Гідравлічний розрахунок газопроводу: методи обчислень + приклад розрахунку

Кожен газопровід здійснює транспортування необхідної кількості газу до кінцевого споживача. Щоб ця процедура відбувалася правильно і безпечно, тобто з урахуванням вимог профільних керівних документів, необхідно виробляти гідравлічний розрахунок трубопроводу.

Крім того, зазначені обчислення допоможуть заощадити кошти на необхідних для будівництва самого газопроводу елементах конструкції.

Що таке гідравлічний розрахунок?

Будь-що виконується гідравлічний розрахунок являє собою визначення параметрів майбутнього газопроводу. Ця процедура є обов’язковою, а також одним з найважливіших етапів підготовки до будівництва. Від правильності обчислення залежить, чи буде газопровід функціонувати в оптимальному режимі.

При здійсненні кожного гідравлічного розрахунку проводиться визначення:

  • необхідного діаметра труб, які забезпечать ефективну і стабільну транспортування потрібної кількості газу;
  • чи будуть прийнятними втрати тиску при переміщенні необхідного обсягу блакитного палива в трубах заданого діаметра.

Втрати тиску відбуваються через те, що в будь-якому газопроводі існує гідравлічний опір. При неправильному розрахунку воно може привести до того, що споживачам не буде вистачати газу для нормальної роботи на всіх режимах або в моменти максимального його споживання.


Ця таблиця є результатом гідравлічного розрахунку, проведеного з урахуванням заданих значень. Для виконання обчислень потрібно внести конкретні показники в стовпці

Така операція являє собою стандартизовану державою процедуру, яка виконується відповідно до формул, вимогам, викладеним в СП 42-101-2003.

Обчислення зобов’язаний проводити забудовник. За основу беруться дані технічних умов трубопроводу, які можна отримати в своєму міськгазі.

Для яких газопроводів виконуються розрахунки

Держава вимагає, щоб гідравлічні обчислення виконувалися для всіх типів трубопроводів, що відносяться до системи газопостачання. Так як процеси, що відбуваються при переміщенні газу, завжди однакові.

До зазначених газопроводах відносяться такі види:

  • низького тиску;
  • середнього, високого тиску.

Перші призначені для транспортування палива до житлових об’єктів, всіляких громадських будинків, побутовим підприємствам. Причому в приватних, багатоквартирних будинках, котеджах тиск газу не повинно перевищувати 3 кПа, на побутових підприємствах (невиробничих) цей показник вище і досягає 5 кПа.

Другий тип трубопроводів призначений для харчування мереж, причому всіляких, низького, середнього тиску через газорегуляторні пункти, а також здійснюють підведення газу до окремих споживачів.

Це можуть бути промислові, сільськогосподарські, різні комунальні підприємства і навіть окремо стоять, або прибудовані до промислових, будівлі. Але в двох останніх випадках будуть суттєві обмеження по тиску.

Перераховані вище види газопроводів фахівці умовно ділять на такі категорії:

  • внутрішньобудинкові, внутріцехові, тобто транспортують блакитне паливо усередині якого-небудь будівлі і доставляють його до окремих агрегатів, приладів;
  • абонентські відгалуження, використовуються для поставки газу від якоїсь розподільної мережі до всіх наявних споживачам;
  • розподільні, використовуються для постачання газом певних територій, наприклад, міст, їх окремих районів, промислових підприємств. Їх конфігурація буває різною і залежить від особливостей планування. Тиск всередині мережі може бути будь-який передбачений – низьким, середнім, високим.

Крім того, гідравлічний розрахунок виконується для газових мереж з різною кількістю ступенів тиску, різновидів яких багато.

Так, для задоволення потреб можуть використовуватися двоступеневі мережі, що працюють з газом, які транспортуються при низькому, високому тиску або низькому, середньому. А також знайшли застосування триступінчасті і різні багатоступінчасті мережі. Тобто все залежить тільки від наявності споживачів.


Гідравлічний опір – це основна причина того, що необхідно виконувати даний вид розрахунку. Причому, воно залежить і від матеріалу труби

Незважаючи на велику різноманітність варіантів газопроводів гідравлічний розрахунок в кожному окремому випадку схожий. Так як для виготовлення використовуються елементи конструкції зі схожих матеріалів, а всередині труб відбуваються однакові процеси.

Гідравлічний опір і його роль

Як зазначалося вище, підставою для проведення розрахунку є наявність в кожному газопроводі гідравлічного опору.

