Hidraulički proračun plinovoda: metode i načini izračuna + primjer proračuna

Z a siguran i pouzdan rad opskrbe plinom potrebo ga je projektirti i proračunati. Važno je besprjekorno odabrti cijevi za magistrale svih vsta tlaka koje osiguravaju stabilnu opskrbu plinom do uređaja.

Kako bi odabir cijevi, armature i opreme bio što točniji, provodi se hidraulički proračun cjevovoda. Kako to učniti? Priznajte, niste previe upućeni u ovo pitanje, ajdemo zajedno shvatiti.

Predlažemo da se upoznate sa skrupulozno odabranim i temljito obrađenim informacijama o mogućnostima izvođenja hidrauličkog proračuna za plinovodne sustave. Korištenje podataka koje smo predstavili osigurat će dovod plavog goriva u uređaje s potrebnim parametrima tlaka. Pažljivo provjereni podaci oslanjaju se na propise normativne dokumentacije.

U članku je krajnje detljno opisano o principima i shemama izvođenja izračuna. Dan je primjer izvođenja proračuna. Kao koristan informativni dodatak korištene su grafičke aplikacije i video upute.

Specifika hidrauličkog proračuna

Svaki provedeni hidraulički proračun predstavlja određivanje parametara budućeg plinovoda. Ova postupak je obavezan, a također i jedan od najvažnijih koraka pripreme za izgradnju. Od ispravnosti izračuna ovisi hoće li plinovod funkcionirati u optimalnom načinu rada.

Pri provođenju svakog hidrauličkog proračuna vriš se određivanje:

• potrebnog promjera cijevi koji će osigurati učinkovit i stabilan transport potrebne količine plina;
• hoće li gubici tlaka biti prihvatljivi pri premještanju potrebne količine plavog goriva u cijevima zadanog promjera.

Gubici tlaka nastaju zbog toga što u svakom plinovodu postoji hidraulički otpor. Pri neispravnom proračunu on može dovesti do toga da potrošačima neće biti dovoljno plina za normalan rad u svim režimima ili u trenucima maximalne potrošnje.

Ova tablica je rezultat hidrauličkog proračuna provedenog s obzirom na zadane vrijednosti. Za izvođenje izračuna potrebno je unijeti konkretne pokazatelje u stupce.

Takav postupak predstavlja standardiziranu državnu proceduru koja se izvodi prema formulama i zahtjevima navedenim u SP 42-101–2003.

Izračune je dužan provesti investitor. Za osnovu se uzimaju podaci tehničkih uvjeta cjevovoda koji se mogu dobiti u vlastitoj plinskoj službi.

Plinovodi koji zahtijevaju izvođenje proračuna

Država zahtijeva da se hidraulički proračuni izvode za sve vrste cjevovoda koji pripadaju plinskom sustavu. Budući da su procesi koji se odvijaju pri kretanju plina uvijek isti.

Navedeni cjevovodi uključuju sljedeće vrste:

• niskog tlaka;
• srednjeg, visokog tlaka.

Prvi su namijenjeni transportu goriva do stambenih objekata, raznih javnih zgrada, kućanskih poduzeća. U privatnim kućama, višestambenim zgradama, vikendicama tlak plina ne smije prelaziti 3 kPa, dok je u kućanskim poduzećima (neproizvodnim) ta vrijednost veća i doseže 5 kPa.

Druga vrsta cjevovoda namijenjena je napajanju mreža svih vrsta, niskog i srednjeg tlaka preko plinskih regulacijskih stanica, te dovod plina do pojedinačnih potrošača.

To mogu biti industrijska, poljoprivredna, razna komunalna poduzeća, pa čak i samostojeće ili dograđene zgrade uz industrijske. No u posljednja dva slučaja postoje značajna ograničenja tlaka.

