Гидравлический расчет газопроводов(методика сп 42-101-2003)

Какие документы понадобятся?

Прежде чем приступать непосредственно к монтажу, придется заняться сбором необходимых бумаг. Чтобы сделать это в максимально сжатые сроки, необходимо сразу приготовить паспорт, а также документацию, которая подтверждает владение участком и расположенным на нем домом.

Следующий этап заключается в подаче заявления в соответствующую службу. В нем изъявляется желание газифицировать дом. Сотрудники выдадут бланк, где перечислены все технические условия.

Согласно проекту проводится монтаж газовой сети. Иногда трубы прокладываются через участки соседей. В этом случае необходимо запросить у них письменное разрешение на проведение такого рода работ.

Помимо перечисленных выше бумаг, также нужно будет получить следующие документы:

акт ввода оборудования, работающего на газу, в эксплуатацию;
договор о составлении технической документации и проведении работ;
разрешение на поставку природного газа и оплату этой услуги;
документ об установке оборудования и газификации дома.

Также потребуется обследование дымохода. После этого специалисты выдадут соответствующий акт. Последний документ — разрешение на газификацию частного дома — выдается местной архитектурно-планировочной компанией.

Основные разновидности газопроводов

Существует три вида магистралей. Первая — это газопровод низкого давления. Для такой системы максимально допустимое давление составляет 5 кПа. Чаще всего этот тип прокладывается в небольших населенных пунктах. Также он используется для газоснабжения медицинских учреждений, жилых построек, детских и общественных сооружений.

Для второй разновидности — магистрали среднего давления — поток топлива может подаваться с силой до 0,3 МПа. Сфера применения этого типа ограничивается обеспечением газом квартальных и районных регуляторных станций.

Что касается магистрали высокого давления, то она предназначена для подвода топлива к крупным промышленным предприятиям. Для владельцев частных домов такое решение неактуально. Ведь в коттедж газ подается при помощи трубы, давление в которой не превышает отметку 5 кПа.

Прокладка магистрали представляет собой сложный и трудоемкий процесс. Чтобы обезопасить себя и свой дом от утечки газа, необходимо использовать качественную арматуру и следовать рекомендациям специалистов

Подробно о параметрах давления и классификации газопроводных сетей по его значению написано в статье, с содержанием которой мы рекомендуем ознакомиться.

Какие документы понадобятся?

Выданный газовой службой документ заполняет специалист, занимающийся составлением проекта. Выбирайте квалифицированного проектировщика. Ведь от его компетентности зависит результат работы и безопасность жильцов

Помимо перечисленных выше бумаг, также нужно будет получить следующие документы:

акт ввода оборудования, работающего на газу, в эксплуатацию;
договор о составлении технической документации и проведении работ;
разрешение на поставку природного газа и оплату этой услуги;
документ об установке оборудования и газификации дома.

Как рассчитать диаметр газопровода?

При составлении проекта особое внимание уделяется диаметру трубы. Делать это будет проектировщик, используя сложные формулы или программу

Чтобы не забивать себе голову разнообразными формулами, хорошим выбором будет воспользоваться одной из специализированных программ. Благо таких ПО в интернете полным-полно. Пользоваться калькуляторами проще простого — нужно лишь заполнить поля соответствующей информацией.

Стандартные расценки на подключение частного домохозяйства к магистральному газу приведены здесь. Владельцам загородных участков стоит знать, “во что обойдется” газификация.

Виды газопровода

С пользовательской точки зрения наиболее информативной представляется классификация по величине давления газа в трубе.

Если величина давления не более 0,05 кгс/см2, то система относится к газопроводу с низким давлением. В квартире и в жилом доме потребители сталкиваются только с этим видом коммуникаций. Для бытовых нужд этого более, чем достаточно.
Давление от 0,05 до 3,0 кгс/см2 называют средним. Как правило, это городские газовые магистрали. Для обслуживания потребительских объектов, то есть собственно жилых зданий, учреждений и так далее, они не используется. Магистраль транспортирует природный газ на районные регуляторные станции, где параметр снижают до нужной величины.
Высоким называют давление от 3 до 6 кгс/см2. Такая система устраивается для обслуживания предприятий, промышленных котелен и так далее. Встречаются варианты с давлением выше 6 кгс/см2, но только как отдельные, специально разработанные проекты.

