Dokumentas liudija, kad pagrindinis skaičiavimo atlikimo būdas yra naudoti tam tikslui kompiuterį su specialiomis programomis, leidžiančiomis apskaičiuoti planuojamą slėgio praradimą tarp būsimo dujotiekio atkarpų arba reikiamą vamzdžių skersmenį.

Bet koks hidraulinis skaičiavimas atliekamas sukūrus skaičiavimo schemą, apimančią pagrindinius rodiklius. Be to, į atitinkamus laukelius naudotojas įveda žinomus duomenis

Jei tokių programų nėra arba žmogus mano, kad jų naudojimas netikslingas, galima taikyti kitus, Taisyklių rinkinio leidžiamus metodus.

Kurioms priklauso:

• skaičiavimas pagal Taisyklių rinkinyje (TR) pateiktas formules – tai sudėtingiausias skaičiavimo būdas;
• skaičiavimas pagal vadinamąsias nomogramas – tai paprastesnis variantas nei formulių naudojimas, nes jokių skaičiavimų atlikti nereikės, nes reikalingi duomenys nurodyti specialioje lentelėje ir pateikti Taisyklių rinkinyje, juos tereikia parinkti.

Bet kuris skaičiavimo metodas duoda tuos pačius rezultatus. Todėl naujai pastatytas dujotiekis galės užtikrinti savalaikį, nepertraukiamą planuojamo kiekio kuro tiekimą net jo maksimalaus naudojimo valandomis.

Skaičiavimų variantas naudojant kompiuterį

Skaičiavimo atlikimas naudojant kompiuterį yra mažiausiai darbo reikalaujantis – viskas, ko reikia iš žmogaus, tai į atitinkamus laukelius įvesti reikiamus duomenis.

Todėl hidraulinis skaičiavimas atliekamas per kelias minutes, be to, šiai operacijai nereikės didelių žinių, kurios būtinos naudojant formules.

Norint jį teisingai atlikti, iš techninių sąlygų reikia paimti šiuos duomenis:

• dujų tankis;
• kinetinės klampos koeficientas;
• dujų temperatūra jūsų regione.

Reikalingos techninės sąlygos gaunamos gyvenvietės dujų tiekimo įmonėje, kurioje bus statomas dujotiekis. Iš tikrųjų, gavus šį dokumentą ir pradedamas bet kurio vamzdyno projektavimas, nes jame pateikiami visi pagrindiniai jo konstrukcijos reikalavimai.

Specialių programų naudojimas yra paprasčiausias hidraulinio skaičiavimo būdas, neapimantis formulių paieškos ir mokymosi atliekant skaičiavimus.

Toliau statytojui reikia sužinoti dujų sąnaudas kiekvienam prietaisui, kurį planuojama prijungti prie dujotiekio. Pavyzdžiui, jei kuras bus tiekiamas į privatų namą, ten dažniausiai naudojamos maisto gaminimo viryklės, įvairūs šildymo katilai, o jų pasuose visada yra reikalingi skaičiai.

Be to, reikės žinoti kiekvienos prie vamzdžio prijungtos viryklės degiklių skaičių.

Kitame reikalingų duomenų rinkimo etape renkama informacija apie slėgio kritimą bet kokios įrangos montavimo vietose – tai gali būti skaitiklis, atjungimo vožtuvas, terminis uždarymo vožtuvas, filtras, kiti elementai.

Tokiu atveju reikiamus skaičius rasti paprasta – jie pateikiami specialioje lentelėje, pridedamoje prie kiekvieno gaminio paso. Projektuotojas turėtų atkreipti dėmesį, kad turėtų būti nurodytas slėgio kritimas esant maksimaliam dujų suvartojimui.

