Давление в трубопроводе: нормы и способы повысить давление

Содержание

нормы и способы повысить давление

Для бесперебойного функционирования сантехнических приборов необходимо, чтобы давление воды в водопроводе соответствовало определенному показателю, который обычно рассчитывается индивидуально.

Но верные вычисления не гарантируют, что на практике напор воды будет оптимальным. Владельцы загородных домов чаще всего сталкиваются с проблемой малого напора воды в трубах. Решить ее возможно путем внедрения оборудования.

Предлагаем разобраться, каковы нормы давления в водопроводе частного дома и по каким причинам происходит снижение напора. Предложим действенные методы повышения эффективности водоснабжения. Материал мы дополнили подробными фото инструкциями и видео.

Содержание статьи:

Нормы давления в трубопроводе

Водопроводное давление измеряется в барах. Величина имеет альтернативное название – атмосферная единица. Под напором в 1 бар вода может подняться на высоту 10 м.

В обычно давление составляет 4-4,5 бара, чего хватает для обслуживания многоэтажных домов.

По нормативным документам, в частности указаниям сборника СНиП 2.0401-85, допустимое давление для холодной воды варьируется в пределах от 0.3 до 6 бар, для горячей – от 0.3 до 4.5. Но из этого не следует, что давление в 0.3 атмосферы будет оптимальным. Здесь приведены лишь допустимые границы напора.

Галерея изображений

Фото из

Низкое давление влияет на эксплуатацию

Затруднения с набором воды

Сложность приема процедур

Отключение стиральной машины

Угроза перегорания проточного водонагревателя

Последствия превышения давления

Излишний напор в точках водозабора

Выход из строя электронного управления

Жители частных домов вынуждены рассчитывать давление в водопроводе индивидуально. В случае, если система автономная, напор может превышать допустимые по нормативным документам границы. Он может колебаться в районе 2.5-7.5 бар, а иногда достигать и 10 бар.

Стандартными значениями для нормальной работы системы с считается интервал 1,4 – 2,8 бар, соответствующие заводской установке показателей реле давления.

Если обеспечить чрезмерно высокое давление в системе, то некоторые чувствительные приборы могут выходить из строя или некорректно работать. Поэтому в трубопроводе давление не должно превышать 6.5 бар.

Высокое давление в водопроводе может вызвать протекание трубы, поэтому важно предварительно рассчитывать оптимальный уровень напора самостоятельно

Фонтанирующие артезианские скважины способны выдать напор в 10 бар. Такое давление способны выдержать исключительно приваренные соединения, большинство же фитингов, запорно-регулирующих узлов под его действием разрушаются, в результате чего возникают течи на участках.

Определять, какое необходимо давление воды для нормального функционала водопровода загородного дома, необходимо с учетом используемых бытовых приборов. Некоторые виды сантехнических устройств не работают при низком давлении.

Например, для джакузи необходимо давление 4 бара, для душа, системы пожаротушения – 1.5 бара, для стиральной машинки – 2 бара. Если предусматривать возможность полива газона, то здесь должен быть сильный напор в 4, иногда – в 6 бар.

Бытовые сантехнические приборы, подсоединенные к водопроводу, способны корректно работать исключительно от определенного давления, которое обычно составляет не меньше 1.5 бара

Оптимальным показателем давления для загородного дома будет отметка в 4 бар. Такого напора хватит для исправной работы всех сантехнических устройств. При этом большинство фитингов, узлов запорно-регулирующей арматуры способны его выдерживать.

Давление в 4 бар может обеспечить далеко не каждая система. Обычно для загородных домов давление в водопроводе составляет 1-1.5 бар, что соответствует самотеку.

Причины низкого напора в водоснабжении

В загородные дома вода в водопроводную сеть поступает из или .

Если система полностью автономна, то для создания нужного напора нужно учитывать два момента:

необходимость обеспечения подъема воды;
важно производить верно гидравлический расчет и правильно его реализовать на практике – обеспечить необходимое давление в удаленных от водосбора точках и точках, располагающихся на разной высоте.

Из этого вытекает две основные проблемы индивидуальных водопроводов:

Не хватает ресурсов скважины – дебит отверстия не позволяет поддерживать нормальное давление, а , следовательно, повысить напор.
Воды в скважине достаточно много, поэтому насосы могут нагнетать высокое давление (до 6 бар), что может привести к разрывам соединений, протечкам, быстрому износу оборудования.

В первом случае насосы качают жидкость, создавая ее циркуляцию до возникновения определенного давления, однако со временем оно ослабевает. Во втором случае нужно подобрать насос с производительностью, которая равна суточной норме потребления воды.

От дебита скважины напрямую зависит напор воды в трубопроводе и ее литраж, поставляемый за одну откачку

Тем не менее, большинство владельцев частных домов волнует вопрос, как грамотно повысить давление в собственном водопроводе, а не понизить его, ведь необходимым дебитом для создания высокого давления обладают лишь некоторые артезианские скважины.

Большинство же отверстий генерируют слабый напор воды, а то и вовсе не способны производить какое-либо давление.

Если в доме используются стандартные бытовые приборы, то достаточно поднять давление до 2.3-2.5 бар – этого волне хватит для их бесперебойного одновременного функционирования с хорошим напором. Если предусмотрена джакузи или система полива, то здесь необходимо более высокое давление.

Для измерения давление используется прибор манометр. Его покупают отдельно и встраивают на точке входа воды в дом. Также туда же устанавливают счетчик воды. Некоторое оборудование идет в комплектации с манометром. Например, обогревательный котел, если предусматривается ГСВ.

Принцип регулировки давления водопроводных сетей частных домов такой же, как и автономной системы, отличается сеть лишь размерами

Простой манометр имеет шкалу от 0 до 7, что позволяет установить его в квартире, частном доме.

Методы повышения давления в системе

Если давление в водопроводе низкое, то причина может заключаться в следующем:

Вода в трубопроводе есть, но отсутствует напор.
Вода в трубопроводе отсутствует на верхних этажах.

Для решения первой проблемы необходимо внедрить в систему , для решения второй – установить накопительную станцию.

Прежде чем внедрять технические средства в систему водоснабжения, следует сначала проверить сеть на предмет засорения:

Галерея изображений

Фото из

Проверка фильтра грубой очистки

Прочистка аэратора водопроводного крана

Контроль состояния запорной арматуры

Распространенная причина — трубы

#1: Внедрение насоса для повышения давления

Если вода в трубопроводе присутствует, но нет напора, то устанавливают нагнетательный насос. Также устройство можно внедрить в случае, если нет напора в квартире с централизованным отоплением.

Причина отсутствия давления может заключаться в следующем:

скважина располагается отдаленно дома;
мощности базового насоса не хватает, чтобы обеспечить подачу воды на верхние этажи.

Насос обычно монтируют на входе в домашнюю трубопроводную сеть перед коллектором или первым тройником.

Существует один недостаток центральных насосов – они создают разряжение, то есть могут качать насыщенную воздухом воду. Обычный нагнетательный центробежным насос чувствителен к содержанию воздуха в жидкости, поэтому стоит отдать предпочтение вибрационным модификациям.

Водяной насос работает от электродвигателя. Внутренний элемент вращается, тем самым увеличивая давление в трубах. Корпус прибора обычно выполнен из прочного пластика

Для установки прибора в многоквартирном доме важно выбрать модификацию верной мощности, иначе владелец “прокачанного” водопровода будет понижать давление в соседних квартирах. Рекомендуется ставить насос на трубу, ведущую к конкретному бытовому прибору.

В общем случае насос врезают в общую трубу, которая отвечает за подачу воды в квартиру или дом. Сам прибор довольно компактный и стоит недорого.

Галерея изображений

Фото из

Устройство для поддержки давления

Конструкция и принцип действия

Регулировка редуктора давления

Редуктор давления с рукояткой и шкалой

#2: Основные виды нагнетательных насосов

Существуют модели с сухим и мокрым ротором (проточные). Элементы насоса с мокрым ротором смазывает проходящая жидкость. Устройства этого класса не требуют дополнительного обслуживания, если изначально их подключить правильно.

Электрический насос, в отличие от вибрационного, устанавливается между водопроводом и источником воды

Хорошей мощностью обладает насос с сухим ротором, но он нуждается в регулярном обслуживании, выдает негромкие звуки при работе, напоминающие писк комара. Детали его ограждены водостойкой заслонкой, поэтому придется раз в месяц чистить прибор.

По типу работы насосы делятся на следующие виды:

насос, повышающий давление в ручном режиме и имеющий ручное управление. Модель постоянно работает, автоматических переключателей не имеет. У прибора несложная понятная для простых обывателей конструкция; чаще всего устройство используется в системах “теплый пол”;
автоматический насос – запускается лишь при включении крана или бытовых приборов. После их закрытия отключается.

Автоматический насос стоит дороже ручного, потребляет немного энергии, оперативно реагирует на изменения в давлении и сегодня является наиболее востребованным.

Выбрать нагнетательный насос довольно просто.

Важно определить следующее:

на горячую или холодную воду будет устанавливаться прибор;
необходимый уровень напора – чем выше показатель, тем большим будет давление в системе.

Соответственно, чем выше напор, тем больше необходимо мощности и пропускной способности оборудования.

Не менее важно выбрать нагнетательный насос с учетом бренда, поскольку в случае поломки не каждая ремонтная служба возьмется приводить в порядок модель производства неизвестной фирмы. Самые известные и всеми признанные производители – Грундфос, Wilo, Sprut. Каждая фирма специализируется на выпуске разных модификаций прибора.

Насос Wilo PB-401SEA предназначен для повышения напора в водопроводных сетях жилищного хозяйства. Может устанавливаться как на всасывающий, так и на подающий участок

Например, Грундфос выпускает циркуляционные насосы небольшого объема, Wilo разрабатывают модели со встроенным гидроаккумулятором.

Чтобы подключить циркуляционный нагнетательный насос нужно:

Перекрыть воду на участке.
Выпустить воду из трубопровода и системы в целом.
Отрезать часть трубы, в которой будет производиться установка.
Прикрепить фитинги и насадки на места стыков.
Врезать оборудование в водопровод.

Также допустимо использовать полипропиленовый или резиновый шланг для упрощения монтажа. В современных циркуляционных насосах такие трубы идут в комплекте.

#3: Повышение давления накопительным баком

Когда в доме трубопроводы стоят без воды или в случае, если на нижнем этаже вода присутствует, а до верхних не доходит, необходимо приобретать накопительную насосную станцию. Также ее внедряют в систему тогда, когда сетевое давление меньше 0.2 бара, а расход меньше 2 л/м.

Любая насосная станция работает по одному принципу. Монтируют ее в точке сопряжения внешней или внутренней ветки домашней трубопроводной сети

Принцип ее работы следующий. Насос закачивает жидкость в станцию (бак или гидроаккумулятор), который работает под давлением 1.5-2 бара. Вода поступает до момента, когда в баке появится напор в 1.5 или 2 бара. Если станция оборудована , то создаваемое давление может быть на порядок выше.

После генерации необходимого давления, насосная станция отключается автоматически.

В конструкцию накопительной станции внедрены специальные датчики давления. При падении напора до 1.5 бар главный насос включается, при возрастании до определенной отметки отключается.

Система с насосом и накопительным баком имеет множество узлов, что затрудняет ее самостоятельный монтаж. Чтобы оборудование работало правильно и бесперебойно, лучше обратиться к специалистам (+)

Насос в станции может быть одного из двух видов – или вибрационным.

По типу всасывания различают:

конструкции со съемным эжектором – способны генерировать давление в 5 бар. Эжектор погружают в скважину, а сам бак может располагаться дома, поскольку при работе практически не шумит. Преимущественно используется станция в случаях, если источник воды располагается глубоко, а ее недостатком является чувствительность к механическим элементам – песку, грязи и др.
оборудование со встроенным эжектором – подходит для неглубоких (до 8 метров) скважин и колодцев, эффективно работает в грязной воде, не чувствительно к попаданию воздуха, но отличается высоким уровнем шума, поэтому обычно его устанавливают в специальных пристройках.

Модели с накопительным баком отличаются экономичностью (запуск происходит при опустошении бака), но имеют множество недостатков: генерируют малый напор, обладают большими габаритами, есть вероятность разрыва, в результате чего помещение может затопить.

Станции с накопительным баком сегодня практически не используют. На замену им пришли модели с гидроаккумулятором. Они обладают небольшими размерами, не шумят при работе.

Установить прибор можно в подвале, подсобке, отдельной пристройке. При этом минимизирован риск протечек. Но гидроаккумулятор имеет небольшой запас емкости (около 25 л) и его не используют для скважин с малым дебитом.

Насосные станции нередко используются в сложно-разветвленных и протяженных водопроводах в качестве повысительного оборудования, перекачивающего воду из накопительного бака в точкам водоразбора

Также разделяют станции на поверхностные (когда насос располагается на земле) и погружные (устройство погружается в воду), последние условно делятся на колодезные и скважинные.

