Гидравлический расчет газопровода, программы и примеры.

Разберем подробнее гидравлический расчет газопровода и требования ТР, СП и ФНиП, связанные с проведением гидравлического расчета газопровода.

Попробуем:

• поискать платные и бесплатные программы гидравлического расчета на просторах интернета и проанализировать их;
• поискать форумы и сайты с уже сложившимся сообществом специалистов, связанных с газоснабжением;
• поискать бесплатные программы полезные при проектировании и монтаже газопровода.

Строительство и монтаж газопроводов введется по документации разработанной в соответствии с действующим законодательством. В документации отражаются технические решения по прокладке газопроводов, в том числе диаметры участков газопровода, определенные в результате гидравлического расчета газопровода.

Для обеспечения безопасной и безотказной работы систем газоснабжения определение диаметров газопроводов необходимо ввести с учетом требований действующих технических регламентов (далее ТР), сводов правил (далее СП) и федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (далее ФНиП).

Содержание:

1. Что такое гидравлический расчет газопровода и зачем он нужен?
2. Что надо знать из гидравлики для проведения гидравлического расчета газопровода?
3. Какие данные необходимы (исходные данные) для выполнения гидравлического расчета газопровода?
4. Что еще надо знать о газопроводах для проведения гидравлического расчета газопровода?
5. Методика расчета потерь давления на расчетных участках.
6. Форумы и сайты с сложившимся сообществом специалистов, связанных с газоснабжением.
7. Программы гидравлического расчета газопроводов, виды и примеры расчетов.

Что такое гидравлический расчет газопровода и зачем он нужен?

Гидравлический расчет — это расчет выполняемый по формулам прикладной науки «Гидравлика», о законах движения (см. гидродинамика капельных жидкостей и газов), равновесии жидкостей (см. гидростатика) и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики, с целью определения внутреннего диаметра газопровода исходя из исходных данных.

Что надо знать из гидравлики для проведения гидравлического расчета газопровода?

В процессе проведения гидравлического расчета определяются потери давления на расчетных участках газопроводов исходя из заданных условий: диаметра газопровода, расчетного расхода газа на участке, параметров транспортируемого газа (плотность, кинематическая вязкость). Целью расчета является обеспечение требуемого давления у газоиспользующего оборудования исходя из заданного давления в точке врезки и потерь давления на участках.

Потери давления в газопроводах состоят из двух основных частей:

• потери на трение по всей протяжности газопровода (далее путевые потери);
• потери давления на преодоление сопротивлений возникающих в результате изменения профиля трубы, в следствии поворотов газопровода, разветвления или соединения газопровода, изменения диаметров газопровода, установка арматуры и технических устройств, и т.д. (далее местные сопротивления).

Основными факторами от которого зависит сопротивления в газопроводах (при заданных диаметрах газопровода) являются:

• материал труб (влияет на путевые потери);
• расход газа и, соответственно, скорость газа (влияет на путевые и местные потери);
• параметры газа (влияют на путевые и местные потери).

При этом в газопроводах (как и во всех трубопроводах) различают два вида течения: ламинарное и турбулентное. Режим течения определяется в процессе расчета (определяется числом Рейнольдса — Re) и в зависимости от него рассчитываются путевые потери.

Зависимость путевых потерь от скорости (расход газа) определяется по ряду формул и по сравнению с местными сопротивлениями гораздо ниже (чем протяжение газопроводов, тем больше влияние скорости на путевые потери). Местные сопротивления связаны с скоростью газа в трубе квадратичной зависимостью (при увеличении скорости газа в трубе в 3 раза, потери давления на местных сопротивлениях увеличиваются в 9 раз).

Какие данные необходимы (исходные данные) для выполнения гидравлического расчета газопровода?

Основными исходными данными для выбора методики расчета и его выполнения служат:

• давление газа в точке врезки;
• данные о потребителях (количество потребителей, месторасположения, номинальный расход газа и номинальное давление газа работы газоиспользующего оборудования).
• схема газопровода (тупиковая, кольцевая, смешанная);

Различают три основных схемы газоснабжения:

• тупиковая;
• кольцевая;
• смешанная.

Исходные данные: схемы газоснабжения.

У каждой схемы газоснабжения есть как плюсы, так и минусы. Разберем их подробнее.

Тупиковая схема газоснабжения.

Тупиковые схемы газоснабжения представляют собой газопровод, разветвляющийся по различным направлениям к потребителям газа. По мере удаления от источника газоснабжения или ПРГ давление газа в тупиковых сетях падает (вследствие сопротивления, об этом ниже).