Iš specialios lentelės, pridedamos prie gaminių pasų, galima sužinoti informaciją apie slėgio nuostolius prijungiant prietaisus prie tinklo

Kitame etape rekomenduojama sužinoti, koks bus mėlynojo kuro slėgis įsijungimo taške. Tokios informacijos gali turėti jūsų dujų tiekimo įmonės techninės sąlygos, anksčiau sudaryta būsimo dujotiekio schema.

Jei tinklą sudarys keli ruožai, juos reikia sunumeruoti ir nurodyti faktinį ilgį. Be to, kiekvienam reikia atskirai nurodyti visus kintamus rodiklius – tai bendras bet kurio naudojamo prietaiso srautas, slėgio kritimas, kitos vertės.

Privaloma naudoti vienalaikiškumo koeficientą. Jis atsižvelgia į visų prie tinklo prijungtų dujų vartotojų bendrą darbo galimybę. Pavyzdžiui, visos šildymo įrangos, esančios daugiabutyje ar privačiame name.

Tokius duomenis naudoja hidraulinį skaičiavimą atliekanti programa, siekiant nustatyti maksimalią apkrovą tam tikrame ruože ar visame dujotiekyje.

Kiekvienam atskiram butui ar namui nurodyto koeficiento skaičiuoti nereikia, nes jo reikšmės yra žinomos ir nurodytos žemiau pateiktoje lentelėje:

Lentelė su vienalaikiškumo koeficientais, kurių duomenys naudojami bet kokio tipo skaičiavimuose. Pakanka pasirinkti stulpelį, atitinkantį konkretų buitinį prietaisą, ir paimti reikiamą skaičių.

Jei kokiame nors objekte planuojama naudoti daugiau nei du šildymo katilus, krosnis, talpinius vandens šildytuvus, tai vienalaikiškumo rodiklis visada bus lygus 0,85. Ir tai reikės nurodyti atitinkamame stulpelyje, naudojamame skaičiavimui, programoje.

Toliau reikia nurodyti vamzdžių skersmenį, taip pat prireiks jų šiurkštumo koeficientų, kurie bus naudojami tiesiant vamzdyną. Šios vertės yra standartinės ir jas lengvai galima rasti Taisyklių rinkinyje.

Vamzdžių medžiagos įtaka skaičiavimui

Dujotiekiams tiesti galima naudoti vamzdžius, pagamintus tik iš tam tikrų medžiagų: plieno, polietileno. Kai kuriais atvejais naudojami gaminiai iš vario. Netrukus bus masiškai naudojamos metalo plastiko konstrukcijos.

Kiekvienas vamzdis turi šiurkštumą, dėl ko atsiranda linijinis pasipriešinimas, kuris veikia dujų judėjimo procesą. Be to, šis rodiklis yra žymiai didesnis plieniniuose gaminiuose nei plastikiniuose.

Šiandien reikiamą informaciją galima gauti tik apie plieninius ir polietileninius vamzdžius. Todėl projektavimą ir hidraulinį skaičiavimą galima atlikti tik atsižvelgiant į jų charakteristikas, ko reikalauja atitinkamas Taisyklių rinkinys. Taip pat dokumente nurodyti skaičiavimui reikalingi duomenys.

Šiurkštumo koeficientas visada prilyginamas šioms vertėms:

• visiems polietileniniams vamzdžiams, nepriklausomai nuo to, ar jie nauji, ar ne, — 0,007 cm;
• jau naudotiems plieniniams gaminiams — 0,1 cm;
• naujoms plieninėms konstrukcijoms — 0,01 cm.

Jokioms kitoms vamzdžių rūšims šis rodiklis Taisyklių rinkinyje nenurodomas. Todėl jų nereikėtų naudoti naujo dujotiekio tiesimui, nes dujų tarnybos specialistai gali pareikalauti atlikti pataisas. O tai vėlgi papildomos išlaidos.

Sąnaudų skaičiavimas ribotame ruože

Jei dujotiekis susideda iš atskirų atkarpų, tai bendrų sąnaudų skaičiavimą kiekvienoje iš jų teks atlikti atskirai. Tačiau tai nesudėtinga, nes skaičiavimams reikės jau žinomų skaičių.