Для повышения уровня напора воды в квартирном трубопроводе насосные станции не используют в силу особенностей конструкции и шума при работе.

Несмотря на свою внушительную стоимость, насосная станция имеет ряд неоспоримых преимуществ:

возможно установить любое желаемое давление в доме, что позволит использовать любые сантехнические приборы, в том числе и те, которые требуют для функционирования высокого давления;
подача воды будет бесперебойной даже в случае, если она отсутствует в центральной магистрали (благодаря наличию накопительного бака).

Существуют у системы недостатки — она громоздкая, занимает много места.

Важно верно определить объем накопительной емкости. Берут эту величину с учетом среднесуточной нормы расхода воды. Если семья состоит из 3-4 человек, то в сутки хватит примерно 500 л воды.

При расчетах также важно учитывать, что воду время от времени нужно обновлять, чтобы избежать появления бактерий.

Если воды в баке достаточно (или давление в системе падает), то автоматически запускается насос, который нагнетает необходимое давление в сети, а после достижения определенной отметки отключается

Важно своевременно и регулярно производить очистку накопительной емкости, поскольку в ней скапливаются болезнетворные бактерии. Препятствуют их размножению небольшие мешочки с техническим серебром, помещенные вовнутрь бака.

Следует помнить, что на переливной трубе не должно быть запорной арматуры. Если поплавковый клапан выйдет из строя, то через нее будет происходить отвод воды.

Также необходимо установить байпас, чтоб в случае поломки станции была возможность отключить систему без полного отключения водоснабжения.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик №1. Как подобрать электрическую станцию. В видеоролике можно узнать об особенностях выбора электрической станции с гидроаккумулятором:

Ролик №2. Видео описывает основные моменты при установке нагнетательного насоса:

Как видим, поднять давление в водопроводе несложно. Для решения задачи используется нагнетательный насос или специальная насосная станция. Если монтаж насоса возможно осуществить своими силами, то доверить установку станции следует профессионалам.

У вас есть личный опыт по улучшению давления в водопроводе? Хотите поделиться действенными методами или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии – форма для отзывов расположена ниже.

Какое давление воды должно быть в системе водоснабжения

Соответствие напора водного потока в водоподающей сети установленным нормативам — гарантия комфортной
эксплуатации и исправности насосного оборудования и сантехники. Перед тем как отрегулировать давление воды в
автономном водопроводе частного дома, необходимо выяснить, каковы должны быть его значения для бесперебойной
работы бытовых систем и коммуникаций.

Оптимальное давление воды в частном доме

Давление в водоснабжающей системе измеряется в барах и атмосферах.

1 бар равен приблизительно 10 метрам водяного столба или 1 технической атмосфере

1 техническая атмосфера сопоставима с давлением от приложения силы весом 1 кг на плоскость площадью 1
см²

Согласно СНиП 2.0401-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» установлены следующие нормы давления
воды:

для холодной — от 0,3 до 6 бар

для горячей – от 0,3 до 4,5 бар

Давление в централизованных магистралях, обслуживающих многоэтажные строения, составляет 4–4,5 бара. У
владельцев частных домов с автономным водоснабжением есть возможность повысить давление и увеличить напор в
водопроводе до 7,5, а иногда и до 10 бар в соответствии с требованиями различных видов оборудования, которое
необходимо установить в помещениях.

Обычно стандартное давление в трубопроводной сети с напорным насосом варьируется в диапазоне 1,4–2,8 бар и
фиксируется в заводских настройках реле давления.

Каким должно быть давление воды

Напор воды в автономной водопроводной системе определяется с учётом эксплуатационных характеристик
используемой
сантехники:

джакузи — 4 бара

смеситель в ванной, душ, приборы для пожаротушения – 1,5 бара

стиральная машина – 2 бара

поливочное оборудование – 5 бар

Наиболее приемлемым для водообеспечения частного дома считается давление с отметкой в 4 бара. Оно отлично
подходит для фасонных элементов трубопровода, а также запорной и регулирующей арматуры. При увеличении
показателей до планки в 6,5 бар некоторые устройства подвергаются риску поломки или сбоя в работе. Например,
давление в фонтанирующих артезианских скважинах насчитывает 10 бар и в большинстве случаев выводит из строя
фасонные детали и запорно-регулирующую арматуру, провоцируя протечки в зонах установки.

Как измерить давление в системе водоснабжения

Инструментом для самостоятельного измерения давления в системе водоснабжения служит манометр. Как правило,
подобным прибором оснащают обогревательные котлы. Для контроля интенсивности напора его монтируют рядом со
счётчиком воды на входе водопроводной трубы в дом и сравнивают цифры с технологическими нормативами и
государственными стандартами ГОСТ.

Следить за работой манометра нужно регулярно, так как превышение давления чревато поломками, а снижение -
недостаточным напором воды и уменьшением объема её поступления к потребителям. Определить точку, в которой
произошло снижение давления, поможет портативный манометр, измеряющий бары в жидкости. Его фиксируют в
местах крепления труб (колодец, насосная станция, область присоединения трубы в здание), и он показывает, на
каком участке возникла проблема. При обнаружении любых неполадок с давлением в системе водоснабжения,
следует обязательно доверить их устранение профессионалам, чтобы избежать ещё более серьезных повреждений.

Какие причины могут быть у повышения или понижения давления

Снижение давления в водном потоке происходит чаще, чем повышение. Напор может слабеть по множеству причин,
основные из которых изложены в списке ниже.

Засоры. Насосы или насосные станции, расположенные под землей, забиваются песком, илом или глиной
и не могут в полном объёме перекачивать воду, из-за чего давление падает. Засоряться могут и фильтры,
забивающиеся водными взвесями. Чистят их по-разному в зависимости от модели: фильтры тонкой очистки
снимают и промывают проточной водой, а в случае с засорением блока грубой очистки, нужно разобрать его и
заменить внутренний картридж.

Разгерметизация стыков и повреждения самой трубы. Пластиковые трубы могут треснуть, а
металлические
подвергаются коррозии, вызывая протечки.

Поломки оборудования. Длительная эксплуатация неизбежно приводит к износу деталей — шестерёнок,
винтов,
рабочего колеса или резинового поршня в насосах. Системы также дают сбой из-за загрязнений, например,
самопроизвольно сдвигается механизм переключения в сторону низкого или высокого давления. Нарушение
герметичности системы также приводит к увеличению потери воды в процессе перекачки и, как следствие, к
снижению давления.

Неправильная установка или неосторожное обращение с сантехнической арматурой. Сломанные или
неграмотно
установленные крепления и шарниры провоцируют большие потери воды, так как располагаются по всему
периметру трубы.

Изменение параметров источника. У каждого колодца или скважины есть свой срок службы. Если они
установлены на песке, то через какое-то время заиливаются, насос засоряется, и нагрузка на него
возрастает. Чтобы не допустить этого, нужно перед проектированием дома заранее предусмотреть несколько
запасных мест под колодцы или скважины.

Низкий дебит скважины. Давление в водопроводе не падает, пока скважинная шахта заполнена водой.
По мере
её опустошения напор будет уменьшаться, и в конечном итоге жидкость не сможет поступать в трубу.

Недостаточно мощная напорная установка. Чтобы довести воду до всех водопотребителей, размещенных
на
разной удаленности от насоса и разной высоте, требуется оборудование, которое может поднять воду в шахте
скважины на оптимальный уровень.

Одновременная работа нескольких водопотребителей. При проектировании системы водоснабжения нужно
как
можно точнее рассчитать количество точек потребления воды, которые будут функционировать параллельно.

Повышение давления в системе водоснабжения случается реже, но как правило, это происходит из-за излишней мощности напорного оборудования или скопления воздушных пробок в водопроводе.

Как снизить давление в водопроводе

Для уменьшения напора применяются следующие способы:

регулировка реле давления (стандартное значение — 3-4 бара, не следует предпринимать снижение за пределы отметки в 1, 5 бара)

применение специальных компенсаторов, спускающих лишнюю воду при повышении давления

установка автоматического прибора контроля давления, не требующего вмешательства человека

Устройства для повышения давления в системе водоснабжения

Наиболее распространенные устройства для повышения давления в системе водоснабжения представлены в таблице ниже.

Устройство	Описание
Повысительное насосное устройство	Установка в разводку повысителя целесообразна, когда объёма жидкости в скважине достаточно, но напор уменьшается при подаче воды в удаленные источники водопотребления (например, в многоэтажном доме).
Циркуляционный насос	Приспособление увеличивает скорость потока воды, что провоцирует повышение давления. Данная разновидность насоса бывает как с ручным управлением, так и с автоматическим. Последний вариант предпочтительнее, так как он дополнительно оснащен датчиком потока.
Гидроаккумулятор с мембраной	При недостаточном дебите нельзя устанавливать повысительный насос, это лишь усугубит проблему. Решить вопрос в подобных обстоятельствах можно путём установки гидроаккумулятора с мембраной. Его гидробак разделен резиновой перегородкой на две части — для воздуха и воды. Под высоким давлением нагнетается воздух в пространство между мембраной и корпусом аккумулятора, позволяя исключить напорные перепады и гидроудары для обеспечения бесперебойной работы всех элементов магистрали.
Накопительная емкость	Резервуар для запаса воды можно поместить непосредственно в доме на возвышенной точке, тогда его можно будет заполнять с использованием основного насоса. Однако если приобрести дополнительный насос для перекачивания воды из бака, то установить накопительную ёмкость можно где угодно, даже в подвале.

Подключение водопровода к частному дому — сложный технический процесс, требующих знания норм и стандартов давления воды в системе водоснабжения. Задачу по регулированию водного напора стоит поручить профессиональным сантехникам в целях предотвращения поломок дорогостоящего оборудования и избежания непредвиденных расходов.

в чем измеряется, какое должно быть давление воды в трубопроводе квартиры, как рассчитать

Содержание:

Система водоснабжения выходит из строя по трем основным причинам – воздействие коррозии, наслоение различных отложений или слишком высокое внутреннее давление. Фактор коррозии в свете последних тенденций можно не рассматривать, поскольку в частном строительстве на сегодняшний день используются преимущественно полимерные изделия, не поддающиеся коррозионному воздействию. Остается лишь две причины, из-за которых водопровод может выйти из строя.

Одной из этих причин является высокое давление в трубах водоснабжения. При покупке труб нужно обязательно изучить приложенную к ним документацию, чтобы знать, при каком рабочем уровне давления их можно эксплуатировать. Помимо риска повреждения труб, превышение давления тесно связано с повышенным расходом воды, поэтому финансовые затраты тоже увеличатся.

Давление воды в водопроводе

Систему водоснабжения можно прокладывать так и самостоятельно, так и при помощи специалистов. Большинство фирм, занимающихся строительством, предлагают свои услуги по монтажу водопровода. Прежде чем согласиться на такой вариант, стоит узнать, насколько качественно были выполнены предыдущие работы этих специалистов.

В любом случае, кто бы ни занимался прокладкой водоснабжения, результат в итоге должен получиться одинаковым – а для этого нужно знать, какое давление должно быть в трубах водоснабжения. Среднее давление, необходимое для работы водопроводных кранов, составляет 0,5 бар. Разумеется, эта величина может слегка варьироваться в зависимости от различных факторов – например, тип трубопровода и материал изготовления труб сильно влияют на давление в системе.

Чтобы система водоснабжения могла нормально функционировать, перед ее обустройством нужно разобраться в принципах ее работы и требованиях, предъявляемых к данному виду систем. Кроме того, нужно точно знать, в чем измеряется давление воды в трубах и как проводить расчет водопроводной системы.

Гидроаккумуляторы и расширительные баки

Проектируя частный дом или жилье на загородном участке, нужно учитывать массу систем помимо водоснабжения. Например, обязательно потребуется система отведения стоков, водопровод с горячей водой, система пожаротушения и прочие. Кроме того, на загородных участках зачастую прокладывается отдельная ветка водопровода, позволяющая поливать сад и огород. О необходимости установки отопления можно вообще не говорить – без нее комфортная жизнь в доме попросту невозможна.

Для функционирования водоснабжения, пожаротушения и фильтрационной системы требуются гидроаккумуляторы, а для остальных систем необходимы расширительные баки. В местах забора воды и на выходе разогретой воды из отопительного оборудования также требуются расширительные баки, которые смогут компенсировать возникающие в системах гидроудары.

Расширительный бак, подключенный к водопроводу с горячей водой, выполняет функцию предохранителя – лишнее давление будет стравливаться именно в него, защищая систему от повреждений. Система пожаротушения использует гидроаккумулятор, да и цель другая – в нем содержится резервная вода, необходимая для тушения пожара. Стандартные бытовые гидроаккумуляторы выдерживают давление до 6 бар.