Недостатками данной схемы газоснабжения являются более низкая надежность, по сравнению с закольцованными сетями, а также значительные затруднения при авариях и восстановительных работах на участках газопровода. При аварии на любом участке газопровода прекращается подача газа ко всем потребителям, размещенным после аварийного участка. При этом для тупиковых схем газоснабжения требуется меньше капитальных вложений, чем для кольцевых схем.

Кольцевая схема газоснабжения

Кольцевые схемы представляют собой систему замкнутых газопроводов с отводами к потребителям газа.

Благодаря этому достигается более стабильный режим давления газа у всех потребителей и существенно упрощаются эксплуатационные и ремонтные работы. Кольцевые сети наиболее надежны, но менее экономичны. Положительным свойством кольцевых сетей является также и то, что при выходе из строя какого-либо ПРГ нагрузку по снабжению потребителей газом принимают на себя другие пункты.

Смешанные схемы газоснабжения.

Смешанные схемы газоснабжения включают в себя элементы, как тупиковых, так и кольцевых схем. Степень принятия той или иной схемы зависит от решения задачи по обеспечению требуемой надежности газоснабжения при заданных капитальных затратах.

• 

• 

После выбора схемы газоснабжения ее разбивают на расчетные участки исходя из следующих принципов:

• новый расчетный участок начинается при смене диаметра газопровода;
• новый расчетный участок начинается в узлах соединения или разъединения газопроводов;
• новый расчетный участок газопровода начинается при изменении расчетного расхода газа.

Исходные данные: давление газа в точке врезки (в точках врезок).

Давление газа в точке врезки задаются в технических условиях (далее ТУ) на врезку в существующие системы газоснабжения. В технических условиях указываются данные о существующем газопроводе, в том числе: максимальное, рабочее и минимальное давление газа в точке врезки.

ТУ выдают организации эксплуатирующие газопровод в который предусматривается врезка. Так для систем газораспределения населенных пунктов это будут газораспределительные организации, а на производственных предприятиях службы эксплуатирующие газопроводы (газовая служба, отдел главного энергетика и т.д.).

Исходные данные: данные о потребителях .

На этой стадии необходимо определить места установки оборудования и его количество. Номинальный расход газа и номинальное давления газа зависит от характеристик используемого газоиспользующего оборудования и определяются согласно паспортным данным (возможны варианты когда расход определяется согласно технологическому/теплотехническому расчету).

Что еще надо знать о газопроводах для проведения гидравлического расчета газопровода?

Согласно ТР «Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления» газопроводы классифицируют по давлению газа:

• газопроводы высокого давления Iа категории (давление газа свыше 1,2 МПа);
• газопроводы высокого давления I категории (давление газа в газопроводе от 0,6 МПа до 1,2 МПа);
• газопроводы высокого давления II категории (давление газа в газопроводе от 0,3 МПа до 0,6 МПа);
• газопроводы среднего давления категории (давление газа в газопроводе от 0,005 МПа до 0,3 МПа);
• газопроводы низкого давления (давление газа в газопроводе до 0,005 МПа).

Подробнее о классификации газопроводов в отдельной теме «Классификация газопроводов по давлению».

Согласно тому же ТР «Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления» разделяет системы газоснабжения на:

• сети газораспределения (осуществляется газоснабжения многочисленных потребителей не связанных между собой);
• сети газопотребления (осуществляется газоснабжение потребителей, расположенных в рамках одной площадки, чаще всего производственной).

По расположению газопроводов различают:

• наружные или внутренние;
• наружные газопроводы: надземные, наземные или подземные;
• внутренние газопроводы: проложенные открыто или закрыто;

По действующим нормам для монтажа газопроводов допускается использования:

• стальных труб;
• полиэтиленовых труб;
• медных труб.

При этом надо знать, что:

• стальные газопроводы допускается использовать во всех случаях;
• полиэтиленовые газопроводы используются для прокладки наружных подземных газопроводов;
• медные газопроводы используются только для внутренних газопроводов.

Выбор стальных труб можно произвести по СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб». Полиэтиленовый труб могут изготовляться по ГОСТ Р 50838 и ГОСТ Р 52779 соответственно или по техническим условиям из композиций полиэтилена, отвечающих требованиям этих стандартов.  Медные трубы изготовляются в соответствии с ГОСТ Р 52318.

Выбор диаметров газопровода на стадии гидравлического расчета происходит по сортаменту выбранной трубы или из типового ряда условных диаметров.

Данные из сортамента труб можно получить онлайн на сайте в программе «СОРТАМЕНТ ТРУБ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ (СТАЛЬНЫХ, ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ И Т.Д.). КАЛЬКУЛЯТОР ТРУБ ОНЛАЙН».