Duomenų nustatymas naudojant programą

Žinant pradinius rodiklius, turint prieigą prie vienalaikiškumo lentelės ir prie plokščių bei katilų techninių pasų, galima pradėti skaičiavimą.

Tam atliekami šie veiksmai (pavyzdys pateiktas vidaus dujotiekiui, tiksliau žemo slėgio):

1. Katilų skaičius dauginamas iš kiekvieno jų našumo.
2. Gauta vertė dauginama iš specialios lentelės pagalba patikslinto vienalaikiškumo koeficiento šios rūšies vartotojams.
3. Maisto gaminimui skirtų plokščių kiekis dauginamas iš kiekvienos jų našumo.
4. Po ankstesnės operacijos gauta vertė dauginama iš vienalaikiškumo koeficiento, paimto iš specialios lentelės.
5. Gautos sumos katilams ir viryklėms sumuojamos.

Panašios manipuliacijos atliekamos visose dujotiekio atkarpose. Gauti duomenys įvedami į atitinkamus programos langelius, kurios pagalba atliekami skaičiavimai. Visa kita elektronika atlieka pati.

Skaičiavimas naudojant formules

Šis hidraulinio skaičiavimo tipas yra panašus į aukščiau aprašytą, tai yra, reikės tų pačių duomenų, tačiau procedūra bus ilga. Kadangi viską teks atlikti rankiniu būdu, be to, projektuotojui reikės atlikti keletą tarpinių operacijų, kad gautas vertes būtų galima panaudoti galutiniam apskaičiavimui.

Taip pat teks skirti pakankamai daug laiko, kad išsiaiškintumėte daugybę sąvokų, klausimų, su kuriais žmogus nesusiduria naudodamas specialią programą. Pirmiau išdėstyto teisingumu galima įsitikinti susipažinus su formulėmis, kurias reikės naudoti.

Skaičiavimas formulėmis yra sudėtingas, todėl prieinamas ne visiems. Paveikslėlyje pavaizduotos formulės, skirtos slėgio kritimui aukšto, vidutinio ir žemo slėgio tinkluose apskaičiuoti, ir hidraulinės trinties koeficientas.

Taikant formules, kaip ir naudojant specialią programą hidrauliniam skaičiavimui, yra ypatumų žemo, vidutinio ir, žinoma, aukšto slėgio dujotiekiams. Ir verta tai prisiminti, nes klaida visada gresia didelėmis finansinėmis išlaidomis.

Skaičiavimai naudojant nomogramas

Bet kuri speciali nomograma yra lentelė, kurioje nurodyta eilė verčių, išstudijavus jas galima gauti reikiamus rodiklius neatliekant skaičiavimų. Hidraulinio skaičiavimo atveju – vamzdžio skersmenį ir jo sienelių storį.

Nomogramos skaičiavimui yra paprastas būdas gauti reikiamą informaciją. Pakanka kreiptis į eilutes, atitinkančias nurodytas tinklo charakteristikas

Yra atskiros nomogramos polietileniniams ir plieniniams gaminiams. Jų skaičiavimui buvo naudojami standartiniai duomenys, pavyzdžiui, vidinių sienelių šiurkštumas. Todėl dėl informacijos teisingumo galite nesijaudinti.

Skaičiavimo atlikimo pavyzdys

Pateikiamas hidraulinio skaičiavimo, naudojant žemo slėgio dujotiekių programą, atlikimo pavyzdys. Pateiktoje lentelėje geltona spalva pažymėti visi duomenys, kuriuos projektuotojas turi įvesti pats.

Jie išvardyti punkte apie kompiuterinį hidraulinį skaičiavimą, pateiktą aukščiau. Tai dujų temperatūra, kinetinės klampos koeficientas, tankis.