Особняком стоит отопительная система частного дома. Теплоноситель, находящийся в трубах, проходит путь от выхода из котла до входа через обратный контур. Находясь в котле, теплоноситель разогревается, увеличиваясь в объеме. Как правило, в качестве теплоносителя используется вода, которая при разогреве до рабочей температуры увеличивается в объеме более чем на 3%.

Тепловое расширение жидкости обязательно приведет к повреждению трубопровода, вплоть до полной потери им работоспособности. Чтобы этого не произошло, а также чтобы не возникало падение давления в трубопроводе, систему необходимо дополнительно оснащать расширительным баком, который компенсирует увеличившийся объем теплоносителя.

Разновидности расширительных баков водоснабжения

Существует два вида расширительных баков:

Открытые. При использовании таких баков получается открытая отопительная система, работающая в условиях низкого давления. Соединение с атмосферой позволяет теплоносителю свободно выходить из системы и повышает влияние коррозии на металлический трубопровод. Открытые расширительные баки крайне не рекомендуется использовать в отопительных системах.

Закрытые. Данный вид расширительного бака, в отличие от предыдущего, можно подключать к трубопроводу в любом месте, поэтому его не нужно утеплять. Все остальные недостатки устройств открытого типа в данном случае неактуальны, поэтому закрытые устройства используются практически повсеместно.

Расширительные баки, подключенные к водоснабжению, обеспечивают конструкции надежную защиту от гидроудара, обычно возникающего в результате аварийного отключения насоса или при резком открытии водозаборного крана. Такая динамическая нагрузка может в несколько раз превысить обычное давление, стабильно находящееся в системе.

Классификация гидроаккумуляторов выглядит точно так же – есть открытые и закрытые устройства. Отрицательные качества открытых баков свойственны и открытым гидроаккумуляторам. Сами по себе гидроаккумуляторы, как следует из их названия, содержат в себе запас жидкости, которую при необходимости можно запустить в систему.

Устройство гидроаккумуляторов

Главным рабочим элементом любого гидроаккумулятора является мембрана, а само устройство работает по следующему принципу:

В мембранной камере бака находится воздух, который при запуске насоса во время заполнения камеры водой уменьшается в объеме, то есть его давление увеличивается;

Созданное давление передается на реле, обеспечивающее запуск и отключение насоса;

Когда давление в системе становится избыточным, реле отключает насос, тем самым останавливая процесс повышения давления;

Вода в трубопроводе водоснабжения постепенно забирается, и давление стабилизируется, в результате чего реле автоматически запускает насос;

Нарушение герметичности трубопровода и сопутствующее ему постоянное снижение давление не позволит реле запустить насос заново, а при слишком высоком давлении насос будет отключаться.

При выборе гидроаккумулятора нужно отталкиваться в первую очередь от его объема. Дело в том, что этот показатель напрямую влияет на долговечность устройства – чем чаще приходится срабатывать мембране, тем раньше гидроаккумулятор выйдет из строя.

Как показывает практика, для водопровода, к которому подключено три водозаборных точки, вполне хватает одного гидроаккумулятора объемом 24 л, а для всех остальных случаев подойдет 50-литровый бак. Впрочем, лучше всего перед выбором бака рассчитать его объем, который зависит от количества сантехнических устройств, потребляющих воду. Читайте также: «Почему гудят водопроводные трубы – причины и способы устранения шума».

Расчет давления воды в трубах

Для расчета водопровода нужно знать, в чем измеряется давление воды в трубопроводе и какие используются обозначения. Максимальное и минимальное значение давления в баке обозначаются как Pmax и Pmin. Разность между этими величинами всегда имеет прямую зависимость от объема воды, которая поступает в систему из гидроаккумулятора. Высокое значение разности двух давлений говорит о том, что КПД бака достаточно высок, но при этом слишком большая разность создает вероятность прорыва мембраны.

Расчет максимального и минимального давления в трубах водоснабжения осуществляется в соответствии со следующими правилами:

Усилие в мембранной камере должно быть достаточным для подъема воды на максимальную высоту расположения труб в здании. Например, для системы высотой 10 м требуется давление, равное 1 бар. Чтобы насос запускался, к расчетной величине Pmin нужно прибавлять 0,2 бар, то есть в результате минимальное давление будет равняться 1,2 бар.

Чтобы достичь нормального водозабора, нужно измерить расстояние между расположением верхней водозаборной точки и гидроаккумулятором. С учетом перепада давления в кранах, который должен составлять не менее 0,5 бар, получается, что минимальное давление для системы высотой 10 м составляет 1,5 бар.

Максимальное давление высчитывается в зависимости от эксплуатационных показателей насоса, гидравлического сопротивления в трубах водоснабжения и стабильности электросети, которая также оказывает влияние на работу насоса.

Такая методика расчета не отличается простотой, но ее можно упростить. Достаточно знать, что разность давления в трубопроводе загородного дома должна находиться в пределах 1-1,2 бар. Если знать это правило, то рассчитать давление в трубопроводах водоснабжения становится очень просто – к минимальному значению прибавляется разность давлений (в рассматриваемом случае итоговое значение максимального давления составляет 2,7 бар).

Специалисты в области прокладки водопроводных сетей советуют при расчете максимального значения давления в системе учитывать мощность насоса, которая должна быть на 30% больше Pmax. То есть, достаточно подобрать насос, который обеспечит минимальный напор воды.

Чтобы измерить давление в трубах водоснабжения, используется обычный манометр. Измерения лучше всего проводить в динамике, когда вода движется по трубам. Для обеспечения корректности замеров стоит открыть хотя бы два крана до упора.

Если динамическое давление на протяжении суток серьезно меняется, то можно говорить о нарушении работы водопровода. Также нужно знать, что значения, полученные при измерении системы горячего водоснабжения, могут сильно отличаться от показаний водопровода, транспортирующего холодную воду.

Немаловажным является и погрешность устройств, используемых для проведения замеров. Достаточно хорошим является класс прибора 0,6, погрешность которого составляет 0,6%. Впрочем, для бытового использования вполне подойдет устройства класса 1,5.

Эксплуатация труб водоснабжения

Любой водопровод требует качественного и регулярного обслуживания. Первым делом система проверяется на герметичность. После устранения протечек, если таковые имеются, необходимо измерить давление в системе при помощи манометра. При замерах должно получиться значение, равное Pmin.

Если результат измерений на 10% ниже, чем минимальное расчетное значение давления, то нужно воспользоваться компрессором и увеличить давление до значения, необходимого для запуска насоса. Когда насос выключился, нужно снова измерить давление, но на этот раз его нужно сравнивать с Pmax при той же погрешности. Остается только открыть и закрыть кран, чтобы удостовериться в корректной работе системы водоснабжения.

Гидравлические удары в трубах водоснабжения

Вода, транспортируемая по трубам, имеет определенную инерцию, поэтому при резкой остановке жидкость начинает уплотняться в результате давления, оказываемого той частью воды, которая продолжает движение. В результате появляется сильная ударная волна, направленная в противоположную току воды сторону.

Для разных материалов скорость распространения ударной волны будет отличаться, но эта величина всегда достаточно опасна. Например, в том случае, если насос прекратил подачу воды в расположенный над ним резервуар, вода устремится вниз и тем самым создаст зону повышенного давления.

Эта зона рано или поздно все же достигнет резервуара, но отразится им в сторону насоса, который из-за гидравлического удара может начать работать в обратную сторону. Даже если установить обратный клапан, проблема все равно будет возникать – уплотненная вода все равно ударит в одну из слабых точек системы.

Чтобы такое явление не возникало, необходимо использовать обратный клапан, время срабатывания которого зависит от времени перемещения воды к резервуару и от него. Получится формула вида T = 2L/V, в которой L – расстояние между насосом и резервуаром, а V – скорость движения ударной волны.

Используя эту формулу и известные значения скорости распространения ударной волны, можно нивелировать воздействие гидроударов на систему водоснабжения. Для уменьшения скорости срабатывания обратных клапанов используются дополнительные клапаны-гасители, за счет которых и обеспечивается защита системы.

Заключение

Правильное давление в трубах водоснабжения – это один из важнейших параметров данной системы, напрямую влияющий на ее эффективность и долговечность. Рассчитывать давление в трубах водоснабжения в квартире и частном доме необходимо, чтобы снизить вероятность повреждения системы и последующего ремонта.

<br />

Давление воды в водопроводе — определение нормы + как повысить

В представлении обычных жильцов водопровод ассоциируется с системой труб, спрятанных в стенах или проложенных вдоль них, и кранов, при повороте которых начинает течь вода. Многие из рядовых обывателей даже не представляют всю сложность устройства этой сложной коммуникационной сети, имеющей ряд специфических особенностей, оказывающих влияние на состояние важных технических показателей при ее эксплуатации. Одним из главных параметров качественной работы системы считается давление воды в водопроводе, от величины которого зависит работоспособность сантехнического оборудования и комфортное проведение гигиенических процедур.

Недостаточный напор, проявляющийся в слабо текущей струйке воды из-под крана, показывает о недостаточном давлении в водопроводной сети. Особенно актуальна данная проблема для владельцев городских квартир, расположенных на верхних этажах, а также для собственников загородных коттеджей. При слабом напоре отказываются работать стиральные и посудомоечные машины, душевые кабины и ванны-джакузи. Жильцы, столкнувшиеся с проблемой недостаточного напора воды, хотели бы знать, как повысить давление в водопроводе раз и навсегда.

Монтаж приборов, обеспечивающих повышение давления в водопроводе до необходимого уровня, является эффективным средством борьбы с этой проблемой. Правда, перед тем, как использовать современное оборудование, необходимо убедиться, что трубопровод не засорен.

Проблема устраняется одним из двух способов:

установкой насосного аппарата, способствующего повышению давления;
модернизацией водопровода с помощью монтажа насосной станции и установкой накопительного бака.

Какой способ выбрать, каждый собственник квартиры решает индивидуально, исходя из преследуемых целей и объема воды, необходимого для покрытия всех бытовых нужд людей, проживающих совместно с ним.

Автономная водопроводная система загородного дома с насосной станцией, обеспечивающей достаточный напор воды в трубах

Какое давление в водопроводе является нормой?

За единицу измерения давления в водопроводной сети принято считать 1 бар или 1 атмосферу, которые из-за незначительных расхождений приравниваются друг к другу.

Один бар равен 1,0197 атмосфер (тех. параметр) или примерно 10 м водяного столба. Давление в городских водопроводных сетях регулируется требованиями строительных норм и правил, составляя на данный момент 4 атмосферы. Понять, какое давление в водопроводе существует на самом деле, можно лишь по измерительным приборам, которые устанавливаются для учета потребления воды. Согласно их показаниям, величина давления в водопроводе может находиться в диапазоне от 2,5-7,5 атмосфер.

Врезка насоса в водопроводную трубу для повышения уровня давления воды до оптимального значения

При достижении уровня давления в 6-7 атмосфер возможны сбои в работе сверхчувствительной сантехники, а также повреждения керамических вентилей и соединений в трубопроводе. Поэтому при покупке оборудования для последующего подключения к городской водопроводной сети необходимо выбирать модели с запасом прочности, позволяющим приборам выдержать гидроудары, то есть резкие скачки давления. Установленные смесители, краны, насосы, трубы должны выдерживать напор в 6 атмосфер, а в период ежегодной опрессовки системы – 10 атмосфер.

При каких значениях работает бытовая техника?

При покупке оборудования, необходимо поинтересоваться, какое давление воды в водопроводе будет достаточным для его нормальной работы. При поступлении воды под давлением в 2 атмосферы обеспечивается нормальная эксплуатация автоматической стиральной машины, а для ванны-джакузи этого будет маловато, так как данная сантехника требует напора в 4 атмосферы. При таких же показателях будет корректно работать оборудование, используемое для полива приусадебного участка со всеми насаждениями.

Важно заметить, что в частном доме необходимо обеспечить такой напор воды, чтобы можно было без проблем включать одновременно несколько точек водопотребления. Это обеспечивается при минимальном давлении, равном 1,5 бар.

Для обеспечения хорошего напора воды во всех водораспределительных точках устанавливают насос

Владельцам загородных коттеджей также важно решить вопрос обеспечения объектов водой для организации пожаротушения. Для таких строений достаточным будет напор, составляющий хотя бы 1,5 л/с.

Специфические особенности автономного водопровода

Главной особенностью автономно-эксплуатируемой системы водопровода, работающей от источника забора воды, независимого от центральных систем водоснабжения, является:

необходимость подъема жидкости из шахтного колодца или из скважины;
обеспечение хорошего напора в точках водоразбора, находящихся на любом этаже частного загородного дома, и на участке, в самых удаленных его точках.

Пользователи децентрализованной водопроводной сети напрямую зависят и от существующего напора, и от суточного расхода воды.