Проверочный гидравлический расчет газопровода-отвода

Цель расчета: Проверка давления на входе в газораспределительную станцию.

Исходные данные:

Таблица

Пропускная способность, qсут, млн. м3/сут.	8,4
Начальное давление участка газопровода, Рн , МПа	2,0
Конечное давление участка газопровода, Рк , МПа	1,68
Длина участка газопровода, L, км	5,3
Диаметр участка газопровода, dн х ,мм	530 х 11
Среднегодовая температура грунта на глубине залегания газопровода, tгр, 0С	11
Температура газа в начале участка газопровода, tн , 0С	21
Коэффициент теплопередачи от газа к грунту, k, Вт /(м20С)	1,5
Теплоемкость газа, ср, ккал/(кг°С)	0,6
Состав газа

Таблица 1 — Состав и основные параметры компонентов газа Оренбургского месторождения

Компонент	Химическая формула	Концентрация в долях единицы	Молярная масса, кг/кмоль	Критическая температура, К	Критическое давление, МПа	Динамическая вязкость, кгс·с/м2х10-7
Метан	СН4	0,927	16,043	190,5	4,49	10,3
Этан	С2Н6	0,022	30,070	306	4,77	8,6
Пропан	С3Н8	0,008	44,097	369	4,26	7,5
Бутан	С4Н10	0,022	58,124	425	3,5	6,9
Пентан	С5Н12	0,021	72,151	470,2	3,24	6,2

Для выполнения гидравлического расчета предварительно выполняем расчет основных параметров газовой смеси.

Определяем молекулярную массу газовой смеси, М см , кг/кмоль

где а1, а2, аn — объемная концентрация, доли единиц, ;

М1, М2, Мn — молярная масса компонентов, кг/кмоль, .

Мсм = 0,927 ·16,043 + 0,022 · 30,070 + 0,008 · 44,097 + 0,022 · 58,124 +

+ 0,021 · 72,151 = 18,68 кг/кмоль

Определяем плотность смеси газов, с, кг/м3,

где М см — молекулярная масса, кг/моль;

22,414 — объем 1 киломоля (число Авогадро), м3/кмоль.

Определяем плотность газовой смеси по воздуху, Д,

где — плотность газа, кг/м3;

1,293 — плотность сухого воздуха, кг/м3.

Определяем динамическую вязкость газовой смеси, см , кгс·с/м2

где 1, 2, n, — динамическая вязкость компонентов газовой смеси, кгс·с/м2, ;

Определяем критические параметры газовой смеси, Ткр.см. , К

где Ткр1, Ткр2, Ткрn — критическая температура компонентов газовой смеси, К, ;

где Ркр1, Ркр2, Ркрn — критическое давление компонентов смеси, МПа, ;

Определяем среднее давление газа на участке газопровода, Рср ,МПа

где Рн — начальное давление на участке газопровода, МПа;

Рк — конечное давление на участке газопровода, МПа.

Определяем среднюю температуру газа по длине расчетного участка газопровода, tср ,°С,

где tн — температура газа в начале расчетного участка, °С;

dн — наружный диаметр участка газопровода, мм;

l — длина участка газопровода, км;

qсут — пропускная способность участка газопровода, млн.м3/сут;

— относительная плотность газа по воздуху;

Ср — теплоемкость газа, ккал/(кг°С);

k- коэффициент теплопередачи от газа к грунту, ккал/(м2ч°С) ;

е — основание натурального логарифма, е = 2,718.

Определяем приведенные температуру и давление газа, Тпр и Рпр ,

где Рср. и Тср. — соответственно средние давление и температура газа, МПа и К;

Ркр.см. и Ткр.см. — соответственно критические давление и температура газа, МПа и К.

Определяем коэффициент сжимаемости газа по номограмме в зависимости от Рпр и Тпр .