Navedene vrste cjevovoda stručnjaci uvjetno dijele na sljedeće kategorije:

• unutarnje kućne, unutarnje radioničke, koje transportiraju plinsko gorivo unutar neke zgrade i dovode ga do pojedinih agregata, uređaja;
• pretplatnički ogranci, koji se koriste za opskrbu plinom od neke distribucijske mreže do svih postojećih potrošača;
• distribucijski, koji se koriste za opskrbu plinom određenih područja, primjerice gradova, njihovih pojedinih četvrti, industrijskih poduzeća. Njihova konfiguracija je različita i ovisi o posebnostima planiranja. Tlak unutar mreže može biti bilo koji predviđeni — nizak, srednji, visok.

Osim toga, hidraulički proračun se izvodi za plinske mreže s različitim brojem stupnjeva tlaka, kojih ima mnogo varijanti.

Tako se za zadovoljavanje potreba mogu koristiti dvostupanjske mreže koje rade s plinom koji se transportira pri niskom i visokom tlaku ili niskom i srednjem. Također su primjenu našle trostupanjke i razne višestupanjske mreže. Dakle, sve ovisi o potrošačima.

Hidraulički otpor je glavni razlog zbog kojeg je potrebno izvoditi ovu vrstu proračuna. Pritom on ovisi i o materijalu cijevi.

Unatoč velikoj raznolikosti varijanti plinovoda, hidraulički proračun je u svakom slučaju sličan. Budući da se za izradu koriste konstrukcijski elementi od sličnih materijala, a unutar cijevi odvijaju se isti procesi.

Hidraulički otpor i njegova uloga

Kao što je gore navedeno, osnova za provođenje proračuna je postojanje hidrauličkog otpora u svakom plinovodu.

On djeluje na cijelu konstrukciju cjevovoda, kao i na pojedine njezine dijelove, čvorove — T-komade, mjesta značajnog smanjenja promjera cijevi, zaporne ventile, razne ventile. To dovodi do gubitka tlaka transportiranog plina.

Hidraulički otpor uvijek predstavlja zbroj:

• linearnog otpora, odnosno onog koji djeluje duž cijele duljine konstrukcije;
• lokalnih otpora, koji djeluju na svaki sastavni dio konstrukcije gdje dolazi do promjene brzine transporta plina.

Nabrojani parametri stalno i značajno utječu na radne karakteristike svakog plinovoda. Stoga će zbog pogrešnog proračuna doći do dodatnih i znatnih financijskih gubitaka jer će se projekt morati preraditi.

Pravila izvođenja proračuna

Gore je navedeno da postupak bilo kojeg hidrauličkog proračuna regulira profilni Pravilnik s brojem 42-101–2003.

Dokument potvrđuje da je glavni način izvođenja izračuna korištenje računala s posebnim programima koji omogućuju izračun planiranog gubitka tlaka između dionica budućeg plinovoda ili potrebnog promjera cijevi.

Bilo koji hidraulički proračun izvodi se nakon izrade proračunske sheme koja uključuje osnovne pokazatelje. Štoviše, u odgovarajuća polja korisnik unosi poznate podatke.

Ako nema takvih programa ili osoba smatra da je njihovo korištenje neprimjereno, tada se mogu primijeniti druge metode dopuštene Pravilnikom.

U koje spadaju:

• proračun prema formulama navedenim u Pravilniku — to je najsloženiji način proračuna;
• proračun pomoću takozvanih nomograma — to je jednostavnija opcija od korištenja formula, jer neće biti potrebno provoditi nikakve izračune, jer su potrebni podaci navedeni u posebnoj tablici i dani u Pravilniku, i samo ih treba odabrati.

Bilo koja od metoda proračuna dovodi do istih rezultata. I stoga će novoizgrađeni plinovod biti u stanju osigurati pravovremenu, neprekidnu opskrbu planiranom količinom goriva čak i u satima njegove maksimalne upotrebe.

Inačica izračuna pomoću računala

Izvođenje izračuna korištenjem računala najmanje je zahtjevno — sve što se od osobe traži jest da u odgovarajuća polja unese potrebne podatke.

Stoga se hidraulički proračun obavi za nekoliko minuta, a za tu operaciju neće biti potrebno veliko znanje koje je nužno pri korištenju formula.