В процессе эксплуатации частной системы водопровода возможны два варианта стандартного развития ситуации, которые зависят от производительности (дебита) шахтного колодца или артезианской скважины:

дебит шахтных колодцев и артезианских скважин, имеющих слабый напор, а также безнапорных скважин не способен покрыть суточную потребность в воде семьи, состоящей из трех-четырех человек. Напор падает по причине периодического опустошения источника. Как поднять давление в водопроводе в этом случае? Какие технические средства задействовать при этом? Вопросы не праздные для обитателей загородного дома.
дебит напорной (артезианской) скважины значительно превышает необходимый расход воды в сутки, примерно составляющий 500 л. Насос, обладающий высокой производительностью, в таких условиях может создать предельно допустимый уровень давления, равный 6 атмосферам. Превышения давления способствует возникновению протечек в местах соединения, а также преждевременному износу сантехники.

При выборе насосного оборудования необходимо обращать внимание на его производительность, которая должна наиболее точно соответствовать дебиту скважины и планируемому расходу воды. Причем для ориентира берут суточный расход воды, характерный для летнего периода, являющегося самым напряженным интервалом по водопотреблению.

Встраиваемые в систему водопровода приборы позволяют контролировать уровень давления воды в трубах

Варианты повышения давления в водопроводе

Насос, врезку которого проводят прямо в трубу системы холодного водоснабжения непосредственно на входе общего водопровода в отдельную квартиру. Автономную сеть можно оборудовать дополнительными насосами, повышающими давление, произведя их установку перед точками разбора. Работа компактных насосов регулируется вручную или автоматически с помощью системы контроля, которой оснащены большинство моделей. Однако подобные насосы подходят лишь тем жильцам, которые думают над тем, как увеличить давление в водопроводе до минимального значения, составляющего 1,5 атм.

Более глобальные проблемы способна решить насосная станция, оборудованная накопительной емкостью, которая необходима в случае чередования низкого давления воды в сети с полным ее отсутствием в трубах. Накопительный бак или гидроаккумулятор обеспечивает наличие водных запасов, покрывающих суточную потребность в воде.

Обслуживать насосную станцию тяжелее, чем насос, врезанный в систему. Ей необходимо больше пространства. Бак нуждается в регулярной очистке. Монтаж большого гидроаккумулятора можно выполнить в подвале, на крыше или, вообще, зарыть в землю.

Насосная станция с накопительным баком позволяет обеспечить суточную потребность в воде жителей квартиры или загородного дома

Профессиональную консультацию по поводу того, как произвести повышение давления воды в водопроводе, обоснованную наличием точных расчетов производительности оборудования, внедряемого в систему, способны дать проектировщики фирм, занимающихся разработкой и монтажом автономных коммуникаций. Модернизировать сеть по готовому проекту могут и сантехники из ЖЭУ. При наличии опыта подобную работу способен выполнить и собственник квартиры или дома.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Давление воды в водопроводе частного дома и квартиры

Автор Монтажник На чтение 14 мин Просмотров 13к. Обновлено 27.12.2020

Один из важнейших показателей в сетях коммунального и индивидуального водоснабжения — водный напор, призванный обеспечить удобство пользователя санитарными приборами и функционирование бытовой техники, водонагревательного оборудования. Давление воды в водопроводе должно поддерживаться на определенном уровне, регламентированном нормативами в многоквартирных коммунальных домах (МКД) и устанавливаемом самостоятельно собственниками индивидуальных жилых домов.

Знание нормативов может быть полезно при отклонениях напорных характеристик от стандартизированных норм в жилых МКД, создающее проблемы при пользовании холодной и горячей водой. В этом случае при самостоятельном или с помощью специалистов замерах можно добиться официального принятия мер по нормализации установленных нормативными документами напорных параметров водоподачи, перерасчета коммунальных платежей.

Рис. 1 Манометры в бытовых автономных водопроводах

Что это и единицы измерения давления воды

Любая жидкость, обладая собственной массой и находясь в открытом резервуаре, действует на его поверхность с одинаковым усилием во все стороны, пропорционально своему весу и площади растекания. Данная закономерность в свойствах жидкостей впервые были замечена и проанализирована опытным путем Блезом Паскалем в 1653 г, поэтому единица измерения давления столба жидкости в статическом (неподвижном состоянии) на условном уровне также получила аналогичное наименование Паскаль.

Паскаль относят к международной системе измерений СИ и принимают равным давлению, которое оказывает сила в 1 Ньютон на площадь поверхности в один квадратный метр (1 Па = 1Н/м²).

Так как Паскаль по техническим меркам является слишком малой измерительной единицей (создает на поверхности усилие, равнозначное 1 кг вещества, рассыпанного по площади 1 квадратный метр), то в государственных стандартах и техдокументации пользователь чаще сталкивается со следующими более крупными единицами измерений:

Мегапаскаль (Мпа) — популярная техническая единица измерения давления, равная 10⁶ Па, приблизительно равна 100 м водяного столба и связана с атмосферой следующими соотношениями: 1 атм. = 0,1 МПа или 1 МПа = 10 атм. Мегапаскаль широко применяется в нормативных документах (госстандарты, санитарные нормы и правила) для указания технических характеристик рабочей среды, труб, арматуры, оборудования.

Метр водяного столба — величина на четыре порядка больше Паскаля (1,0197⋅10⁴ Па), наиболее удобная с практической точки зрения. Она показывает, на какую высоту может быть поднята вода температурой + 4 °С при приложении данного усилия. Метр водяного столба на порядок меньше одной атмосферы или бара, показатель часто используют в технических характеристиках водонасосного оборудования (погружные скважинные и колодезные электронасосы, поверхностные станции).

Потребитель при приобретении электронасоса в случае указания его напорных параметров в метрах, сразу имеет полное представление, на какую высоту агрегат может поднять воду из колодца или скважины. Также метрами водяного столба весьма удобно пользоваться при расчетах протяженности водоподающих магистралей, оставляя неизменной длину вертикальных участков и переводя расстояния горизонтальных отрезков в стандартное соотношение 1 к 10 при трубном внутреннем диаметре в 1 дюйм.

В техдокументации иногда указывают единицу гидростатического давления в миллиметрах водяного столба мм. вод. ст., редко используемую в практических областях гидротехники.

Рис. 2 Таблица взаимосвязи измерительных единиц

Атмосфера. Техническая (10,197⋅10⁴ Па) или физическая (9,8692⋅10⁴ Па) атмосфера показывают силу воздействия 1 кг воды (кгс) на площадь размером в квадратный сантиметр. Атмосфера используется практически во всех технических областях: нормативных документах, физических характеристиках гидравлического оборудования, арматуры, рабочей среды.

Бар — измерительная единица, ровно на 5 порядков меньше Паскаля, вместе с атмосферой широко применяются для указания гидравлических характеристик насосного, водонагревательного оборудования, различных типов арматуры и приборов автоматики.

Килограмм-сила на сантиметр квадратный (кгс/см²) — измерительная единица, присутствующая практически во всех санитарных нормах и правилах, а также в государственных стандартах, чаще других проставляется в таблицах.

Из приведенных значений измерительных единиц можно сделать вывод, что три из них — бары, атмосферы, и килограмм сила на кв. см. примерно равны между собой. Практически при любых упрощенных бытовых расчетах незначительную разницу в показаниях приведенных единиц можно не учитывать.

Высота водяного столба приблизительно в 10 раз меньше предыдущих перечисленных измерительных единиц, а один мегапаскаль наоборот, примерно в 10 раз больше.

Рис. 3 Нормативы из постановления РФ от 6 мая 2011 г N 354

Какое давление воды в водопроводе многоквартирного дома

В правительственном постановлении РФ от 6 мая 2011 г № 354, регламентирующем порядок предоставления коммунальных услуг гражданам, проживающих в МКД или использующих в них помещения для различных целей, оговорено максимальное и минимальное давление в магистрали горячего (ГВС) и холодного (ХВС) водоснабжения.

Общепринятым считается напор холодной воды в точке водозабора от 0,03 МПа (0,3 кгс/см², атм., бар) до 0,6 МПа (6 кгс/см², атм. бар).

Для водоразборных колонок, которыми могут пользоваться жильцы при отсутствии водопроводных коммуникаций, установлен минимальный напор в 0,1 Мпа (1 кгс/см²).

Для горячего водоснабжения существующие нормативы в водоразборной точке чуть ниже ХВС и находятся в границах от 0,03 Мпа (0,3 кгс/см²) до 0,45 Мпа (4,5 кгс/см²).

Приведенные нормативы распространяются на часы максимального забора утром с 7.00 до 9.00 и вечером с 19.00 до 22.00., то есть в то время, когда объемы потребления из магистрали имеют наивысший показатель.

Рис. 4 Нормы расхода на одного жильца домов квартирного типа по СНиП 2.04.01-85*

Свободный напор

Понятно, что давление во внутреннем квартирном водопроводе многоэтажек напрямую связано с его параметрами на входе, в СНиП 2.04.02-84 регламентированы его значения в наружных водоносных сетях, основные пункты документа:

Согласно нормативам, давление в городском водопроводе населенных пунктов с учетом максимальных объемов потребления для хозяйственных и питьевых нужд на входе в здания принимают минимум 10 м (1 атм.). При расчетах требуемого напора на входе многоэтажек к каждому этажу прибавляют по 4 м.
Если имеется возможность регулировки давления в магистральной сети на входе в здание, то допустимо принимать его добавление на каждый этаж по 3 м. Здания при этом должно быть оснащено резервуарами для хранения водных запасов.
Если к наружным водопроводным сетям подключены здания разной этажности или построенные на возвышенностях, допустимо устанавливать местное насосное оборудование для увеличения напора в многоэтажках и сооружениях, возведенных на высотах.
Так как водоразборные колонки подключены к наружным водоносным сетям и находятся на высоте домовых вводов, размещенных на уровне земли, минимальный напор в них принимают равным 10 м.
Предельный показатель входного напора в здания для водоподающих сетей хозяйственного и питьевого назначения не должен быть выше 60 м.
Если к наружной водопроводной сети с давлением в трубах 60 м подключают отдельные здания или районы, для компенсации избыточного напора используют регуляторы или систему водоподачи разбивают на зоны.
Помимо водоподающих сетей для хозяйственно-бытовых нужд и питьевого назначения, в населенных пунктах прокладывают противопожарные линии низкого и высокого давления.
Для противопожарных трубопроводов низкого давления принимают напор не менее 10 м. Если ветви хозяйственно-питьевого и противопожарного назначения объединяют, максимальный уровень напора не должен быть выше 60 м.

Рис. 5 Схемы водозабора из колодца и скважины

Статья по теме:
Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором. В отдельной статье даются схемы подключения гидроаккумулятора, рассказывается про монтаж водоснабжения из скважины с погружным и поверхностным насосом.

Давление в системе водоснабжения частного дома

Загородные жилые дома коттеджного типа могут подключаться как к централизованным магистралям подачи горячей и холодной воды, так и к линии автономного водоснабжения.

Обычно емкостями для водозабора хозяйственно-питьевой воды при индивидуальном водоснабжении являются колодезные и скважинные источники, из которых водные ресурсы направляются в дом.

Наиболее распространенная схема водоподачи реализуется при помощи погружных электронасосов или поверхностных насосных станций, которые из колодезного или скважинного источника отправляют воду по ПНД трубам в здания. При этом вода постоянно находится во внутреннем водопроводе, а насос автоматически отключается, если водные ресурсы не используются и включается при водопотреблении.

Иногда при автономном водоснабжении возникают ситуации, когда дебит скважинного или колодезного источника невелик и он не может обеспечить водозабор в нужных объемах в течении длительного времени. В этой ситуации выходом служит использование накопительной емкости, которую устанавливают как можно выше (на верхнем этаже или чердаке здания) и наполняют водой при помощи электронасоса.

Рис. 6 Схема и вид водоснабжения с гидроаккумулятором

Основное оборудование для автономного водоснабжения

Стандартная система автономного водоснабжения включает в себя водоподающий агрегат (погружной или поверхностный электронасос), реле давления и при необходимости сухого хода, гидроаккумулятор, манометр. При водозаборе насос наполняет водой внутренний трубопровод и расширительный бак, а гидрореле в водопроводной сети является основным прибором автоматики. Оно отключает подачу питания на насосный агрегат при достижении в линии определенного напора.

Верхняя и нижняя граница включения и отключения электронасоса устанавливаются вручную при настройке реле, каждый из предлагаемых на рынке приборов имеет свой диапазон и пограничные значения давлений.

Оптимальное давление при типовой схеме водоподачи

Стандартное реле для работы в водоподающей системе одноэтажного дома рассчитано на рабочее давление в водопроводной сети примерно от 1,5 до 3 бар (в популярные модели реле включены заводские настройки рабочего диапазона от 1,4 до 2,8 бар). Стоит отметить, что показатель в 3 бара примерно равен среднему значению между установленными нормативами для многоквартирных домов показателей от 0,3 до 6 атм.