Šiuo atveju atliekamas katilų ir viryklių skaičiavimas, todėl būtina nurodyti tikslų degiklių skaičių, kuris gali būti 2 arba 4. Tikslumas svarbus, nes programa automatiškai parinks vienalaikiškumo koeficientą.

Paveikslėlyje geltona spalva paryškinti stulpeliai, į kuriuos rodiklius turi įvesti pats projektuotojas. Apačioje pateikta formulė, skirta apskaičiuoti srautą ruože.

Verta atkreipti dėmesį į ruožų numeraciją – ji nesukuriama savarankiškai, o imama iš anksčiau sudarytos schemos, kurioje nurodyti analogiški skaičiai.

Toliau nurodomas faktinis dujotiekio ilgis ir vadinamasis skaičiuotinis ilgis, kuris yra didesnis. Taip yra todėl, kad visuose ruožuose, kur yra vietinis pasipriešinimas, reikia padidinti ilgį 5-10%. Tai daroma siekiant išvengti nepakankamo dujų slėgio vartotojams. Programa skaičiavimą atlieka savarankiškai.

Bendras srautas kubiniais metrais, kuriam numatyta atskira stulpelis, kiekviename ruože apskaičiuojamas iš anksto. Jei namas daugiabutis, reikia nurodyti būstų skaičių, pradedant nuo didžiausios vertės, kaip matyti atitinkamame stulpelyje.

Privalomai į lentelę įtraukiami visi dujotiekio elementai, kuriems praeinant prarandamas slėgis. Pavyzdyje nurodyti terminis užtvarinis vožtuvas, atjungiamasis vožtuvas ir skaitiklis. Kiekvienu atveju nuostolio vertė buvo paimta iš gaminio paso.

Naudojant vieną programą galima atlikti visų rūšių dujotiekių skaičiavimus. Paveikslėlyje pateikti vidutinio slėgio tinklo skaičiavimai.

Vamzdžio vidinis skersmuo nurodomas pagal techninę užduotį, jei miesto dujų tarnyba turi kokius nors reikalavimus, arba iš anksčiau sudarytos schemos. Šiuo atveju daugumoje ruožų jis nurodytas 5 cm dydžio, nes didžioji dujotiekio dalis eina palei fasadą, o vietinė dujų tarnyba reikalauja, kad skersmuo būtų ne mažesnis.

Net paviršutiniškai susipažinus su pateiktu hidraulinio skaičiavimo pavyzdžiu, lengva pastebėti, kad, be žmogaus įvestų reikšmių, yra daugybė kitų. Visa tai yra programos darbo rezultatas, nes įvedus skaičius į konkrečius geltona spalva paryškintus stulpelius, žmogaus darbas skaičiavimo srityje baigiasi.

Tai reiškia, kad pats skaičiavimas atliekamas gana greitai, o po to su gautais duomenimis galima vykti derinti į savo miesto dujų tarnybą.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Šis vaizdo įrašas leidžia suprasti, nuo ko prasideda hidraulinis skaičiavimas, iš kur projektuotojai gauna reikiamus duomenis:

Kitame vaizdo įraše pateiktas vienos iš kompiuterinio skaičiavimo rūšių pavyzdys:

Toliau galima susipažinti su skaičiavimo pavyzdžiu naudojant kompiuterinę programą:

Kad atliktumėte hidraulinį skaičiavimą kompiuteriu, kaip tai leidžia atitinkamas Taisyklių rinkinys, pakanka šiek tiek laiko skirti programos susipažinimui ir reikalingų duomenų surinkimui.

Tačiau visa tai neturi praktinės reikšmės, nes projekto sudarymas yra daug didesnė procedūra ir apima daug kitų klausimų. Dėl to dauguma piliečių turės kreiptis pagalbos į specialistus.

Atsirado klausimų, radote trūkumų ar galite papildyti mūsų medžiagą vertinga informacija? Palikite savo komentarus, užduokite klausimus, pasidalykite patirtimi žemiau esančiame bloke.