Пропускная способность сетей газораспределения и газопотребления должна определяться из условия газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления (максимальный часовой расход газа).

Это основные моменты которые понадобятся для выполнения гидравлического расчета газопровода. При этом многие вещи не затронуты в связи с их большим объемом, поэтому для тех кто хочет погрузится в тему глубже рекомендуется ознакомится со следующими документами:

• СП 62.13330.2011* Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002 (с Изменениями N 1, 2);
• СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб;
• СП 42-102-2004 Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб;
• СП 42-103-2003 Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов;
• Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления;
• Газоснабжение. Ионин А. А. Учеб. для вузов. —4-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1989г. — 439с.

Методика расчета потерь давления на расчетных участках.

Методика расчета гидравлического расчета газопроводов и выбора диаметров газопроводов подробно изложены в теме «Гидравлический расчет газопроводов(методика СП 42-101-2003)».

Хотелось бы акцентировать внимание только на нескольких нюансах:

• для расчета потерь давления на участках используется максимальный часовой расход газа;
• в приложении Б СП 42-101-2003 присутствуют номограммы по которым можно определить удельные путевые потери газа на участке не расчетным методом (потери на местные сопротивления необходимо учитывать отдельно);
• рекомендуется использовать расчетные методы получения потерь давления на расчетных участках для повышения точности расчетов;
• расчет кольцевой схемы газоснабжения имеет свои нюансы и будут рассмотрены позже (определение расчетных расходов газа, увязка участков и т.д.).

• 

• 

• 

•  

Форумы и сайты с сложившимся сообществом специалистов, связанных с газоснабжением.

• Проектирование газоснабжение http://proekt-gaz.ru/. Ресурс полностью посвящен вопросам проектирования газоснабжения. На форуме сложилось постоянное сообщество специалистов. На сайте организована библиотека справочной литературы, каталог газовых программ, каталог чертежей (примеров рабочей документации);
• Некоммерческое партнерство инженеров АВОК. Ресурс посвящен вопросам отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике. История партнерства введет начало с 1990 г. На форуме партнерства есть развитый подфорум, связанный с вопросами газоснабжения. В отдельных темах форума встречаются полезные программы, документы связанные с газоснабжением.

Спецификой обоих ресурсов является то, что большую часть сообщества сложилось из специалистов, связанных с проектированием.

Программы гидравлического расчета газопроводов, виды и примеры расчетов.

Программы которые могут пригодится при гидравлическом расчете газопроводов можно разделит на несколько типов:

• профессиональные программы гидравлического расчета предназначенные для использования на персональных компьютерах;
• бесплатные программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов предназначенные для использования на персональных компьютерах;
• бесплатные онлайн программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов.

Рассмотрим каждый тип подробнее.

Профессиональные программы гидравлического расчета предназначенные для использования на персональных компьютерах.

1. АСПО-ГАЗ гидравлический расчет газопроводных сетей;
2. ZuluGaz — моделирование гидравлических режимов в газопроводах;
3. ГИДРОСИСТЕМА. ВЫБОР ДИАМЕТРОВ И ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.

Под профессиональными программами понимаются программы за которые создатели берут деньги и несут ответственность за правильность расчета и методики в силу договора или лицензионного соглашения.

В случае если Вы используете другую профессиональную программу не указанные выше, укажите ее в комментариях и мы добавим ее в этот перечень.

Бесплатные программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов предназначенные для использования на персональных компьютерах.

Расчет гидравлических потерь газопровода (расчет диаметра). Версия 4.62.

• программа позволяет подобрать диаметр газопровода исходя из допустимых потерь и скорости газа;
• первая версия программы появилась более 10 лет назад, классика рунета.

Стокс — программа для гидравлического расчёта газопроводов;

В случае если Вы используете другую программу не указанные выше, укажите ее в комментариях и мы добавим ее в этот перечень.

Бесплатные онлайн программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов.

Программы сайта https://gidrotgv.ru/

На сайте реализован гидравлический расчет тупиковых газопроводов в онлайн режиме «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ (ГАЗОПРОВОДОВ)».

Программы сайта http://proekt-gaz.ru/

На сайте «Проектирование газоснабжение» реализована ряд полезных программ:

• Расчет расхода краски при окраске газопровода (трубопровода) Источник: http://proekt-gaz.ru/index/onlajn_raschety/0-16;
• Расчет диаметра газопровода по скорости газа Источник: http://proekt-gaz.ru/index/onlajn_raschety/0-16

В случае если Вы используете другую онлайн программы не указанные выше, укажите ее в комментариях и мы добавим ее в этот перечень.

Поделиться ссылкой: