Calcul hydraulique d'un gazoduc : méthodes et méthodes de calcul + exemple de calcul

Pour un fonctionnement sûr et sans problème de l'alimentation en gaz, celle-ci doit être conçue et calculée.Il est important de sélectionner parfaitement les tuyaux pour les réseaux de tous types de pression, garantissant un approvisionnement stable en gaz vers les appareils.

Pour garantir que la sélection des tuyaux, raccords et équipements soit la plus précise possible, un calcul hydraulique de la canalisation est effectué. Comment le faire? Admettez-le, vous n'êtes pas très bien informé sur ce problème, voyons-le.

Nous vous proposons de vous familiariser avec des informations soigneusement sélectionnées et soigneusement traitées sur les options permettant de réaliser des calculs hydrauliques pour les systèmes de gazoducs. L'utilisation des données que nous présentons garantira que les appareils sont alimentés en carburant bleu avec les paramètres de pression requis. Les données soigneusement vérifiées sont basées sur les réglementations de la documentation réglementaire.

L'article décrit en détail les principes et les schémas d'exécution des calculs. Un exemple de réalisation de calculs est donné. Les applications graphiques et les instructions vidéo sont utilisées comme complément informatif utile.

Spécificités du calcul hydraulique

Tout calcul hydraulique effectué est une détermination des paramètres du futur gazoduc. Cette procédure est obligatoire, ainsi que l'une des étapes les plus importantes de la préparation à la construction. Le fonctionnement optimal du gazoduc dépend de l'exactitude du calcul.

Lors de l'exécution de chaque calcul hydraulique, les éléments suivants sont déterminés :

• nécessaire diamètre du tuyaucela garantira un transport efficace et stable de la quantité de gaz requise ;
• La perte de pression sera-t-elle acceptable lors du déplacement du volume requis de carburant bleu dans des tuyaux d'un diamètre donné ?

Les pertes de pression sont dues au fait qu'il existe une résistance hydraulique dans tout gazoduc. Si le calcul est incorrect, cela peut conduire les consommateurs à ne pas disposer de suffisamment de gaz pour un fonctionnement normal dans tous les modes ou aux heures de consommation maximale.

Ce tableau est le résultat d'un calcul hydraulique effectué en tenant compte des valeurs données. Pour effectuer des calculs, vous devrez saisir des indicateurs spécifiques dans les colonnes.

Une telle opération est une procédure normalisée par l'État qui est réalisée conformément aux formules et aux exigences énoncées dans SP 42-101-2003.

Le développeur est tenu d'effectuer les calculs. Les données sur les spécifications techniques du gazoduc, qui peuvent être obtenues auprès de votre fournisseur de gaz de ville, servent de base.

Gazoducs nécessitant des calculs

L'État exige que des calculs hydrauliques soient effectués pour tous les types de canalisations liées au système d'approvisionnement en gaz. Puisque les processus qui se produisent lorsque le gaz se déplace sont toujours les mêmes.

Ces gazoducs comprennent les types suivants :

• basse pression;
• moyenne, haute pression.

Les premiers sont destinés au transport de carburant vers les bâtiments résidentiels, toutes sortes de bâtiments publics et les entreprises familiales.De plus, dans les immeubles privés, les immeubles d'habitation et les chalets, la pression du gaz ne doit pas dépasser 3 kPa ; dans les entreprises domestiques (non industrielles), ce chiffre est plus élevé et atteint 5 kPa.

Le deuxième type de gazoducs est destiné à alimenter des réseaux de toutes sortes, basse et moyenne pression via des points de contrôle du gaz, ainsi qu'à fournir du gaz aux consommateurs individuels.

Il peut s'agir d'entreprises industrielles, agricoles, d'entreprises d'utilité publique diverses, voire même indépendantes ou rattachées à des bâtiments industriels. Mais dans les deux derniers cas, il y aura des restrictions de pression importantes.

Les experts divisent conditionnellement les types de gazoducs énumérés ci-dessus dans les catégories suivantes :

• intra-maison, en magasin, c'est-à-dire transporter du carburant bleu à l'intérieur d'un bâtiment et le livrer à des unités et appareils individuels ;
• succursales d'abonnés, utilisé pour fournir du gaz à partir d'un réseau de distribution à tous les consommateurs existants ;
• distribution, utilisé pour fournir du gaz à certains territoires, par exemple les villes, leurs districts individuels et les entreprises industrielles. Leur configuration varie et dépend des caractéristiques de l'aménagement. La pression à l'intérieur du réseau peut être n'importe quelle valeur spécifiée : faible, moyenne, élevée.

De plus, des calculs hydrauliques sont effectués pour des réseaux de gaz avec différents nombres d'étages de pression, dont il existe de nombreuses variétés.

Ainsi, pour répondre aux besoins, des réseaux à deux étages peuvent être utilisés, fonctionnant avec du gaz transporté à basse, haute pression ou basse, moyenne pression. Des réseaux à trois étages et divers réseaux à plusieurs étages ont également trouvé une application. Autrement dit, tout dépend uniquement de la disponibilité des consommateurs.

La résistance hydraulique est la principale raison pour laquelle ce type de calcul doit être effectué. De plus, cela dépend aussi du matériau du tuyau.

Malgré la grande variété d'options de gazoducs, les calculs hydrauliques sont dans tous les cas similaires. Étant donné que des éléments structurels fabriqués à partir de matériaux similaires sont utilisés pour la fabrication, les mêmes processus se produisent à l'intérieur des tuyaux.

La résistance hydraulique et son rôle

Comme mentionné ci-dessus, la base du calcul est la présence d'une résistance hydraulique dans chaque gazoduc.

Cela affecte l'ensemble de la structure du pipeline, ainsi que ses pièces individuelles, ses assemblages - tés, endroits de réduction significative du diamètre du tuyau, vannes d'arrêt et diverses vannes. Cela entraîne une perte de pression dans le gaz transporté.

La résistance hydraulique est toujours la somme de :

• résistance linéaire, c'est-à-dire agissant sur toute la longueur de la structure ;
• résistances locales agissant au niveau de chaque élément constitutif de la structure où la vitesse de transport du gaz change.

Les paramètres répertoriés influencent constamment et de manière significative les caractéristiques de performance de chaque gazoduc. Par conséquent, à la suite de calculs incorrects, des pertes financières supplémentaires et importantes se produiront du fait que le projet devra être refait.

Règles pour effectuer des calculs

Il a été indiqué ci-dessus que la procédure de tout calcul hydraulique est régie par le code de règles du profil portant le numéro 42-101–2003.

Le document indique que le principal moyen d'effectuer le calcul est d'utiliser à cet effet un ordinateur doté de programmes spéciaux qui vous permettent de calculer la perte de charge prévue entre les sections du futur gazoduc ou le diamètre de tuyau requis.

Tout calcul hydraulique est réalisé après création d'un schéma de calcul reprenant les principaux indicateurs. De plus, l'utilisateur saisit les données connues dans les colonnes appropriées

S'il n'existe pas de tels programmes ou si une personne estime que leur utilisation est inappropriée, d'autres méthodes autorisées par le Code de règles peuvent être utilisées.

Qui inclut:

• le calcul à l'aide des formules données dans le SP est la méthode de calcul la plus complexe ;
• le calcul à l'aide de ce qu'on appelle des nomogrammes est une option plus simple que l'utilisation de formules, car vous n'avez pas besoin de faire de calculs, car les données nécessaires sont indiquées dans un tableau spécial et données dans le Code des règles, et il vous suffit de les sélectionner .

Chacune des méthodes de calcul conduit aux mêmes résultats. Par conséquent, le gazoduc nouvellement construit sera en mesure d'assurer un approvisionnement opportun et ininterrompu de la quantité de carburant prévue, même pendant les heures d'utilisation maximale.

Option informatique sur PC

Effectuer des calculs à l'aide d'un ordinateur est celui qui demande le moins de travail - tout ce qui est demandé à une personne est d'insérer les données nécessaires dans les colonnes appropriées.

Ainsi, les calculs hydrauliques se font en quelques minutes, et cette opération ne nécessite pas une grande quantité de connaissances, nécessaires lors de l'utilisation de formules.