Za njegovo ispravno izvođenje potrebno je uzeti iz tehničkih uvjeta sljedeće podatke:

• gustoća plina;
• koeficijent kinematičke viskoznosti;
• temperaturu plina u vašoj regiji.

Potrebne tehničke uvjete dobiva se u gradskoj plinskoj službi naselja u kojem će se graditi plinovod. Zapravo, zaprimanjem tog dokumenta započinje projektiranje svakog cjevovoda, jer su u njemu sadržani svi osnovni zahtjevi za njegovu konstrukciju.

Korištenje posebnih programa najjednostavniji je način hidrauličkog proračuna, koji eliminira potrebu za traženjem i proučavanjem formula za provođenje izračuna.

Dalje, investitor treba saznati potrošnju plina za svaki uređaj koji se planira priključiti na plinovod. Na primjer, ako će se gorivo transportirati do privatne kuće, tada se najčešće koriste štednjaci za kuhanje, razni kotlovi za grijanje, a u njihovim putovnicama uvijek su navedene potrebne brojke.

Osim toga, bit će potrebno znati broj plamenika na svakom štednjaku koji će biti spojen na cijev.

U sljedećoj fazi prikupljanja potrebnih podataka odabire se informacija o padu tlaka na mjestima ugradnje bilo koje opreme – to može biti mjerač, zaporni ventil, termozaporni ventil, filter, ostali elementi.

U ovom slučaju potrebne brojke lako se nalaze – sadržane su u posebnoj tablici priloženoj uz putovnicu svakog proizvoda. Projektant treba obratiti pozornost na to da mora biti naveden pad tlaka pri maksimalnoj potrošnji plina.

Iz posebne tablice priložene uz putovnicu proizvoda mogu se doznati podaci o gubitku tlaka pri priključivanju uređaja na mrežu

U sljedećoj fazi preporučuje se saznati kakav će biti tlak plavog goriva na mjestu priključka. Takve informacije mogu sadržavati tehnički uvjeti lokalne gradske plinske službe, prethodno izrađena shema budućeg plinovoda.

Ako se mreža sastoji od više dionica, tada ih je potrebno numerirati i navesti stvarnu duljinu. Osim toga, za svaku dionicu treba zasebno navesti sve promjenjive veličine – to su ukupni protok svakog uređaja koji će se koristiti, pad tlaka, druge vrijednosti.

Obvezno će biti potreban koeficijent istodobnosti. On uzima u obzir mogućnost zajedničkog rada svih potrošača plina priključenih na mrežu. Na primjer, sve opreme za grijanje smještene u višestambenoj ili privatnoj kući.

Takvi se podaci koriste programom koji provodi hidraulički proračun za određivanje maksimalnog opterećenja na bilo kojoj dionici ili u cijelom plinovodu.

Za svaki pojedini stan ili kuću navedeni koeficijent nije potrebno izračunavati jer su njegove vrijednosti poznate i navedene u donjoj priloženoj tablici:

Tablica s koeficijentima istovremenosti, čiji se podaci koriste pri bilo kojoj vrsti izračuna. Dovoljno je odabrati stupac koji odgovara određenom kućanskom uređaju i uzeti potrebnu brojku.

Ako se na nekom objektu planira koristiti više od dva kotla za grijanje, peći, spremnike za grijanje vode, tada će koeficijent istovremenosti uvijek iznositi 0,85. To treba navesti u odgovarajućem stupcu koji se koristi za izračun u programu.

Zatim je potrebno navesti promjer cijevi, a također će biti potrebni koeficijenti njihove hrapavosti, koji će se koristiti pri izgradnji plinovoda. Te su vrijednosti standardne i lako se mogu pronaći u Zborniku pravila.

Utjecaj materijala cijevi na proračun

Za izgradnju plinovoda mogu se koristiti cijevi izrađene samo od ovrđenih materijala: čelika, polietilena. U nekim se słučajevima koriste proizvodi od bakra. Uskoro će se masovno koristiti metaloplastične konstukcije.