Воно діє на всю конструкцію трубопроводу, а також на окремі її частини, вузли – трійники, місця істотного зменшення діаметра труб, запірну арматуру, різні клапани. Це призводить до втрати тиску транспортуються газом.

Гідравлічний опір завжди вдає із себе суму:

  • лінійного опору, тобто чинного по всій довжині конструкції;
  • місцевих опорів, діючих у кожної складової частини конструкції, де відбувається зміна швидкості транспортування газу.

Перераховані параметри постійно і суттєво впливають на робочі характеристики кожного газопроводу. Тому в результаті неправильного розрахунку матимуть місце додаткові і значні фінансові втрати через те, що проект доведеться переробляти.

Правила виконання розрахунку

Вище вказувалося, що процедуру будь-якого гідравлічного розрахунку регламентує профільний Звід правил з номером 42-101-2003.

Документ свідчить, що основним способом виконання обчислення є використання для цієї мети комп’ютера зі спеціальними програмами, що дозволяють розрахувати плановану втрату тиску між ділянками майбутнього газопроводу або потрібний діаметр труб.


Будь-гідравлічний розрахунок виконується після створення розрахункової схеми, що включає основні показники. Більш того, в відповідні графи користувач вносить відомі дані

Якщо немає таких програм або людина вважає, що їх використання недоцільне, то можна застосовувати інші, дозволені Зводом правил, методи. До яких відносяться:

  • розрахунок за наведеними в СП формулами – це найскладніший спосіб розрахунку;
  • розрахунок по, так званим, номограммам – це більш простий варіант, ніж використання формул, адже будь-які обчислення проводити не доведеться, тому що необхідні дані вказані в спеціальній таблиці і приведені в Зводі правил, і їх просто потрібно підібрати.

Будь-який з методів розрахунку призводить до однакових результатів. А тому новозбудований газопровід буде здатний забезпечити своєчасну, безперебійну подачу планованого кількості палива навіть у години його максимального використання.

Варіант обчислень за допомогою ПК

Виконання обчислення з використанням комп’ютера є найменш трудомістким – все, що потрібно від людини, це вставити у відповідні графи потрібні дані.

Тому гідравлічний розрахунок робиться за кілька хвилин, причому для цієї операції не потрібно великого запасу знань, який необхідний при використанні формул.

Для його правильного виконання необхідно взяти з технічних умов наступні дані:

  • щільність газу;
  • коефіцієнт кінетичної в’язкості;
  • температуру газу в своєму регіоні.

Необхідні техумови отримують в міськгазі населеного пункту, в якому буде будуватися газопровід. Власне, з отримання цього документа і починається проектування будь-якого трубопроводу, адже там містяться всі основні вимоги до його конструкції.


Використання спеціальних програм є найпростішим способом гідравлічного розрахунку, що виключає пошук і вивчення формул для проведення обчислень

Далі забудовнику необхідно дізнатися витрата газу для кожного приладу, який планується підключити до газопроводу. Наприклад, якщо паливо буде транспортуватися в приватний будинок, то там найчастіше використовуються плити для приготування їжі, всілякі опалювальні котли, а в їхніх паспортах завжди стоять потрібні цифри.

Крім того, буде потрібно знати кількість конфорок у кожної плити, яка буде підключена до труби.

На наступному етапі збору необхідних даних відбирається інформація про падіння тиску в місцях установки будь-якого обладнання – це може бути лічильник, клапан відсікач, термозапорний клапан, фільтр, інші елементи.

У цьому випадку потрібні цифри знайти просто – вони містяться в спеціальній таблиці, яка додається до паспорта кожного виробу. Проектувальнику слід звернути увагу на те, що має бути зазначено падіння тиску при максимальному споживанні газу.


Зі спеціальної таблиці, яка додається до паспорта виробів, можна дізнатися відомості про втрату тиску при підключенні приладів до мережі

На наступному етапі рекомендується дізнатися, якою буде тиск блакитного палива в точці врізки. Такі відомості можуть містити технічні умови свого міськгазу, раніше складена схема майбутнього газопроводу.

Якщо мережа буде складатися з декількох ділянок, то їх необхідно пронумерувати і вказати фактичну довжину. Крім того, для кожного слід прописати всі змінювані показники окремо – це загальна витрата будь-якого приладу, який буде використовуватися, падіння тиску, інші значення.