Рис. 7 Схема водоснабжения с водозабором из скважины с накопительным баком

Если индивидуальный дом имеет высоту в два и более этажей, по аналогии с напорными показателями многоэтажного дома к каждому этажу добавляют по 0,5 бар. Учитывая, что внутренний водопровод индивидуального жилого дома имеет намного большую протяженность, чем в городских квартирах, и соответственно в нем выше гидропотери, показатель в 0,5 бар иногда увеличивают до 1.

То есть на входе внутреннего трубопровода ХВС в частный дом при наиболее часто встречающийся высоте в два — три этажа вполне может быть установлено реле с порогом срабатывания примерно от 3,5 до 5 бар и соответственно напор на наружном вводе может доходить до 50 м.

Норма давления при использовании накопительной емкости Накопительный резервуар, размещенный на верхнем этаже или чердаке загородного дома, создает напор, равный высоте его нахождения над уровнем земли. Водный объем для наполнения емкости обеспечивают погружной электронасос или насосная станция с забором из колодца или скважины.

Если в двухэтажном доме расстояние между подвалом и чердаком может достигать 10 м, что равнозначно давлению в 1 бар и вполне достаточно для работы самотечной системы отопления, то в случае потребления воды сантехприборами и водонагревательным оборудованием этой величины может не хватить для их нормального функционирования. Собственнику придется принимать меры по повышению гидронапора, обычно для этих целей в трубопроводный контур встраивают специальный повысительный электронасос.

Рис. 8 Зависимость срока службы полипропиленовых труб от их температурных и напорных параметров

Возможно будет полезным почитать про охранную зону водопровода

Разновидности давлений трубопроводов

Любой пользователь, самостоятельно занимающийся водоснабжением, нередко сталкивается с различными терминами, определяющими давление в водопроводе, основные из них (по ГОСТ 356-80 (СТ СЭВ 253-76):

Номинальное PN. Приобретая на строительном рынке трубы для монтажа водопровода, часто сталкиваются с указанием срока их службы, у изделий из различных материалов он разный и колеблется в диапазоне от 20 лет для сталей и 50 лет для полимеров.

Пользователю следует знать, что показатель PN означает, что труба при данном наибольшем избыточном напоре может функционировать указанный эксплуатационный срок при единственном условии — температура рабочей среды не должна превышать порога в + 20 °С.

Рабочее Рр. Известно, что при повышении температуры транспортируемой среды, эксплуатационный срок любых трубопроводов снижается. В контуре отопления температура теплоносителя обычно не выходит за границы диапазона 50 — 70 °С для радиаторов и 35 — 50 °С для теплых полов, то есть номинальный PN для этих труб не актуален.

Поэтому для трубопроводов дополнительно устанавливают рабочее давление в системе водоснабжения, равное наибольшего избыточному, при котором труба может функционировать отведенный ей срок службы в заданном эксплуатационном режиме. Обычно Рр рассчитывается при подаче рабочей среды определенной температуры (обычно выше + 20 °С) или отличных от нейтральных водных ее физико-химических характеристиках.

Пробное Рпр. Указывает избыточное нормативное давление, которое устанавливают при проведении гидравлических испытаний трубопроводов и арматуры на прочность и герметичность соединений в стандартизированном диапазоне температур от + 5 до + 70 °С.

Рис. 9 Редуктор и его конструктивное устройство

Статья по теме:
Регулятор давления воды в системе водоснабжения — виды и конструкции, монтаж. В отдельной статье подробно рассказываем про специальные регуляторы давления, которые устанавливаются в системе водоснабжения нормализуя, при этом, давление воды. Почитайте, возможно, будет интересно.

Как уменьшить давление

С проблемой высокого давления обычно сталкиваются жильцы нижних этажей многоэтажек, где для обеспечения нужного диапазона 0,3 — 6 атм. вверху приходится подавать воду с повышенным напором снизу. Чрезмерный напор в контуре приводит к ускоренному износу трубопроводной арматуры, неудобствам при пользовании смесительными приборами и санитарной техникой (повышенный шум в кранах).

Проблема в МКД решается довольно просто — чтобы снизить давление, вентилями на входе в квартиру от стояков ХВС или ГВС уменьшают сечение проходного канала.

Если в системе наблюдаются резкие перепады давления, для его снижения или стабилизации можно использовать редуктор. На приборе имеется регулятор, позволяющий понизить давление, выставив предельно допустимый напор на входе в квартиру (к примеру, показания в 2 или 3 атм.), пороговое значение которого не может быть превышено.

В автономном водоснабжении загородных домов проблема слишком высокого напора решается на этапе монтажа — на гидрореле подкручивают регулировочный винт, который понижает верхний порог его срабатывания.

Рис. 10 Повысительные насосы повышающие давление воды в водопроводе и их использование

Как повысить напор

В квартире или доме коттеджного типа напор в трубопроводе можно повысить единственным способом — установкой в магистраль специального повысительного насоса.

Агрегат своими лопастями рабочего колеса будет проталкивать воду по трубам с повышенной скоростью, создавая при этом в магистрали повышенное давление.

В многоэтажках МКД может возникнуть ситуация, когда применение повысительного электронасоса в квартире приведет к откачиванию воды из стояков потребителей вышерасположенных или нижних этажей. Чтобы избежать жалоб от соседей и возможных неприятностей один из вариантов — установить в квартире накопительную емкость. В нее монтируют поплавковый выключатель, имеющий внутри связанный с рычагом автоматический запорный клапан и подсоединяют входной патрубок к водопроводу. После наполнения резервуара водой поплавок поднимается и перекрывает водоподачу (принцип работы аналогичен системе наполнения унитазов).

Так как накопительная емкость не всегда может обеспечить требуемый напор в квартире, в линию дополнительно монтируют повысительный насос, автоматически включающийся при напоре в трубопроводе 0,2 или 0,3 бара.

Рис. 11 Замер напора в квартире

Нормы давлений для работы сантехники и оборудования и способы его определения

Стоит отметить, что нижний порог напора воды в трубопроводах в 0,3 бара был выбран не случайно — подавляющее большинство сантехнических приборов нормально функционируют при данных параметрах.

Если устанавливается водонагревательное оборудование (электрические бойлеры, газовые колонки, котлы на различных типах топлива) нормативы рабочего давления на их входе бывает намного выше установленного минимального предела в 0,3 бара, показатель может доходить до 1 бара.

Для агрегатов нагрева воды, размещаемых в индивидуальных домах, это не играет большой роли — необходимый напор устанавливают самостоятельно на реле давления. При использовании водонагревательного оборудования в квартирах следует быть внимательным и перед установкой изучить технические характеристики в отношении рабочего давления воды на входе прибора.

При измерении давления в магистрали обычно используют манометр, но так прибор имеется не у каждого пользователя и для его правильного подключения к трубопроводу требуются специальные фитинги, рабочее давление в трубах водоснабжения некоторые потребители пытаются определить другими методами.

Рис. 12 Таблица замеров с банкой

Самый простой и общеизвестный способ узнать, какое давление в водопроводе — подсчитать время наполнения водой трехлитровой банки. Из таблицы на рис. 12 видно, что если временной интервал заполнения трехлитровой банки превышает 8 секунд, то в водопроводе напор меньше нижнего порога в 0,3 бара.

Стоит отметить, что данный способ замеров (в большей степени некорректные данные из приведенной таблицы) является абсолютно необъективным, так как само давление не имеет линейной связи с расходом. Если наполнять банку из смесителя — он имеет узкий проходной канал и эксперимент с банкой покажет по таблице пониженное значение давления.

Приведенные табличные данные стоит увеличивать примерно в 10 раз — фактически при измерениях специалистами ЖЭС на выходе стояка показаниям манометра в 1,3 бар соответствует наполнение банки за 20 секунд.

Если исходить из санитарных норм расхода, приведенных в таблице рис. 13, трехлитровая банка из крана должна наполняться за 30 секунд при напоре в системе 0,2 бара и минимальном внутреннем диаметре подводки в 10 мм. Это значение выше в 3 раза табличных данных из рис. 12, но также не является корректным.

Так что самый объективный способ определения давления в квартире — измерение его при помощи манометра на входном вентиле от стояков горячего или холодного водоснабжения.

Рис. 13 Расходы и свободные напоры санитарных приборов по СНиП 2.04.01-85*

Поддержание рабочего значения давления воды в системе водоснабжения многоквартирного или индивидуального дома является одной из основных задач соответственно коммунальных служб или собственника. Для точного определения его параметров в случае предъявления претензий в жилищно-коммунальные службы или регулировки порогов срабатывания системы индивидуального водоснабжения, используют только манометр.

минимальное и оптимальное, как повысить

Эффективность работы системы водоснабжения определяет давление воды в водопроводе. Есть давление и напор – система работает, нет – не работает или работает не эффективно. А последнее, скорее всего не устроит даже самого непривередливого домовладельца.

Поэтому в данной статье мы рассмотрим и величину давления в водопроводе — для нормальной работы бытовых приборов, минимального и максимального, и способы повышения или понижения напора в системе, и сопутствующие вопросы. Надеемся, что эта информация поможет вам в спорах с коммунальщиками или в попытках оптимизировать работу водопровода своими силами.

Давление воды в водопроводе

Какое давление в водопроводной сети является нормой?

Единица измерения «водопроводного давления» — 1 бар. Он равен примерно одной атмосфере (точнее 1,0197 атмосферы, но это несущественно). Такое давление соответствует весы столба воды высотой 10 метров.

В городской сети на внутренние стенки трубопровода «давит» 40-метровый столб воды или 4 бара, в общепринятой системе измерения.

Сбои в системе водоснабжения

Такого давления вполне достаточно для обслуживания потребителей даже на самом верхнем этаже многоэтажки. Но, к большому сожалению, давление не относится к стабильным характеристикам системы водоснабжения. И нормальное давление воды в водопроводе – 4 бара – встречается не так уж и часто. Поскольку в типовой системе давление колеблется в пределах от 2,5 до 7,5 бар, в пиковые показатели доходят и до 10 бар.

Причем повышение давления в водопроводе, в большинстве случаев, приводит к сбоям в системе водоснабжения. Причем некоторые приборы (керамические вентили, резьбовые муфты и так далее) испытывают затруднения при давлении 6,5 бар. А 10 атмосфер способны выдержать лишь сварные соединения и особые фитинги (промышленного типа, с конической резьбой или пресс гильзой).

Однако недостаточное давление приводит к не меньшим затруднениям и сбоям в работе водовода. Ведь некоторые бытовые и сантехнические приборы «стартуют» только при определенном давлении на входящем патрубке. Например, джакузи можно «запустить» при давлении от 4 бар, а стиральная машинка-автомат включается при давлении не менее 2 бар. И даже душем можно пользоваться только в том случае, если давление в системе будет не ниже 1,5 бар.

Именно поэтому, общепризнанное оптимальное давление в системах бытового водоснабжения равняется 4 бар. При такой «нагрузке» практически отсутствует риск разрушения фитингов и узлов запорно-регулирующей арматуры. И, в то же время, 4 бар вполне достаточно для «запуска» самых привередливых бытовых приборов и сантехнического оборудования.

Максимальное и минимальное давление воды в водопроводе автономного типа

Автономный водопровод работает не на общих стандартах, а по велению своего владельца. В такой системе можно выставить любое давление – от тривиальной одной атмосферы, когда вода идет по трубам практически самотеком, до четырех, а то и шести бар, необходимых для автоматического полива удаленного газона.

Автономный водопровод

И какое давление в водопроводе будет оптимальным, в данном случае, решает владелец дома, который и будет оплачивать ремонт фитингов и запорно-регулирующей арматуры или страдать от отсутствия возможности принять ванну, в то время, когда работает система автоматического полива.

Поэтому большая часть загородных домовладений оборудуют автономными системами с напором от 1,5 литра/секунду. И минимальное давление в «частном» водопроводе не может быть меньше 1,5 бар. В ином случае домовладелец не сможет воспользоваться двумя сантехническими приборами одновременно.

Ну а максимальное давление в автономной системе зависит от двух факторов – дебета источника (скважины или колодца) и производительности насоса. Если источник может сгенерировать более 0,5 м3 воды в сутки, а насос перекачать весь этот объем с достаточно высоким напором (более 1,5 литров в секунду), то давление системе можно поднять до критических 6 бар.

Но в большинстве случаев владельцы автономных скважин озабочены не ограничением напора, а вопросом: «Как повысить давление в водопроводе?» Ведь существенным дебетом обладают только артезианские скважины, да и то далеко не все. А большая часть источников на наших участках относится к слабонапорному, а то и безнапорному типу. И дебета таких скважин едва хватает на семью из 3-4 человек.

Поэтому большинство владельцев автономных источников водоснабжения знакомы с проблемой недостаточного давления в системе не понаслышке. И далее по тексту мы рассмотрим пути решения этой проблемы.

Как повысить давление в водопроводе?

Технически повышение давления в водопроводе реализуется путем интеграции в систему накопительного бака или установки в водовод нагнетательного насоса. Причем оба варианта сулят различные преимущества и демонстрируют некоторые недоставки. Поэтому далее мы будем рассматривать эти способы повышения давления в водопроводе отдельно друг от друга.