Svaka cijev ima hrapavost, što dovodi do linearnog otpora koji utječe na proces kretanja plina. Štoviše, ta je vrijednost znatno viša kod čeličnih proizvoda nego kod plastičnih.

Danas se potrebne informacije mogu dobiti samo za čelične i polietilenske cijevi. Slijedom toga, projektiranje i hidraulički izračun mogu se izvršiti samo uzimajući u obzir njihove karakteristike, što zahtijeva odgovarajući Zbornik pravila. Također su u dokumentu navedeni potrebni podaci za izračun.

Koeficijent hrapavosti uvijek se izjednačuje sa sljedećim vrijednostima:

• za sve polietilenske cijevi, bez obzira na to jesu li nove ili ne — 0,007 cm;
• za već korištene čelične proizvode — 0,1 cm;
• za nove čelične konstukcije — 0,01 cm.

Za bilo koje druge vrste cijevi ova vrijednost nije navedena u Zborniku pravila. Stoga ih ne treba koristiti za izgradnju novog plinovoda, jer stručnjaci grad ske plinske službE mogu zahtijevati korekcije. A to su opet dodatni troškovi.

Proračun protoka na ograničenoj dionici

Ako se plinovod sastoji od pojedinih dijelova, tada će se izračun ukupne potrošnje na svakom od njih morati izvršiti zasebno. Ali to nije teško, jer će za izračune biti potrebne već poznate brojke.

Određivanje podataka pomoću programa

Znajući početne pokazatelje, imajući pristup tablici istovremenosti i tehničkim listovima ploča i kotlova, može se pristupiti izračunu.

Za to se izvršavaju sljedeći koraci (primjer je dan za unutarnji plinovod niskog tlaka):

1. Broj kotlova množi se s kapacitetom svakog od njih.
2. Dobivena vrijednost množi se s koeficijentom istovremenosti, koji je utvrđen pomoću posebne tablice za ovu vrstu potrošača.
3. Broj ploča namijenjenih za kuhanje množi se s učinkom svake od njih.
4. Vrijednost dobivena nakon prethodne operacije množi se s koeficijentom istovremenosti, preuzetim iz posebne tablice.
5. Dobiveni zbrojevi za kotlove i ploče se zbrajaju.

Slične manipulacije provode se za sve dionice plinovoda. Dobiveni podaci unose se u odgovarajuća polja programa pomoću kojeg se izvode izračuni. Sve ostalo elektronika radi sama.

Proračun korištenjem formula

Ova vrsta hidrauličkog proračuna slična je gore opisanoj, odnosno bit će potrebni isti podaci, ali će postupak biti dugotrajan. Budući da će sve morati raditi ručno, osim toga, projektant će morati izvršiti niz međuoperacija kako bi dobivene vrijednosti iskoristio za konačni izračun.

Također će se morati posvetiti dosta vremena kako bi se razumjeli mnogi pojmovi i pitanja s kojima se osoba ne susreće pri korištenju posebnog programa. U ispravnost gore navedenog može se uvjeriti upoznavanjem s formulama koje će se koristiti.

Proračun pomoću formula je složen, stoga nije dostupan svima. Na slici su prikazane formule za izračun pada tlaka u mreži visokog, srednjeg i niskog tlaka te koeficijent hidrauličkog trenja

U primjeni formula, kao i u slučaju hidrauličkog proračuna pomoću posebnog programa, postoje posebnosti za plinovode niskog, srednjeg i, naravno, visokog tlaka. I na to treba imati na umu, jer pogreška uvijek donosi znatne financijske troškove.

Izračuni pomoću nomograma

Bilo koji poseban nomogram predstavlja tablicu u kojoj su navedene vrijednosti, proučavajući koje se mogu dobiti potrebni pokazatelji bez izvođenja izračuna. U slučaju hidrauličkog proračuna – promjer cijevi i debljinu njezinih stijenki.

Nomogrami za proračun jednostavan su način dobivanja potrebnih informacija. Dovoljno je obratiti se recima koji odgovaraju zadanim karakteristikama mreže

Postoje zasebni nomogrami za polietilenske i čelične proizvode. Pri njihovom proračunu korišteni su standardni podaci, na primjer, hrapavost unutarnjih stijenki. Stoga se ne treba brinuti o točnosti informacija.