Z = 0,9

Для определения пропускной способности газопровода или его участка при установившемся режиме транспорта газа, без учета рельефа трассы, пользуются формулой, q, млн.м3/сутки,

где dвн — внутренний диаметр газопровода, мм;

Рн и Рк — соответственно начальное и конечное давления участка газопровода, кгс/см2;

л — коэффициент гидравлического сопротивления (с учетом местных сопротивлений по трассе газопровода: трение, краны, переходы и т.д.). Допускается принимать на 5% выше лтр;

Д — относительный удельный вес газа по воздуху;

Тср — средняя температура газа, К;

? — длина участка газопровода, км;

Ж — коэффициент сжимаемости газа;

Из формулы (4.13) выражаем Рк, , кгс/см2,

Гидравлический расчет выполняем в следующей последовательности. Определяем число Рейнольдса, Re,

где qсут — суточная пропускная способность участка газопровода, млн.м3/сут;

dвн — внутренний диаметр газопровода, мм;

— относительная плотность газа;

— динамическая вязкость природного газа; кгс·с/м2;

Так как Re >> 4000, то режим движения газа по трубопроводу турбулентный, квадратичная зона.

Коэффициент сопротивления трения для всех режимов течения газа определяется по формуле, лтр ,

где КЭ — эквивалентная шероховатость (высота выступов, создающих сопротивление движению газа), КЭ = 0,06 мм

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления участка газопровода с учётом его усреднённых местных сопротивлений, л ,

где Е — коэффициент гидравлической эффективности, Е = 0,95.

По формуле (4.14) определяем давление в конце участка газопровода.

Вывод: Полученное значение давления соответствует эксплуатационному на конечном участке газопровода.

Порядок прокладки газопровода

Вопреки тому, что монтажом труб должны заниматься исключительно профессионалы, имеющие необходимую квалификацию, каждый владелец частного дома должен подробно ознакомиться с порядком проведения работ. Это позволит избежать неприятностей и появления незапланированных финансовых трат.

Монтаж стояка и подготовка помещения

Если частный дом газифицируется с целью организации отопления, то нужно позаботиться об обустройстве помещения. Комната со всем оборудованием должна быть отдельной и иметь довольно хорошую вентиляцию. Ведь природный газ не только взрывоопасен, но и токсичен для организма человека.

В котельной обязательно должно быть окно. Это обеспечит возможность в любой момент проветривать помещение, что позволит избежать отравления парами топлива

Что касается габаритов, то высота потолков в комнате должна составлять не меньше 2,2 м. Для кухни, где будет установлена плита с двумя конфорками, будет достаточно площади 8 м2, а для четырехконфорочной модели — 15 м2.

Если для обогрева дома будет использоваться оборудование мощностью более 30 кВт, то котельная должна быть вынесена за пределы дома и представлять собой отдельно стоящее здание.

Газ подводится в коттедж посредством устройства ввода, представляющего собой отверстие над фундаментом. Он оборудуется особым футляром, через который проходит труба. Один ее конец подсоединяется к стояку, а второй является частью внутренней системы подачи газа.

Монтаж стояка осуществляется точно вертикально и конструкция должна быть удалена от стены на расстояние не менее 15 см. Закрепить арматуру можно при помощи специальных крючков.

Тонкости сооружения внутренней системы

В процессе установки трубопровода в стене все его детали должны быть пропущены через гильзы. При этом всю конструкцию необходимо покрыть масляной краской. Свободное пространство, присутствующее между трубой и гильзой, заполняется при помощи просмоленной пакли и битума.

Необходимо добиться того, чтобы во время монтажа трубопровода использовалось как можно меньше резьбовых и сварных соединений. Такой подход позволит сделать всю конструкцию максимально надежной. Соответственно, для этого нужно подбирать трубы максимальной длины

Каждый из узлов собирается внизу, а на высоте проводится только крепеж заранее подготовительных компонентов. Если диаметр труб не превышает 4 см, то их можно крепить при помощи хомутов или крючков. Для всех остальных рекомендуется применять кронштейны или подвески.