Повышение давления с помощью насоса

Данный способ повышения давления годится и для квартир, оборудованных центральным водопроводом, и для частных домов, «запитанных» на автономную скважину.

Насос для повышения давления

Причем в автономную систему дополнительный насос монтируют в систему лишь в том случае, если основной источник давления не может обеспечить приемлемого напора. То есть, когда скважина расположена далеко от дома или, когда мощности основного насоса не хватает для подачи воды на второй этаж.

Обычно второй насос монтируют на входе в домашнюю разводку – перед главным коллектором или первым тройником (крестовиной). Причем нужно понимать, что за насосом создается ощутимое разряжение, а сам агрегат качает сильно насыщенную воздухом воду. Поэтому в качестве насоса обычно используется вибрационный агрегат, малочувствительный к высокому содержанию воздуха в прокачиваемой среде.

Правда, правила хорошего тона не одобряют практику использования насосов в многоквартирных домах. Ведь в этом случае владелец «прокаченного» водопровода попросту вредит своим соседям.

Повышение давления с помощью станции с накопительным баком

Станция с накопительным баком функционирует по несколько иному принципу. Насос закачивает жидкость в накопительную часть (бак или гидроаккумулятор) агрегата. Причем накопитель функционирует под постоянным давлением в 1,5-2 бара. То есть, вода закачивается в бак до тех пор, пока на выходе не появятся желаемые 1,5-2 бара (в случае с аккумулятором давление может быть намного больше). После чего насос отключается.

Повышение давления с помощью насосной станции с накопительным баком

Водопровод запитан на накопитель (бак или аккумулятор) и расходует воду, подаваемую под строго контролируемым (особым датчиком) давлением. Как правило, этот датчик включает насос при падении давления в накопителе до отметки 1,5 бара и выключает при возрастании давления до 5 бар.

Именно так и работает любая насосная станция, монтируемая в точке сопряжения внешней и внутренней ветви домашнего водопровода. Причем насос в станции может быть и вибрационного и центробежного типа, а в качестве нагнетателя давления в накопителе, используется встроенный или выносной эжектор – узел, создающий разряжение в трубе.

Сфера применения насосных станций – это автономные системы водоснабжения. Для повышения давления в «квартирном» трубопроводе такие устройства не используются, в силу особенностей конструкции и очень шумной работы.

нормативы, единица измерения, расчет и регулирование

На чтение 7 мин Просмотров 743 Опубликовано 07.03.2019 Обновлено 05.03.2019

Рабочее давление в системе водоснабжения выполняет непростую задачу. От эффективности напора зависит работоспособность многих бытовых приборов. В душе высокий показатель наиболее важен, в противном случае вода просто будет сочиться из лейки, не имея возможности подняться по стояку.

Давление в городском и частном трубопроводе

По ГОСТу давление в водопроводной сети должно составлять 4 бар

Оптимизация давления в городском водопроводе невозможна, кроме того, точных сведений о силе напора на данный момент не предоставляют. Если магистраль соответствует установленному ГОСТу, давление будет составлять 4 бар. Однако этот показатель часто снижается до отметки 2,5-2,7 бар. Поэтому, расход воды может быть минимальным.

В частном (автономном) водопроводе напор воды высчитывается индивидуально. Это зависит от типа выбранной сантехники, а также показателя сопротивления при прохождении ресурса по трубам из источника. Огромную роль несет выбранное насосное оборудование. Оптимальным показателем в частном секторе является давление 1,5-2 бар. Проверить это можно манометром.

Нормативные требования

Измерения давления воды в многоквартирных домах и в частном секторе практически не имеют различий. У каждой разновидности трубопровода есть свой предел. Например, нормальный показатель соответствует 1 бар, то есть 1,0197 Атмосфер.

В коммуникационных водомагистральных сетях превышение 4 бар недопустимо. Они способны поставлять воду на высоту стояков до 10 метров. С такими данными напор воды будет одинаковым на всех этажах. Тем не менее, столь высокое давление бывает в редких случаях. Типовая водопроводная конструкция имеет отметку 2,5-7,5 бар, причем последнее считается высоким для обычного водопровода для частных и многоквартирных домов.

Если в городском трубопроводе отметка превышает 6,5 бар, это может вывести из строя ряд электроприборов: стиральную машину, бойлер, посудомойку. Величину до 10 бар используют только в промышленных трубопроводах, имеющих шовные и резьбовые соединения.

Если в доме установлено джакузи, ему достаточно показателя силы напора для горячего водоснабжения 4 бар. Стиральная машина и душ будут работать при стабильном давлении на отметке 1,5 бар. Таким образом, одинаковым нормативом для городского и частного водоснабжения является показатель давления 4 бар. При первичном проведении водопровода необходимо узнавать, какими именно будут показатели.

Единица измерения давления

Когда владелец дома или квартиры замечает, что бытовая техника не справляется со своими задачами, подозрение падает на некачественную подачу воды. Приходится выполнять измерения, для чего необходимо точно знать единицу, по которой определяется сила напора в водопроводных системах. Могут использоваться разные единицы измерения давления воды в водопроводе.

Величина водяного столба, которую определяют для ведения гидравлических расчетов. Она соответствует гидростатическому давлению при столбе размером 1 мм и при одновременном показателе температуры 4 градуса.
Бар. Его значение приравнивается к одной атмосфере либо заменяется на подъем 10 метров водяного столба. В таком случае, бесперебойная работа посудомоечной машины будет осуществляться только при показателе давления не менее 2 бар. Это можно рассчитать по специальной формуле. Повышать или понижать его допустимо в крайних случаях.
Техническая атмосфера. Определяется при помощи значения Мирового океана. Например, 1 атмосфера полностью соответствует давлению в момент наложения силы, равной 1 кг на площадь 1 кв.см.
Паскаль. Его величина подразумевает 1 Ньютон, умноженный на 1 кв.м. Такая единица относится к международным системам, поэтому применяется в нашей стране реже.
PSI, фунт на дюйм квадратный. Одна единица PSI соответствует постоянной величине 6894,75729 Па, можно посчитать в мПа. Чаще применяется на автомобильных манометрах, но иногда и на устройствах определения водопроводного давления.

СНиП указывает, что максимальный показатель давления должен быть не более 6 атмосфер, в то время как нижний предел соответствовать 0,2 атмосфер и более. Убедиться в этом поможет таблица стандартов, которую предоставляет каждый поставщик.

Если давление соответствует нормативным требованиям, водой можно обеспечить всех без исключения жителей в многоэтажках.

Расчет давления воды

Давление в зависимости от диаметра трубы

Если на трубе, входящей в дом или квартиру, имеется установленный манометр, давление будет измеряться автоматически без ручных расчетов. В противном случае придется вычислить эту величину. На эту процедуру уходит не более пяти минут. Сколько будет показатель, можно понять без расчетов. Подготовьте набор инструментов:

съемный манометр;
шланг, имеющий аналогичный диаметр, как на трубе;
штуцер с резьбовым соединением размером ½ дюйма;
сантехнический скотч и хомут.

На одну сторону шланга закрепляют манометр при помощи хомута, в противоположное отверстие вставляют штуцер и фиксируют аналогичным образом. Душевую лейку снимают, вставляют на ее место штуцер и несколько раз переключают воду: душ-кран. Это поможет выгнать накопившийся воздух. Если появляются подтеки в местах соединения, необходимо их устранить путем приматывания сантехнического скотча. После этого на манометре стрелка покажет уровень давления в трубопроводе.

Способы повышения и понижения давления трубопроводе

Насос для повышения давления воды

Несоответствие нормам давления в трубопроводе часто приводит к неприятностям, поэтому приходится устранить эту проблему собственными руками, если такую услугу не предоставляет водоканал. Существует несколько способов, которые помогают увеличивать и при надобности уменьшать водяное давление в магистрали.

Варианты повышения давления в автономном и квартирном трубопроводе

Существует два способа поднять давление и пользоваться водой в свое удовольствие без перепадов напора. Для таких целей жители могут создавать специальные условия: устанавливать квартирные насосы или насосные станции.

Обыкновенный насос. Монтаж осуществляется на трубу водоснабжения в домах или квартирах в той точке, где происходит забор ресурса — недалеко от крана или душевой лейки. Таким устройством можно пользоваться, если нужно повысить давление показателя до 1,5 бар. Оборудование легко обслуживается и не требует дополнительных составляющих. Для повышения показателей необходим подбор более серьёзного устройства.
Насосная станция. Больше подходит для владельцев частных домов с автономным водоснабжением. Для работы такой конструкции необходимо иметь дополнительное пространство, так как насосная станция устанавливается в комплексе с накопительным резервуаром. Для таких целей подходит подвальное помещение. Благодаря наличию расширительного бака даже при отключении централизованного холодного водообеспечения давление будет поддерживаться и владельцу хватит ресурса на сутки.

Любой насос в системе имеет встроенные датчики и механизмы контроля, которые запускают/отключают устройство в случае понижения оптимального показателя давления или его повышения. Таким образом получается уменьшить или увеличить показатели.

Методы понижения давления в водопроводе

Чтобы понизить давление воды в водопроводной сети, потребуется установка редуктора в магистраль в том месте, где труба заходит в дом или квартиру. Такой механизм представляет собой небольшую конструкцию с двумя резьбовыми соединениями. Они отлично защищают бытовую технику от гидроудара и снижают нагрузку на домашний трубопровод в целом.

Принцип работы регулятора заключается в выравнивании силы диафрагмы и удерживающей пружины. Как только происходит водозабор, давление падает, поэтому действие пружины усиливается. При этом отверстие открывается до стабилизации давления в трубопроводе. Соответственно, если будет скакать давление, это не повлияет на открытие и закрытие встроенного клапана, поэтому пользователь будет получать ресурс стабильным напором.

Причины слабого давления в трубах

Зарегистрирован ряд случаев, по причине которых может снижаться напор воды в любом из типов трубопровода.

Наличие крупного засора в сечении трубопровода, наросль ила и других отложений. Со временем просвет патрубков уменьшается, соответственно и давление может падать.
Авария на насосной станции. При неправильно работающем оборудовании могут возникнуть некоторые проблемы с темпами поставки воды в дома. Это может сопровождаться снижением напора либо полным его отсутствием на протяжении длительного времени.
Отсутствует электричество. Насосная станция работает от электросети, поэтому при ее отключении возникает снижение подачи воды в многоквартирные и частные дома.
Образование утечки. Если в магистрали, подходящей к дому, наблюдается потеря ресурса, это существенно сказывается на давлении. При таких обстоятельствах напор снижается, и вода может течь тонкой струйкой.
Повышенный водозабор. Такую проблему наблюдают поздней весной, летом и осенью. Большая часть населения ведет огородничество, делает заготовки на зиму. У многих плоды растут прямо на придомовом участке даже в многоэтажных жилых массивах.

Жителям остается только терпеть перебои в подаче воды. В лучшем случае можно составить коллективное письмо в организацию, которая предоставляет услуги по водоснабжению. Обязательным условием при этом является требование регулярно измерять давления воды в трубопроводе.

»Транспортировка природного газа NaturalGas.org

Транспортировка природного газа

Для эффективного и действенного перемещения природного газа из регионов добычи в регионы потребления требуется разветвленная и продуманная транспортная система. Во многих случаях природный газ, добываемый из конкретной скважины, должен пройти большое расстояние, чтобы достичь точки использования. Система транспортировки природного газа состоит из сложной сети трубопроводов, предназначенных для быстрой и эффективной транспортировки природного газа от места его происхождения в районы с высоким спросом на природный газ.Транспортировка природного газа тесно связана с его хранением: если транспортируемый природный газ не потребуется немедленно, его можно поместить в хранилища, когда он понадобится.

На маршруте транспортировки есть три основных типа трубопроводов: система сбора, система межгосударственных трубопроводов и система распределения. Система сбора состоит из трубопроводов низкого давления и небольшого диаметра, по которым неочищенный природный газ транспортируется от устья скважины к перерабатывающему заводу.Если природный газ из конкретной скважины имеет высокое содержание серы и диоксида углерода (высокосернистый газ), необходимо установить специальный трубопровод для сбора высокосернистого газа. Кислый газ является коррозионным, поэтому его транспортировка от устья скважины к очистительной установке должна производиться осторожно. Обзор обработки и переработки природного газа.

Трубопроводы можно охарактеризовать как межгосударственные и внутригосударственные. Межгосударственные трубопроводы аналогичны межгосударственным магистралям: они транспортируют природный газ через государственные границы, а в некоторых случаях — через всю страну.С другой стороны, внутригосударственные трубопроводы транспортируют природный газ в пределах определенного государства. В этом разделе будут рассмотрены только основные сведения о межгосударственных газопроводах, однако обсуждаемые технические и эксплуатационные детали по существу одинаковы для внутригосударственных трубопроводов.