Primjer izvođenja proračuna

Naveden je primjer izvođenja hidrauličkog proračuna pomoću programa za plinovode niskog tlaka. U predloženoj tablici žutom su bojom označeni svi podaci koje projektant mora samostalno unijeti.

Oni su navedeni u točki o računalnom hidrauličkom proračunu, koja je navedena gore. To su temperatura plina, koeficijent kinematičke viskoznosti, gustoća.

U ovom slučaju provodi se proračun za kotlove i ploče, stoga je potrebno navesti točan broj plamenika, koji može biti 2 ili 4. Preciznost je važna, jer će program automatski odabrati koeficijent istovremenosti.

Na slici su žutom bojom označeni stupci u koje projektant sam mora unijeti vrijednosti. Dolje je navedena formula za izračun protoka na dionici.

Treba obratiti pozornost na numeraciju dionica – one se ne izmišljaju samostalno, već se preuzimaju iz prethodno sastavljene sheme u kojoj su navedeni isti brojevi.

Zatim se navodi stvarna duljina plinovoda i takozvana proračunska, koja je veća. To se događa zato što je na svim dionicama gdje postoji lokalni otpor potrebno povećati duljinu za 5-10%. To se radi kako bi se izbjegao nedovoljan tlak plina kod potrošača. Program samostalno provodi proračun.

Ukupni protok u kubičnim metrima, za koji je predviđen poseban stupac, na svakoj se dionici izračunava unaprijed. Ako je zgrada višestambena, potrebno je navesti broj stanova, i to počevši od maksimalne vrijednosti, kao što je vidljivo u odgovarajućem stupcu.

U tablicu se obvezno unose svi elementi plinovoda kroz koje se gubi tlak. U primjeru su navedeni termozaporavajući ventil, zaporni ventil i brojilo. Vrijednost gubitka u svakom slučaju preuzeta je iz tehničke putovnice proizvoda.

Pomoću jednog programa mogu se raditi proračuni za sve vrste plinovoda. Na slici su prikazani izračuni za mrežu srednjeg tlaka.

Unutarnji promjer cijevi navodi se prema tehničkom zadatku, ako gradski plinski servis ima neke zahtjeve, ili iz prethodno sastavljene sheme. U ovom slučaju na većini dionica naveden je promjer od 5 cm, jer veći dio plinovoda ide uz fasadu, a lokalni plinski servis zahtijeva da promjer bude najmanje toliki.

Čak i ako se površno upoznate s navedenim primjerom izvođenja hidrauličkog proračuna, lako je primijetiti da osim vrijednosti koje je unio čovjek, postoji velik broj drugih. To je sve rezultat rada programa jer nakon unosa brojki u određene stupce označene žutom bojom, za čovjeka je posao proračuna završen.

Odnosno, samo izračunavanje događa se prilično brzo, nakon čega se s dobivenim podacima može ići na usuglašavanje u gradsku plinsku službu svoga grada.

Zaključci i koristan video na temu

Ovaj video omogućuje razumijevanje odakle počinje hidraulički proračun, odakle projektanti uzimaju potrebne podatke:

U sljedećem videu dan je primjer jedne od vrsta računalnog proračuna:

Zatim se možete upoznati s primjerom proračuna pomoću računalnog programa:

Da biste izvršili hidraulički proračun pomoću računala, kako to omogućuje relevantni skup pravila, dovoljno je potrošiti malo vremena na upoznavanje s programom i prikupljanje potrebnih podataka.

Ali sve to nema praktičnog značenja, jer je izrada projekta znatno opsežniji postupak i uključuje mnoga druga pitanja. Zbog toga će se većina građana morati obratiti za pomoć stručnjacima.

Imate li pitanja, pronašli ste nedostatke ili možete dopuniti naš materijal vrijednim informacijama? Ostavite svoje komentare, postavite pitanja, podijelite iskustva u bloku ispod.