Сварка, сборка и правила приема

Со спецификой организации автономного газового отопления ознакомит следующая статья, детально разбирающая варианты отопительных агрегатов. Самостоятельным мастерам пригодятся схемы обвязки котлов, приведенные в рекомендуемом нами материале.

Все составляющие трубопровода соединяется между собой посредством сварки. При этом шов должен быть качественным и надежным. Чтобы добиться этого, необходимо предварительно выровнять конец трубы и зачистить около 1 см с каждой ее стороны.

Что касается сборки резьбовых соединений, то для этого нужно пользоваться особой методикой. Сперва стык обрабатывается при помощи белил. Следующий этап заключается в намотке длинноволокнистого льна или специальной ленты. Только после этого можно закручивать резьбовое соединение.

Как только мастера закончат работу, в дом должна приехать комиссия. Ею проводится опрессовка газопровода и проверка качества монтажа. Причем в обязательном порядке владельца инструктируют по правилам использования газопроводом. Также сотрудники расскажут, как правильно эксплуатировать оборудование, потребляющее голубое топливо.

Когда проект газификации готов

Обязательным условием перехода от проектного этапа к строительно-монтажным работам является согласование проекта с техотделом газовой службы. Обычно эта процедура выполняется в течение 2 недель.

Выбор подрядчика и заключение договора

После согласования к проекту должны быть приложены:

смета на выполнение работ, предусмотренных проектом;
договор о техническом надзоре;
акт об обследования каналов дымовой вентиляции, составленный и подписанный представителем службы ВДПО.

Когда весь перечень необходимых документов на руках, можно переходить к обустройству. Как правило, любая проектная организация располагает лицензией на строительно-монтажные работы. Если такая лицензия отсутствует, придется озаботиться поиском подрядчика.

Поскольку именно монтажная организация будет нести ответственность за строительство и сдачу газопровода желательно:

проверить лицензию на проведение газификации;
посмотреть прочие разрешительные документы;
убедиться в наличии соответствующих допусков у сотрудников.

Перед заключением договора нужно согласовать и утвердить сроки монтажа, которые следует зафиксировать в договоре.

При выполнении монтажа под рукой должны быть средства пожаротушения, предназначенные для пожаров класса «С» (горение газов)

В соглашении на выполнение работ, кроме прочих обязательств, обязательно должны быть зафиксированы следующие условия:

наличие у сотрудников организации, работающих на объекте, защитного экрана, оберегающего стены от нагрева, и всех необходимых средств пожаротушения;
выдача заказчику на руки исполнительно технических документов сразу после выполнения расчетов по предусмотренным в проекте работам;
обязательство исполнителя выполнить монтаж в оговоренные сроки, в соответствии с установленными нормами и необходимым уровнем качества;
обязанность подрядчика своевременно составлять всю предусмотренную исполнительно-техническую документацию.

Исполнитель должен предоставить заказчику, указанные документы, после выполнения монтажных работ, до посещения комиссией по приему-сдаче объекта.

Сдача газопровода в эксплуатацию

Сдача готового газопровода осуществляется в присутствии комиссии, в которую входят представители подрядчика, газовой службы и сам заказчик. В процессе приемки необходимо проверить наличие всего оборудования, предусмотренного проектом, правильность его установки и подключения.

Комиссия принимает работы от 2 недель до месяца. Если недостатков не выявлено представитель газовой службы выдает квитанцию на оплату, которую заказчик оплачивает, а копию документа передает подрядчику.

После приемки готового газопровода счетчик системы обязательно пломбируется в присутствии заказчика

Исполнитель передает в газовую службу всю техническую документацию, где она хранится весь период эксплуатации. По результатам работы комиссии в течение 3 недель газовая служба должна опломбировать счетчик, после чего система считается готовой к подаче газа.

Соглашение с Горгазом регламентирует обслуживание системы, за которое будет отвечать эта служба. Оно и является основанием для подачи газа.

Помимо заключения договора, потребуется пройти инструктаж по технике безопасности. Он проводится в офисе компании либо по месту жительства специалистом с соответствующим допуском. В любом случае после инструктажа заказчик должен подтвердить пройденный инструктаж подписью в журнале учета.