Pour le réaliser correctement, il est nécessaire de retirer les données suivantes des spécifications techniques :

• densité du gaz ;
• coefficient de viscosité cinétique ;
• température du gaz dans votre région.

Les conditions techniques nécessaires sont obtenues auprès du service du gaz de la ville de la localité dans laquelle le gazoduc sera construit.En fait, la conception de tout pipeline commence par la réception de ce document, car il contient toutes les exigences de base pour sa conception.

L'utilisation de programmes spéciaux est la méthode de calcul hydraulique la plus simple, éliminant la recherche et l'étude de formules de calcul.

Ensuite, le développeur doit connaître la consommation de gaz de chaque appareil qu'il est prévu de connecter au gazoduc. Par exemple, si le combustible doit être transporté vers une maison privée, les poêles pour cuisiner, toutes sortes de chaudières de chauffage y sont le plus souvent utilisés, et leurs passeports contiennent toujours les numéros nécessaires.

De plus, vous aurez besoin de connaître le nombre de brûleurs pour chaque poêle qui sera raccordé au tuyau.

À l'étape suivante de la collecte des données nécessaires, des informations sont sélectionnées sur la chute de pression sur les sites d'installation de tout équipement - il peut s'agir d'un compteur, d'une vanne d'arrêt, d'une vanne d'arrêt thermique, d'un filtre ou d'autres éléments. .

Dans ce cas, il est facile de trouver les numéros nécessaires - ils sont contenus dans un tableau spécial joint au passeport de chaque produit. Le concepteur doit noter que la chute de pression à la consommation maximale de gaz doit être spécifiée.

À partir du tableau spécial joint à la fiche technique du produit, vous pouvez trouver des informations sur la perte de pression lors de la connexion des appareils au réseau.

À l'étape suivante, il est recommandé de connaître quelle sera la pression bleue du carburant au point d'insertion. Ces informations peuvent contenir les conditions techniques de votre gaz de ville, un schéma préalablement établi du futur gazoduc.

Si le réseau est constitué de plusieurs tronçons, ceux-ci doivent alors être numérotés et la longueur réelle indiquée.De plus, pour chacun, tous les indicateurs variables doivent être notés séparément - il s'agit du débit total de tout appareil qui sera utilisé, de la chute de pression et d'autres valeurs.

Un coefficient de simultanéité sera requis. Il prend en compte la possibilité d'un travail conjoint de tous les consommateurs de gaz raccordés au réseau. Par exemple, tous les équipements de chauffage situés dans un immeuble ou une maison privée.

Ces données sont utilisées par un programme de calcul hydraulique pour déterminer la charge maximale sur n'importe quelle section ou l'ensemble du gazoduc.

Pour chaque appartement ou maison individuelle, le coefficient spécifié n'a pas besoin d'être calculé, puisque ses valeurs sont connues et indiquées dans le tableau ci-dessous :

Un tableau avec des coefficients de simultanéité dont les données sont utilisées pour tout type de calcul. Il suffit de sélectionner la colonne correspondant à un appareil électroménager spécifique et de prendre le numéro souhaité

Si, dans une installation, il est prévu d'utiliser plus de deux chaudières, fours et chauffe-eau à réservoir de stockage, l'indicateur de simultanéité sera toujours de 0,85. C'est ce que vous devrez indiquer dans la colonne correspondante utilisée pour le calcul du programme.

Ensuite, vous devez indiquer diamètre du tuyau, et vous aurez également besoin de leurs coefficients de rugosité, qui seront utilisés dans la construction du pipeline. Ces valeurs sont standards et se retrouvent facilement dans le Rulebook.

Influence du matériau du tuyau sur le calcul

Pour la construction de gazoducs, vous pouvez utiliser des tuyaux fabriqués uniquement à partir de certains matériaux : acier, polyéthylène. Dans certains cas, des produits en cuivre sont utilisés. Sera bientôt largement utilisé structures métal-plastique.

Chaque tuyau a une rugosité qui conduit à une résistance linéaire qui affecte le processus de mouvement du gaz. De plus, ce chiffre est nettement plus élevé pour les produits en acier que pour ceux en plastique.