В обов’язковому порядку знадобиться коефіцієнт одночасності. Він враховує можливість спільної роботи всіх споживачів газу, підключених до мережі. Наприклад, всього опалювального обладнання, розташованого в багатоквартирному або ж приватному будинку.

Такі дані використовуються програмою, яка виконує гідравлічний розрахунок, для визначення максимального навантаження на якій-небудь ділянці або в усьому газопроводі.

Для кожної окремої квартири або будинку зазначений коефіцієнт розраховувати не потрібно, так як його значення відомі і вказані в прикладеної нижче таблиці:


Таблиця з коефіцієнтами одночасності, дані з якої використовуються при будь-якому вигляді розрахунків. Досить вибрати графу, відповідну конкретному побутового приладу, і взяти потрібну цифру

Якщо на якомусь об’єкті планується використовувати більше двох обігрівальних котлів, печей, ємкісних водонагрівачів, то показник одночасності завжди буде дорівнювати 0,85. Що і потрібно буде вказати у відповідній графі, яка використовується для розрахунку, програми.

Далі слід вказати діаметр труб, а ще знадобляться коефіцієнти їх шорсткості, які будуть використовуватися при будівництві трубопроводу. Ці значення стандартні та їх легко можна знайти в Зводі правил.

Вплив матеріалу труб на розрахунок

Для будівництва газопроводів можна використовувати труби, виготовлені тільки з певних матеріалів: сталі, поліетилену. У деяких випадках застосовуються вироби з міді. Скоро будуть масово використовуватися металопластикові конструкції.


Кожна труба має шорсткість, що призводить до лінійного опору, яке впливає на процес переміщення газу. Причому, цей показник значно вищий у сталевих виробів, ніж у пластикових

Сьогодні потрібні відомості можна отримати тільки для сталевих і поліетиленових труб. В результаті проектування і гідравлічний розрахунок можна виконувати тільки з урахуванням їх характеристик, чого вимагає профільний Звід правил. А також в документі вказані необхідні для обчислення дані.

Коефіцієнт шорсткості завжди прирівнюється до наступних значень:

  • для всіх поліетиленових труб, причому незалежно нові вони чи ні, – 0,007 см;
  • для вже використовувалися сталевих виробів – 0,1 см;
  • для нових сталевих конструкцій – 0,01 см.

Для будь-яких інших видів труб цей показник в Зводі правил не вказується. Тому їх використовувати для будівництва нового газопроводу не варто, так як фахівці міськгазу можуть зажадати внести корективи. А це знову ж таки додаткові витрати.

Як розрахувати витрати на ділянці

Якщо газопровід складається з окремих ділянок, то розрахунок сумарної витрати на кожному з них доведеться виконувати окремо. Але це нескладно, так як для обчислень потрібні вже відомі цифри.

Вважаємо за допомогою програми

Знаючи початкові показники, маючи доступ до таблиці одночасності і до технічних паспортів плит і котлів, можна приступати до розрахунку. Для цього виконуються наступні дії (приклад наведено для внутрішньобудинкового газопроводу саме низького тиску):

  1. Кількість котлів множиться на продуктивність кожного з них.
  2. Отримане значення множиться на уточнений за допомогою спеціальної таблиці коефіцієнт одночасності для цього виду споживачів.
  3. Кількість плит, призначених для приготування їжі, множиться на продуктивність кожної з них.
  4. Отримане після попередньої операції значення множиться на коефіцієнт одночасності, взятий зі спеціальної таблиці.
  5. Отримані суми для котлів і плит підсумовуються.

Подібні маніпуляції проводяться для всіх ділянок газопроводу. Отримані дані вводяться у відповідні графи програми, за допомогою якої виконуються обчислення. Все інше електроніка робить сама.

Розрахунок з використанням формул

Цей вид гідравлічного розрахунку схожий з описаним вище, тобто будуть потрібні ті ж дані, але процедура буде тривалою. Так як все доведеться виконувати вручну, крім того, проектувальнику знадобиться здійснити ряд проміжних операцій, щоб використовувати отримані значення для остаточного підрахунку.

А також доведеться приділити достатньо багато часу, щоб розібратися в багатьох поняттях, питаннях, які людина не зустрічає при використанні спеціальної програми. У справедливості вищевикладеного можна переконатися, ознайомившись з формулами, які належить використовувати.