Межгосударственные газопроводы

Источник: Национальная лаборатория энергетических технологий, DOE

Сеть межгосударственных газопроводов транспортирует переработанный природный газ с перерабатывающих заводов в добывающих регионах в районы с высокими потребностями в природном газе, особенно в большие густонаселенные городские районы.Как видно, трубопроводная сеть простирается по всей стране.
Межгосударственные трубопроводы — это «магистрали» транспортировки природного газа. Природный газ, который транспортируется по межгосударственным трубопроводам, движется по трубопроводу под высоким давлением, от 200 до 1500 фунтов на квадратный дюйм (psi). Это позволяет сократить объем транспортируемого природного газа (до 600 раз), а также объем транспортировки природного газа по трубопроводу.

В этом разделе будут рассмотрены компоненты системы межгосударственных трубопроводов, строительство трубопроводов, а также проверка и безопасность трубопроводов.Для получения дополнительной информации о межгосударственных газопроводах в целом щелкните здесь, чтобы посетить веб-сайт Межгосударственной газовой ассоциации Америки.

Компоненты трубопровода

Межгосударственные трубопроводы состоят из ряда компонентов, которые обеспечивают эффективность и надежность системы, которая доставляет такой важный источник энергии круглый год, двадцать четыре часа в сутки, и включает в себя ряд различных компонентов.

Трубопроводы передачи

Трубы в пути

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Передаточные трубы могут иметь диаметр от 6 до 48 дюймов, в зависимости от их функции.Некоторые компоненты трубных секций могут даже состоять из труб небольшого диаметра, всего 0,5 дюйма в диаметре. Однако эта труба небольшого диаметра обычно используется только в системах сбора и распределения. Магистральные трубопроводы, являющиеся основным трубопроводом в данной системе, обычно имеют диаметр от 16 до 48 дюймов. Боковые трубопроводы, по которым природный газ подается в магистраль или из нее, обычно имеют диаметр от 6 до 16 дюймов. Диаметр большинства крупных межгосударственных трубопроводов составляет от 24 до 36 дюймов.Сам трубопровод, обычно называемый «трубопроводом», состоит из прочного материала из углеродистой стали, спроектированного в соответствии со стандартами, установленными Американским институтом нефти (API). Напротив, некоторые распределительные трубы изготовлены из высокотехнологичного пластика из-за необходимости гибкости, универсальности и простоты замены.

Магистральные трубопроводы производятся на сталелитейных заводах, которые иногда специализируются на производстве только трубопроводов. Существует два различных способа производства: один для труб малого диаметра, а другой — для труб большого диаметра.Для труб большого диаметра, от 20 до 42 дюймов, трубы производятся из листов металла, которые складываются в форму трубы, а концы свариваются вместе, образуя отрезок трубы. С другой стороны, трубы малого диаметра могут изготавливаться без швов. При этом металлический стержень нагревается до очень высоких температур, а затем делается отверстие в середине стержня для получения полой трубы. В любом случае труба проверяется перед отправкой с сталелитейного завода, чтобы убедиться, что она соответствует стандартам давления и прочности для транспортировки природного газа.

Труба

Line также покрыта специальным покрытием, предотвращающим коррозию после помещения в землю. Покрытие предназначено для защиты трубы от влаги, вызывающей коррозию и ржавчину. Есть несколько различных техник нанесения покрытия. Раньше трубопроводы покрывали специальной каменноугольной эмалью. Сегодня трубы часто защищают так называемой эпоксидной смолой, которая придает трубе заметный голубой цвет. Кроме того, часто используется катодная защита; это метод пропускания электрического тока через трубу для предотвращения коррозии и ржавчины.

Компрессорные станции

Как уже упоминалось, природный газ находится под высоким давлением, поскольку он проходит через межгосударственный трубопровод. Для обеспечения того, чтобы природный газ, протекающий по любому трубопроводу, оставался под давлением, необходимо периодически производить сжатие этого природного газа вдоль трубы. Это достигается с помощью компрессорных станций, которые обычно размещаются с интервалами от 40 до 100 миль вдоль трубопровода. Природный газ поступает на компрессорную станцию, где сжимается турбиной, двигателем или двигателем.

A Компрессорная станция

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Турбинные компрессоры получают энергию за счет использования небольшой доли природного газа, который они сжимают. Сама турбина служит для работы центробежного компрессора, который содержит тип вентилятора, который сжимает и перекачивает природный газ по трубопроводу. Некоторые компрессорные станции управляются с помощью электродвигателя, который вращает центробежный компрессор того же типа.Этот тип сжатия не требует использования природного газа из трубы, но требует наличия поблизости надежного источника электроэнергии. Поршневые двигатели, работающие на природном газе, также используются для питания некоторых компрессорных станций. Эти двигатели напоминают очень большой автомобильный двигатель и работают на природном газе, поступающем из трубопровода. Сгорание природного газа приводит в действие поршни снаружи двигателя, которые служат для сжатия природного газа.

Помимо сжатия природного газа, компрессорные станции также обычно содержат какой-либо тип сепаратора жидкости, очень похожий на те, которые используются для осушки природного газа во время его обработки.Обычно эти сепараторы состоят из скрубберов и фильтров, которые улавливают любые жидкости или другие нежелательные частицы из природного газа в трубопроводе. Хотя природный газ в трубопроводах считается «сухим» газом, нередко определенное количество воды и углеводородов конденсируется из газового потока во время транспортировки. Сепараторы жидкости на компрессорных станциях обеспечивают максимальную чистоту природного газа в трубопроводе и обычно фильтруют газ перед сжатием.

Узлы учета

Помимо сжатия природного газа для уменьшения его объема и проталкивания его по трубе, узлы учета периодически размещаются вдоль межгосударственных газопроводов.Эти станции позволяют трубопроводным компаниям контролировать количество природного газа в своих трубах. По сути, эти измерительные станции измеряют поток газа по трубопроводу и позволяют трубопроводным компаниям «отслеживать» поток природного газа по трубопроводу. Эти узлы учета используют специальные счетчики для измерения расхода природного газа по трубопроводу, не препятствуя его движению.

Клапаны

Клапан заземления

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Межгосударственные трубопроводы включают большое количество арматуры по всей своей длине.Эти клапаны работают как шлюзы; они обычно открыты и позволяют природному газу свободно течь, или их можно использовать для остановки потока газа на определенном участке трубы. Есть много причин, по которым трубопровод может ограничивать поток газа в определенных областях. Например, если часть трубы требует замены или обслуживания, клапаны на любом конце этой части трубы могут быть закрыты, чтобы обеспечить безопасный доступ инженеров и рабочих бригад. Эти большие клапаны могут быть размещены через каждые 5–20 миль вдоль трубопровода и подлежат регулированию в соответствии с правилами техники безопасности.

C Станции управления и системы SCADA

Компании, занимающиеся трубопроводом природного газа, имеют потребителей на обоих концах трубопровода — производителей и переработчиков, которые подают газ в трубопровод, а также потребителей и местных газовых компаний, которые забирают газ из трубопровода. Чтобы управлять природным газом, который поступает в трубопровод, и гарантировать, что все клиенты получают своевременную поставку своей части этого газа, требуются сложные системы контроля для отслеживания газа, когда он проходит через все участки, что может быть очень долгим. трубопроводная сеть.Для выполнения этой задачи по мониторингу и контролю природного газа, проходящего по трубопроводу, централизованные станции контроля газа собирают, ассимилируют и обрабатывают данные, полученные от станций мониторинга и компрессорных станций по всей длине трубы.

Станция управления трубопроводом

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Большая часть данных, получаемых станцией управления, предоставляется системами диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).Эти системы по существу представляют собой сложные системы связи, которые проводят измерения и собирают данные вдоль трубопровода (обычно на измерительных или компрессорных станциях и арматуре) и передают их на централизованную станцию управления. Показания расхода через трубопровод, рабочего состояния, давления и температуры могут быть использованы для оценки состояния трубопровода в любой момент времени. Эти системы также работают в режиме реального времени, а это означает, что между измерениями, выполненными вдоль трубопровода, и их передачей на станцию управления есть небольшая задержка.
Данные передаются на централизованную станцию управления, что позволяет инженерам трубопроводов всегда точно знать, что происходит вдоль трубопровода. Это позволяет быстро реагировать на сбои в работе оборудования, утечки или любую другую необычную активность на трубопроводе. Некоторые системы SCADA также включают возможность удаленного управления определенным оборудованием вдоль трубопровода, включая компрессорные станции, что позволяет инженерам централизованного центра управления немедленно и легко регулировать расход в трубопроводе.

Строительство газопровода

По мере увеличения использования природного газа возрастает необходимость в транспортной инфраструктуре для удовлетворения возросшего спроса. Это означает, что трубопроводные компании постоянно оценивают потоки природного газа через США и строят трубопроводы, чтобы обеспечить транспортировку природного газа в районы, которые недостаточно обслуживаются.

Обследование полосы отвода

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Строительство газопроводов требует тщательного планирования и подготовки.Помимо фактического строительства трубопровода, необходимо завершить несколько разрешительных и регулирующих процессов. Во многих случаях, до начала процессов получения разрешений и доступа к земле, компании, работающие с природным газом, готовят технико-экономический анализ, чтобы убедиться, что существует приемлемый маршрут для трубопровода, который оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду и общественную инфраструктуру, уже существующую.

Если трубопроводная компания получит все необходимые разрешения и выполнит все нормативные требования, можно начинать строительство трубы.Завершено всестороннее обследование предполагаемого маршрута, как с воздуха, так и на суше, чтобы гарантировать отсутствие неожиданностей во время фактического монтажа трубопровода.

Установка трубопровода очень похожа на процесс на сборочной линии, при этом участки трубопровода завершаются поэтапно. Во-первых, путь трубопровода очищается от всех устранимых препятствий, включая деревья, валуны, кусты и все остальное, что может помешать строительству. После того, как трасса трубопровода очищена в достаточной степени, чтобы позволить строительному оборудованию получить доступ, секции труб укладываются вдоль намеченной траектории — процесс, называемый «натягиванием» трубы.Эти участки труб обычно имеют длину от 40 до 80 футов и зависят от их назначения. То есть на определенных участках предъявляются разные требования к материалу покрытия и толщине трубы.

«Нанизать» трубу

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

После установки трубы вдоль уложенной трубы выкапываются траншеи. Эти траншеи обычно имеют глубину от пяти до шести футов, поскольку правила требуют, чтобы труба располагалась как минимум на 30 дюймов ниже поверхности.Однако на некоторых участках, включая дорожные переходы и водоемы, труба заглублена еще глубже. После того, как траншеи вырыты, труба собирается и контурируется. Это включает сварку секций трубы вместе в один непрерывный трубопровод и, при необходимости, его небольшой изгиб, чтобы он соответствовал контуру траектории трубопровода. Покрытие наносится на концы труб. Покрытие, наносимое на стане для нанесения покрытий, обычно оставляет концы трубы чистыми, чтобы не мешать сварке. Наконец, все покрытие трубы проверяется на отсутствие дефектов.

После того, как труба сварена, согнута, покрыта и осмотрена, ее можно опускать в ранее вырытые траншеи. Это делается с помощью специального строительного оборудования, которое поднимает трубу ровно и опускает ее в траншею. После опускания в землю траншея тщательно засыпается, чтобы труба и ее покрытие сохраняли целостность. Последний этап строительства трубопровода — это гидростатические испытания. Он состоит из проточной воды под давлением, превышающим давление, необходимое для транспортировки природного газа, по всей длине трубы.Это служит испытанием, чтобы убедиться, что трубопровод достаточно прочен и нет каких-либо утечек трещин, прежде чем природный газ будет прокачиваться по трубопроводу.

Трубка опускная

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Укладку труб через ручьи или реки можно выполнить одним из двух способов. Открытый переход предполагает рытье траншей на дне реки для размещения трубы.Когда это делается, сама труба обычно оснащается бетонным кожухом, который гарантирует, что труба остается на дне реки, и добавляет дополнительное защитное покрытие для предотвращения любых утечек природного газа в воду. В качестве альтернативы может использоваться форма направленного бурения, при которой «туннель» пробуривается под рекой, через которую может проходить труба. Те же методы используются для пересечений дорог — либо через дорогу выкапывается открытая траншея, которая заменяется после установки трубы, либо под дорогой может быть пробурен туннель.

После того, как трубопровод был установлен и перекрыт, предпринимаются значительные усилия для восстановления пути трубопровода до его исходного состояния или для смягчения любых экологических или других воздействий, которые могли возникнуть в процессе строительства. Эти шаги часто включают замену верхнего слоя почвы, заборов, оросительных каналов и всего остального, что могло быть удалено или нарушено в процессе строительства. Для получения дополнительной информации о строительстве газопровода посетите веб-сайт Межгосударственной газовой ассоциации Америки.

