Среднее и высокое давление: как считать
Для сетей среднего (0,005–0,3 МПа) и высокого (до 1,2 МПа) давления газ заметно сжимается по длине, и СП 42-101 записывает падение давления через разность квадратов абсолютных давлений — формула (3): P_н² − P_к² = A·λ·Q₀²·ρ₀·l/d⁵, МПа², где расход по-прежнему нормальный, d в см, l в м. Коэффициент получается из формулы низкого давления и P₀ = 0,101325 МПа: разность квадратов равна удвоенному P₀, умноженному на «несжимаемые» потери, — 1,27·10⁻⁴·λ·Q₀²·ρ₀·l/d⁵ в единицах СП; так же устроено A = P₀/(P_m·162π²) табл. 6. Давление в конце P_к = √(P_н² − ΔP²), а перепад P_н − P_к всегда меньше, чем дал бы расчёт «по низкому давлению» с той же λ.
Пример: 500 м³/ч природного газа, вход 0,2 МПа изб. (0,301 МПа абс.), Сталь 108×5 (проход 98 мм), 1 000 м плюс 10 % на местные сопротивления. Re = 126 302, Re·n/d > 23 — режим шероховатый, λ = 0,11·(n/d + 68/Re)^0,25 = 0,0219. Давление в конце 0,2909 МПа абс. = 0,1896 МПа изб., потери 10,4 кПа — примерно 5 % входного. Рабочий расход при среднем давлении на участке 171 м³/ч, скорость 6,3 м/с при пределе 15 м/с; труба 89×3,5 дала бы 26,5 кПа и 9,25 м/с.
Расчётные потери для среднего и высокого давления не нормированы одним числом: их принимают в пределах категории давления с учётом минимально необходимого давления перед ГРП или ГРУ потребителя (3.24, 3.26). Практический критерий — давление в конце участка при максимальном расходе и минимальном давлении на источнике должно оставаться выше нижней границы диапазона регулятора; калькулятор выдаёт P_к, перепад, скорость и режим для любых P_н и позволяет перебирать диаметры сортамента.
Среднее давление: 500 м³/ч при 0.2 МПа изб. на 1000 м по трубам
Формула (3): давление в конце, перепад и скорость при пределе 15 м/с.
Категории давления и пределы
Потери для среднего и высокого давления — в пределах категории (3.24).
Расчётные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удалённого прибора) принимаются не более 180 даПа, в том числе в распределительных газопроводах 120 даПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 60 даПа.— СП 42-101-2003, п. 3.25
Как считать и что проверить
- Давления в формуле (3) — абсолютные, в МПа: к избыточному прибавьте 0,101325; на выходе вычтите обратно.
- Расход Q₀ — при нормальных условиях, как в формуле низкого давления; рабочий объём и скорость калькулятор пересчитывает по среднему давлению участка.
- При Re > 100 000 и шероховатой стенке λ почти не зависит от Re — потери растут ровно как Q₀²; проверьте запас по давлению для зимнего максимума.
- Границы категорий: низкое до 0,005 МПа, среднее до 0,3, высокое II категории до 0,6, I категории до 1,2 МПа (СП 62) — от категории зависят предельная скорость и требования к трубам.
Остальные режимы — на страницах серии ниже и в полном калькуляторе газопровода; водяные сети считаются в гидравлическом расчёте трубопровода, арматура — в расчёте Kv для газа и пара.
- СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб» — расчётные расходы (3.18–3.20, табл. 2–5), допустимые потери (3.25), формулы падения давления (3.27–3.31), скорости (3.38), предварительный диаметр (3.39), сортамент и номограммы (прил. Б). Госстрой России. 2003. ↗ ссылка
- СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы» (актуализированный СНиП 42-01-2002) — категории давления газопроводов, требования к трубам и прокладке. Минрегион России. 2011.
- СНиП 2.04.08-87* «Газоснабжение» — исходные формулы гидравлического расчёта и коэффициентов одновременности, унаследованные СП 42-101. Госстрой СССР. 1987.
- Альтшуль А. Д. Гидравлические сопротивления — формулы коэффициента трения для гладких и шероховатых труб. Недра. 1982.
- ГОСТ 3262-75 «Трубы стальные водогазопроводные» и ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные» — сортамент стальных газопроводов. Госстандарт. 1991.