Розрахунок за допомогою формул складний, тому доступний не всім. На картинці зображено формули для розрахунку падіння тиску в мережі високого, середнього та низького тиску і коефіцієнт гідравлічного тертя

У застосуванні формул, як і в випадку з гідравлічним розрахунком з використанням спеціальної програми, є особливості для газопроводів високого, середнього та, звичайно ж, низького тиску. І про це варто пам’ятати, так як помилка чревата, причому завжди, значними фінансовими витратами.

Обчислення за допомогою номограм

Будь-яка спеціальна номограма є таблицею, де вказані ряд значень, вивчивши які можна отримати потрібні показники, не виконуючи обчислень. У випадку з гідравлічним розрахунком – діаметр труби і товщину її стінок.


Номограми для розрахунку є простим способом отримання потрібних відомостей. Досить звернутися до рядків, які відповідають заданим параметрам мережі

Існують окремі номограми для поліетиленових і сталевих виробів. При розрахунку їх використовувалися стандартні дані, наприклад, шорсткість внутрішніх стінок. Тому за правильність інформації можна не переживати.

Приклад виконання розрахунку

Наведено приклад виконання гідравлічного розрахунку за допомогою програми для газопроводів низького тиску. У запропонованій таблиці жовтим кольором виділені всі дані, які проектувальник повинен ввести самостійно.

Вони перераховані в пункті про комп’ютерному гідравлічному розрахунку, наведеному вище. Це температура газу, коефіцієнт кінетичної в’язкості, щільність.

В даному випадку здійснюється розрахунок для котлів і плит, з огляду на це необхідно прописати точну кількість конфорок, яких може бути 2 або 4. Точність важлива, адже програма автоматично вибере коефіцієнт одночасності.


На зображенні жовтим кольором виділені колонки, в які показники повинен ввести сам проектувальник. Внизу наведено формулу для розрахунку витрати на ділянці

Варто звернути увагу на нумерацію ділянок – її придумують не самостійно, а беруть з раніше складеної схеми, де вказані аналогічні цифри.

Далі прописується фактична довжина газопроводу і так звана розрахункова, яка більше. Відбувається це тому, що на всіх ділянках, де є місцеве опір, необхідно збільшувати довжину на 5-10%. Це робиться для того, щоб виключити недостатній тиск газу у споживачів. Програма здійснює розрахунок самостійно.

Сумарна витрата в кубічних метрах, для якого передбачена окрема колонка, на кожній дільниці обчислюється заздалегідь. Якщо будинок багатоквартирний, то потрібно вказувати кількість житла, причому починаючи з максимального значення, як видно у відповідній графі.

В обов’язковому порядку в таблицю вносяться всі елементи газопроводу, при проходженні якого втрачається тиск. У прикладі вказані клапан термозапорний, отсечной і лічильник. Значення втрати в кожному випадку бралося в паспорті виробу.


За допомогою однієї програми можна робити розрахунки для всіх видів газопроводів. На зображенні обчислення для мережі середнього тиску

Внутрішній діаметр труби вказується згідно з технічним завданням, якщо у міськгазу є якісь вимоги, або з раніше складеної схеми. У цьому випадку на більшості дільниць він прописаний в розмірі 5 см, адже велика частина газопроводу йде уздовж фасаду, а місцевий горгаз вимагає, щоб діаметр був не менше.

Якщо навіть поверхово ознайомитися з наведеним прикладом виконання гідравлічного розрахунку, то легко помітити, що, крім внесених людиною значень, присутня велика кількість інших. Це все результат роботи програми, так як після внесення цифр в конкретні колонки, виділені жовтим кольором, для людини робота з розрахунку закінчена.

Тобто саме обчислення відбувається досить оперативно, після чого з отриманими даними можна вирушати на узгодження в горгаз свого міста.

Відеоматеріал за правилами розрахунку

Цей ролик дає можливість зрозуміти, з чого починається гідравлічний розрахунок, звідки проектувальники беруть потрібні дані:

У наступному ролику наведено приклад одного з видів комп’ютерного розрахунку:

Далі можна ознайомитися з прикладом розрахунку з використанням комп’ютерної програми:

Щоб виконати гідравлічний розрахунок за допомогою комп’ютера, як це дозволяє профільний Звід правил, досить витратити трохи часу на ознайомлення з програмою та збір необхідних даних. Але практичного значення все це не має, так як складання проекту – процедура набагато більш об’ємна і включає в себе безліч інших питань. Зважаючи на це більшості громадян доведеться звертатися за допомогою до фахівців.