Aujourd'hui, les informations nécessaires ne peuvent être obtenues que pour les tuyaux en acier et en polyéthylène. Par conséquent, les calculs de conception et hydrauliques ne peuvent être effectués qu’en tenant compte de leurs caractéristiques, ce qui est requis par le code de bonnes pratiques concerné. Le document contient également les données nécessaires au calcul.

Le coefficient de rugosité est toujours égal aux valeurs suivantes :

• pour tous les tuyaux en polyéthylène, qu'ils soient neufs ou non, - 0,007 cm ;
• pour les produits en acier déjà utilisés - 0,1 cm ;
• pour les nouvelles structures en acier - 0,01 cm.

Pour tout autre type de canalisations, cet indicateur n'est pas indiqué dans le Code de bonnes pratiques. Ils ne doivent donc pas être utilisés pour la construction d'un nouveau gazoduc, car les spécialistes de Gorgaz pourraient nécessiter des ajustements. Et ce sont encore des coûts supplémentaires.

Calcul du débit dans une zone limitée

Si le gazoduc est constitué de sections distinctes, le calcul du débit total pour chacune d'elles devra être effectué séparément. Mais ce n’est pas difficile, puisque les calculs nécessiteront des chiffres déjà connus.

Définir des données à l'aide du programme

Connaissant les indicateurs initiaux, ayant accès au tableau de simultanéité et aux fiches techniques des poêles et chaudières, vous pouvez commencer le calcul.

Pour ce faire, effectuez les étapes suivantes (l'exemple est donné pour un gazoduc intra-maison basse pression) :

1. Le nombre de chaudières est multiplié par la productivité de chacune d'elles.
2. La valeur obtenue est multipliée par le coefficient de simultanéité précisé à l'aide d'un tableau spécial pour ce type de consommateur.
3. Le nombre de fourneaux destinés à cuisiner est multiplié par la productivité de chacun d'eux.
4. La valeur obtenue après l'opération précédente est multipliée par le coefficient de simultanéité tiré d'un tableau spécial.
5. Les montants résultants pour les chaudières et les poêles sont additionnés.

Des manipulations similaires sont effectuées pour toutes les sections du gazoduc. Les données obtenues sont saisies dans les colonnes appropriées du programme avec lequel les calculs sont effectués. L'électronique fait tout le reste elle-même.

Calcul à l'aide de formules

Ce type de calcul hydraulique est similaire à celui décrit ci-dessus, c'est-à-dire que les mêmes données seront nécessaires, mais la procédure sera longue. Puisque tout devra être fait manuellement, le concepteur devra en outre effectuer un certain nombre d'opérations intermédiaires afin d'utiliser les valeurs obtenues pour le calcul final.

Vous devrez également consacrer beaucoup de temps à comprendre de nombreux concepts et problèmes qu'une personne ne rencontre pas lors de l'utilisation d'un programme spécial. La validité de ce qui précède peut être vérifiée en se familiarisant avec les formules à utiliser.

Le calcul à l'aide de formules est complexe et n'est donc pas accessible à tout le monde. L'image montre les formules de calcul de la perte de charge dans le réseau haute, moyenne et basse pression et du coefficient de frottement hydraulique

Dans l'application de formules, comme dans le cas de calculs hydrauliques utilisant un programme spécial, il existe des fonctionnalités pour les gazoducs de faible, moyenne et, bien sûr, haute pression. Et cela vaut la peine de le rappeler, car une erreur entraîne toujours des coûts financiers importants.

Calculs à l'aide de nomogrammes

Tout nomogramme spécial est un tableau qui montre un certain nombre de valeurs, en étudiant lesquelles vous pouvez obtenir les indicateurs souhaités sans effectuer de calculs. Dans le cas de calculs hydrauliques, le diamètre de la canalisation et l'épaisseur de ses parois.