Запуск и наладка системы

Врезку осуществляет соответствующая служба, процедура является платной, проводится в заранее оговоренные сроки, когда все оборудование прошло приемку и признано функциональным.

Врезка в главную трубу под давлением должна выполняться специалистами с использованием соответствующего оборудования

После этого проводится испытательный запуск, проверка приборного оборудования и счетчика на наличие утечек.

Окончательную отладку оборудования и запуск проводит организация-поставщик оборудования, с которой имеется соглашение по обслуживанию:

выполняется запуск системы;
проводится ее настройка на оптимальный режим функционирования;
представитель компании обязан пояснить все нюансы работы оборудования, правила его эксплуатации.

В случаях, когда замечены сбои в работе и другие неполадки, запуск приостанавливается до их устранения.

Если все в порядке и запуск прошел успешно, подписывается двусторонний акт, подтверждающий выполнение работы.

Газовые магистрали из полимеров

Для надземных вариантов газификации рекомендуется использовать трубы из низколегированных стальных сплавов, которые устойчивы к внешним воздействиям.

Особенности пластиковых конструкций

Подземная укладка допускает применение труб из полипропилена, что позволяет сэкономить на стоимости монтажа и обеспечить ряд других преимуществ.

Плюсы обусловлены, в первую очередь, свойствами материала:

высокая антикоррозийная устойчивость, которая положительно влияет не только на стоимость монтажа, но и уменьшает эксплуатационные расходы;
легкость обработки — материал хорошо режется, поддается сварке, что упрощает монтаж;
идеально ровная внутренняя полость обеспечивает хорошие пропускные свойства, особенности материала позволяют избежать их снижения в процессе использования;
отсутствие чувствительности к электротокам, что обеспечивает высокую безопасность, снимает необходимость в дополнительной защите.

Помимо перечисленных плюсов, такие трубы обладают высоким уровнем гибкости, который позволяет их использовать при горизонтальном бурении.

Полипропиленовые трубы постепенно вытесняют металлические аналоги, благодаря высокой надежности и долговечности

К этому следует добавить небольшую массу, которая в несколько раз ниже стального аналога. Важным преимуществом является срок службы, составляющий около 50 лет. Все это время система работает без потери заданных характеристик.

Ограничения на использование труб

Несмотря на высокую устойчивость к внешним воздействиям, такие трубы можно применять далеко не всегда. Существует ряд ограничений, при которых их укладка не допускается.

К ним относятся:

климатические условия, при которых температура опускается меньше 45 °C, что приводит к промерзанию грунта и стенок отвода;
применение сжиженных вариантов углеводорода;
высокая сейсмоактивность магнитудой более 7 баллов, когда отсутствует возможность для ультразвукового контроля целостности шовных соединений.

Кроме этого, материалы из полипропилена нельзя использовать для создания надземных коммуникаций всех видов, включая обходные участки через преграды природного или рукотворного характера.

Магистрали и отводы от них, проходящие над дорогой или иными препятствиями, должны быть выполнены только из металла

Исключается их прокладка через тоннели, коллекторы, каналы. Для ввода системы в дом и разводки по нему применяются только стальные аналоги.

Дополнительные рекомендации по выбору труб для прокладки газопровода приведены в статье – Трубы для газа: сравнительный обзор всех видов газовых труб + как выбрать лучший вариант

Зачем газифицировать дом?

Главная причина заключается в дешевизне и удобстве. Сложная экономическая ситуация в стране вынуждает владельцев частных домов подыскивать наиболее доступный вариант обогрева здания. Поэтому совсем неудивительно, что со временем собственники коттеджей приходят к выводу, что нужно газифицировать постройку.

Да, несомненно, можно обогревать жилье при помощи электричества. Но такое решение довольно дорогостоящее, особенно если нужно отапливать несколько сотен квадратных метров. Да и капризы природы в виде сильного ветра или урагана могут оборвать кабеля и придется неизвестно сколько сидеть без отопления, еды и горячей воды.