Les nomogrammes de calcul sont un moyen simple d'obtenir les informations nécessaires. Il suffit de se référer aux lignes qui répondent aux caractéristiques du réseau spécifiées

Il existe des nomogrammes distincts pour les produits en polyéthylène et en acier. Lors de leur calcul, des données standards ont été utilisées, par exemple la rugosité des murs intérieurs. Par conséquent, vous n’avez pas à vous soucier de l’exactitude des informations.

Exemple de calcul

Un exemple de réalisation de calculs hydrauliques à l'aide d'un programme pour gazoducs basse pression est donné. Dans le tableau proposé, toutes les données que le concepteur doit saisir indépendamment sont surlignées en jaune.

Ceux-ci sont répertoriés dans le paragraphe sur les calculs hydrauliques informatiques ci-dessus. Il s'agit de la température du gaz, du coefficient de viscosité cinétique et de la densité.

Dans ce cas, les calculs sont effectués pour les chaudières et les poêles, il est donc nécessaire de préciser le nombre exact de brûleurs, qui peut être 2 ou 4. La précision est importante car le programme sélectionnera automatiquement le coefficient de simultanéité.

Sur l'image, les colonnes dans lesquelles les indicateurs doivent être saisis par le concepteur lui-même sont surlignées en jaune. Ci-dessous la formule de calcul du débit sur le site

Il convient de prêter attention à la numérotation des sections - elles ne sont pas inventées indépendamment, mais sont tirées d'un schéma préalablement établi, où des numéros similaires sont indiqués.

Ensuite, la longueur réelle du gazoduc et la longueur dite calculée, qui est plus longue, sont notées. Cela se produit parce que dans toutes les zones où il existe une résistance locale, il est nécessaire d'augmenter la longueur de 5 à 10 %. Ceci est fait afin d'éviter une pression de gaz insuffisante parmi les consommateurs. Le programme effectue les calculs de manière indépendante.

La consommation totale en mètres cubes, pour laquelle une colonne distincte est prévue, sur chaque site est calculée à l'avance. Si l'immeuble est composé de plusieurs appartements, vous devez alors indiquer le nombre de logements, en commençant par la valeur maximale, comme on peut le voir dans la colonne correspondante.

Il est obligatoire d'inscrire dans le tableau tous les éléments du gazoduc, lors du passage desquels la pression est perdue. L'exemple montre une vanne d'arrêt thermique, une vanne d'arrêt et un compteur. La valeur de la perte dans chaque cas a été tirée du passeport produit.

À l'aide d'un seul programme, vous pouvez effectuer des calculs pour tous les types de gazoducs. L'image montre les calculs pour un réseau moyenne pression

Le diamètre intérieur de la canalisation est indiqué selon les spécifications techniques, si la compagnie gazière a des exigences, ou à partir d'un schéma préalablement établi. Dans ce cas, dans la plupart des zones, une taille de 5 cm est prescrite, car la majeure partie du gazoduc longe la façade et le gaz de ville local exige que le diamètre ne soit pas inférieur.

Si vous vous familiarisez même superficiellement avec l'exemple donné de réalisation d'un calcul hydraulique, il est facile de remarquer qu'en plus des valeurs saisies par une personne, il en existe un grand nombre d'autres. Tout cela est le résultat du programme, puisqu'après avoir saisi les chiffres dans les colonnes spécifiques surlignées en jaune, le travail de calcul est terminé pour la personne.

Autrement dit, le calcul lui-même s'effectue assez rapidement, après quoi les données reçues peuvent être envoyées pour approbation au service du gaz de votre ville.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Cette vidéo permet de comprendre où commencent les calculs hydrauliques et où les concepteurs obtiennent les données nécessaires :

La vidéo suivante montre un exemple d'un type de calcul informatique :

Ci-dessous vous pouvez voir un exemple de calcul à l’aide d’un programme informatique :

Pour effectuer un calcul hydraulique à l'aide d'un ordinateur, comme le permet le profil Code of Rules, il suffit de passer un peu de temps à se familiariser avec le programme et à collecter les données nécessaires.

Mais tout cela n'a aucune signification pratique, puisque l'élaboration d'un projet est une procédure beaucoup plus vaste et comprend bien d'autres questions. Compte tenu de cela, la plupart des citoyens devront demander l’aide de spécialistes.

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