Еще одной альтернативой газа является старый и проверенный способ — обогрев при помощи камина или кирпичной печи. Основной недостаток такого решения заключается в том, что хранение дров или угля приведет к появлению грязи.

К тому же нужно будет выделять дополнительные квадратные метры для их складирования. Поэтому голубое топливо еще не один год будет занимать лидирующую позицию, а вопрос проектирования газопровода для подключения частного сектора еще очень долго будет актуален.

Зачем газифицировать дом?

Расчет пропускной способности канализационных труб

При проектировании канализационной системы нужно в обязательном порядке рассчитывать пропускную способность трубопровода, которая напрямую зависит от его вида (канализационные системы бывают напорными и безнапорными). Для осуществления расчетов используются гидравлические законы. Сами расчеты могут проводиться как при помощи формул, так и посредством соответствующих таблиц.

Для гидравлического расчета канализационной системы требуются следующие показатели:

Диаметр труб – Ду;
Средняя скорость движения веществ – v;
Величина гидравлического уклона – I;
Степень наполнения – h/Ду.

Скорость и предельный уровень наполнения бытовой канализации определяются по таблице, которую можно выписать так:

150-250 мм — h/Ду составляет 0,6, а скорость – 0,7 м/с.
Диаметр 300-400 мм — h/Ду составляет 0,7, скорость – 0,8 м/с.
Диаметр 450-500 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 0,9 м/с.
Диаметр 600-800 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 1 м/с.
Диаметр 900+ мм — h/Ду составляет 0,8, скорость – 1,15 м/с.

Для изделия с небольшим сечением имеются нормативные показатели минимальной величины уклона трубопровода:

При диаметре 150 мм уклон не должен быть менее 0,008 мм;
При диаметре 200 мм уклон не должен быть менее 0,007 мм.

Для расчета объема стоков используется следующая формула:

q = a*v,

Где а – площадь живого сечения потока;

v – скорость транспортировки стоков.

Определить скорость транспортировки вещества можно по такой формуле:

v= C√R*i,

где R – величина гидравлического радиуса,

С – коэффициент смачивания;

i – степень уклона конструкции.

Из предыдущей формулы можно вывести следующую, которая позволит определить значение гидравлического уклона:

i=v2/C2*R.

Чтобы вычислить коэффициент смачивания, используется формула такого вида:

С=(1/n)*R1/6,

Где n – коэффициент, учитывающий степень шероховатости, который варьируется в пределах от 0,012 до 0,015 (зависит от материала изготовления трубы).

Значение R обычно приравнивают к обычному радиусу, но это актуально лишь в том случае, если труба заполняется полностью.

Для других ситуаций используется простая формула:

R=A/P,

Где А – площадь сечения потока воды,

Р – длина внутренней части трубы, находящейся в непосредственном контакте с жидкостью.

Нормы и стандарты прокладки труб

В жилые здания газ поступает через вводы, идущие от распределяющих топливных станций. Как правило, они устанавливаются на цокольном этаже и дальше прокладываются по лестничным клеткам. Труба, которая подводится к жилому зданию, в обязательном порядке изготавливается бесшовным методом, а толщина ее стенки составляет не менее 3,5 мм.

При подводе магистрали к частному дому она должна располагаться от труб водопровода и теплосети на расстоянии не менее 15 см. В случае с телефонными или электрическими кабелями эта величина увеличивается до полуметра.

Газопровод преимущественно изготавливается из стали. Поэтому, чтобы предотвратить коррозию трубы, она покрывается специальным изолирующим материалом. Благодаря этому конструкция не соприкасается с влажным грунтом.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Все о газификации частного дома:

Видео #2. Основные этапы монтажа:

Прокладка газовой магистрали к частному дому — это трудоемкий и ответственный процесс. Ведь от качества проведения работ напрямую зависит безупречность подачи и безопасность жильцов. Поэтому лучше доверить выполнение расчетов и сам монтаж высококвалифицированным и опытным сотрудникам.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как подключали ваш или соседский дом к магистральному газоснабжению. Задавайте вопросы по спорным моментам, публикуйте фото с процессом прокладки труб или подключением оборудования.