Контроль и безопасность трубопроводов

Свинья — Инструмент для осмотра трубопроводов

Источник: Duke Energy Gas Transmission Canada

Чтобы обеспечить эффективную и безопасную работу разветвленной сети газопроводов, трубопроводные компании регулярно проверяют свои трубопроводы на предмет коррозии и дефектов. Это достигается за счет использования сложного оборудования, известного как «умные свиньи».«Умные скребки — это интеллектуальные роботизированные устройства, которые перемещаются по трубопроводу для оценки внутренней части трубы. Умные скребки могут проверять толщину и округлость трубы, проверять наличие признаков коррозии, обнаруживать мелкие утечки и любые другие дефекты внутри трубопровода, которые могут либо препятствовать потоку газа, либо представлять потенциальную угрозу безопасности для работы трубопровод. Отправка «умного» скребка по трубопроводу уместно называется «очисткой» трубопровода.

В дополнение к проверке с помощью умных свиней существует ряд мер предосторожности и процедур, позволяющих минимизировать риск несчастных случаев.Фактически, транспортировка природного газа — один из самых безопасных способов транспортировки энергии, в основном из-за того, что инфраструктура закреплена и находится под землей. По данным Министерства транспорта (DOT), трубопроводы — самый безопасный способ транспортировки нефти и природного газа. По данным Управления безопасности трубопроводов Департамента транспорта в 2009 году, в 2009 году на линиях электропередач погибло более 100 человек, а в системах распределения — 10 смертей.Чтобы узнать больше о безопасности трубопроводов, посетите Управление безопасности трубопроводов DOT.

Некоторые меры безопасности, связанные с трубопроводами природного газа, включают:

Воздушное патрулирование — Самолеты используются для предотвращения строительных работ слишком близко к маршруту трубопровода, особенно в жилых районах. Согласно INGAA

, несанкционированное строительство и земляные работы являются основной угрозой безопасности трубопровода.

Обнаружение утечек — Оборудование для обнаружения природного газа периодически используется персоналом трубопроводов на поверхности для проверки на утечки.Это особенно важно в регионах, где природный газ не одорирован.
Маркеры трубопроводов — Знаки на поверхности над газопроводами указывают на наличие подземных трубопроводов для населения, чтобы уменьшить вероятность любого вмешательства в трубопровод.
Отбор проб газа — Регулярный отбор проб природного газа в трубопроводах обеспечивает его качество и может также указывать на коррозию внутри трубопровода или приток загрязняющих веществ.
Профилактическое обслуживание — Это включает в себя тестирование клапанов и устранение поверхностных препятствий для проверки трубопровода.
Реагирование на чрезвычайные ситуации — Трубопроводные компании имеют обширные группы реагирования на чрезвычайные ситуации, которые тренируются на случай возникновения широкого спектра потенциальных аварий и чрезвычайных ситуаций.
Программа одного звонка — Все 50 штатов ввели так называемую программу «одного звонка», которая предоставляет экскаваторам, строительным бригадам и всем, кто заинтересован в копании земли вокруг трубопровода, один номер телефона, который может быть вызывается, когда планируются какие-либо раскопки.Этот звонок предупреждает трубопроводную компанию, которая может пометить район или даже послать представителей для наблюдения за раскопками. Национальный трехзначный номер для одного звонка — «811».

В то время как крупные межгосударственные газопроводы транспортируют природный газ из регионов переработки в регионы-потребители и могут напрямую обслуживать крупных оптовых потребителей, таких как промышленные предприятия или потребители электроэнергии, именно система распределения фактически доставляет природный газ большинству розничных потребителей, в том числе бытовые потребители природного газа.

Что такое напорный трубопровод

Напорный трубопровод — это тип трубопровода, который используется для транспортировки сырой нефти, нефтепродуктов и природного газа под очень высоким давлением.

Чтобы жидкости и газы текли по трубопроводу, давление в трубопроводе должно быть увеличено и постоянно поддерживаться в диапазоне от 200 до 1500 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от вязкости транспортируемого нефтепродукта. Все трубопроводы высокого давления изготавливаются из углеродистой стали или стали и представляют собой трубопроводы большого диаметра (20 дюймов выше).

Теоретически напорная труба может транспортировать только негорючие, нетоксичные и некоррозионные газы, такие как сжиженный газ, пар или легковоспламеняющиеся и взрывоопасные, токсичные, коррозионные жидкости с максимальной рабочей температурой выше или равной стандартной точке кипения.

Бесшовные напорные трубы для различных применений с высоким давлением, использующих жидкость или газ в качестве рабочей среды, например, гидравлические установки, испытательные стенды и оборудование для гидроабразивной резки.

Напорные трубы характеризуются высоким пределом текучести и высоким пределом прочности в сочетании с большим удлинением.Устойчивость к давлению обеспечивается очень гладкой внутренней поверхностью.

Существует два метода испытаний под давлением: гидростатический и пневматический. Гидростатическое испытание проводится с использованием воды в качестве испытательной среды, тогда как при пневматическом испытании используется воздух, азот или любой негорючий и нетоксичный газ.

Перед проведением испытания под давлением необходима внутренняя проверка трубопровода. После того, как испытываемый трубопровод временно выведен из эксплуатации, безопасно выпустите метан из трубопровода и удалите из трубопровода весь мусор.Затем закройте оба конца трубопровода и заполните его под давлением водой, инертным газом, воздухом или природным газом. Давление в трубопроводе будет поддерживаться примерно восемь часов. После завершения испытания либо удалите воду, либо выпустите воздух или инертный газ из трубопровода. В зависимости от результатов испытаний, если требуется ремонт, будет проведено второе испытание под давлением, чтобы подтвердить успешность ремонта.

ПОСОБИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ В ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ

Скачок давления в системе трубопроводов, известный как гидравлический или гидравлический удар, возникает всякий раз, когда линейный расход жидкости в трубе быстро изменяется — когда насосы запускаются или останавливаются, клапаны открываются или закрываются с быстродействующие исполнительные устройства или захваченный воздух перемещается внутри системы.Чем длиннее трубопровод и чем быстрее движется жидкость, тем выше вероятность удара.

Скачки давления создают нагрузку на материалы и соединения трубопроводов и могут вызвать физическое перемещение трубопроводной системы. Инженерные проекты должны включать средства управления, которые могут поддерживать скачки давления в пределах возможностей системы трубопроводов и устранять или минимизировать физическое движение системы. Вполне возможно, что импульсное давление будет вдвое выше нормального рабочего давления. На долговременную работу трубопроводной системы могут повлиять повторяющиеся ударные волны, что может привести к утечкам и другим дорогостоящим повреждениям.

Некоторые проблемы с импульсным давлением возникают из-за плохой конструкции системы трубопроводов — независимо от того, какой материал используется для системы. Например, слишком быстрое уменьшение размера трубы может привести к проблемам с импульсным давлением. Система может включать 8-дюймовую трубу при входе в тройник и сокращать до двух 3-дюймовых труб, выходящих из тройника. В такой ситуации внутри тройника создается скачок давления, поскольку линейная скорость жидкости должна значительно увеличиваться, чтобы протолкнуть тот же объемный расход через меньшее поперечное сечение потока.

Различные материалы по-разному действуют в условиях импульсного давления в зависимости от их прочности и эластичности. Понимание материала, используемого в системе трубопроводов, и разработка системы для регулирования давления и скорости потока жидкости в соответствии с ее возможностями важны для долгосрочной работы системы. Правильный выбор размера трубы по всей системе, регулирование скорости, с которой срабатывают клапаны и насосы, а также включение устройств для гашения перенапряжения могут ограничить воздействие гидравлического удара и сохранить общее давление в системе в пределах проектных параметров.

Расчет импульсного давления

Конструкторы и инженеры могут управлять некоторыми факторами, относящимися к скачку давления, такими как диаметр трубы и скорость жидкости, в то время как такие факторы, как свойства жидкости, зависят от области применения. Инженеры могут использовать следующее уравнение для расчета максимального импульсного давления в трубопроводной системе:

Пульсирующее давление всегда следует рассчитывать как добавку к рабочему давлению системы.Комбинированное импульсное давление и рабочее давление никогда не должны превышать в 1,5 раза максимальное рабочее давление системы.

Значения в таблицах, связанных ниже, основаны на приведенной выше формуле при 73 ° F и предположении, что вода, текущая с заданной скоростью галлонов в минуту, внезапно и полностью прекратится. Пульсирующее давление примерно на 15 процентов меньше при 180 ° F. Значения для жидкостей, отличных от воды, могут быть рассчитаны путем умножения квадратного корня из удельного веса жидкости.

В следующих таблицах показана несущая способность и потери на трение для трубопроводов по Графику 80 и включены как независимые, так и зависимые переменные.

Несущая способность и потери на трение для трубы Corzan CPVC Schedule 80 (PDF)

Конструирование для минимизации скачков давления

У инженеров

есть несколько вариантов при проектировании систем трубопроводов, которые помогут минимизировать негативное влияние скачков давления. Например, правильный выбор размеров труб — самый эффективный способ контролировать скорость жидкости. Чем больше диаметр трубы, тем меньше скорость жидкости для данного объемного расхода. Эту переменную следует отрегулировать для поддержания требуемого расхода при поддержании давления помпажа ниже 1.В 5 раз больше максимального рабочего давления материала трубопровода.

Линейная скорость потока жидкости в системе трубопроводов обычно должна быть ограничена до 5 футов / с для промышленных применений, особенно для труб диаметром шесть дюймов и более. Ни в коем случае нельзя допускать скопления воздуха в системе во время ее работы. Во время запуска скорость жидкости в системе должна быть ограничена до 1 фут / с при заполнении или до тех пор, пока не будет удален весь воздух и давление не будет доведено до рабочих условий. Кроме того, нельзя позволять насосам всасывать воздух.

Можно использовать дополнительные средства защиты для предотвращения скачков давления или гидравлических ударов в трубах. Такое оборудование может включать клапаны сброса давления, амортизаторы, ограничители перенапряжения и клапаны сброса вакуума воздуха. Клапаны быстрого действия всегда следует регулировать, чтобы предотвратить гидравлический удар.

Сочетание качественных трубопроводов и надлежащей конструкции для надежной и долгосрочной работы

Чрезмерное импульсное давление создает дополнительную нагрузку на материалы и соединения и может со временем утомить систему до точки отказа.Различные материалы по-разному работают в ситуациях импульсного давления в зависимости от их прочности и эластичности, поэтому важно понимать материал, который будет использоваться для системы трубопроводов, и правильно спроектировать систему, чтобы избежать дорогостоящих проблем с импульсным давлением.

При правильной конструкции и установке система трубопроводов Corzan из CPVC обеспечит годы надежной и продуктивной службы с минимальными затратами в течение жизненного цикла. За более чем 60 лет успешной работы в различных сложных промышленных условиях, Corzan CPVC предлагает превосходный баланс свойств для удовлетворения конкретных потребностей применения.

Узнайте больше о трубопроводах Corzan из CPVC и о том, как минимизировать импульсное давление в промышленных приложениях. Обратитесь к консультанту по трубопроводным системам Corzan или к производителю-партнеру для получения бесплатной консультации.

Подробная информация для этого блога частично взята из следующих ресурсов:

https://www.corzan.com/en-us/piping-systems/specification/fluid-handling

https://www.corzan.com/blog/how-to-optimize-a-piping-system-to-protect-against-surge-pressure-damage

http: // www.corzan.com/hubfs/Corzan%20CPVC%20Engineering%20Design%20Manual.pdf?t=1500573170875

Праймер для трубопровода

— Фонд безопасности пациентов для анестезии

На многочисленные вопросы в Комитет по технологиям ежеквартально в индивидуальном порядке и быстро отвечают компетентные члены комитета. Многие из этих ответов были бы полезны для широкой читательской аудитории, но не подходят для колонки «Уважаемый SIRS». Поэтому мы создали эту простую колонку, чтобы удовлетворить потребности наших читателей.

Уважаемые вопросы и ответы,

Я всегда думал, что в системе центрального газоснабжения больницы кислородный трубопровод должен работать при несколько более высоком давлении, чем трубопроводы воздуха и закиси азота, чтобы смягчить последствия возможного перекрестного соединения. Я работаю в новой больнице, и специалист по трубопроводу требует документации. Это просто неформальная мера безопасности или это предусмотрено кодексом? Спасибо за вашу помощь.

Самуэль Тирер, Мэриленд

Уважаемый д-р.Тирер,

Стандарт 99 Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) для медицинских учреждений, издание 2005 г., гласит: «Трубопроводные системы, за исключением азотных, должны выдерживать давление 50-55 фунтов на кв. Дюйм (345-380 кПа) для всех выходы с максимальной скоростью потока ». Чтение NFPA похоже на чтение инструкций IRS 1040, поэтому, возможно, где-то еще в документе есть уточнение (относительно другого давления кислорода), которое я пропустил при сканировании. Но я никогда не слышал о другом давлении на стенку для O ₂.

Я считаю, что это не стандартное вождение, а местные предпочтения. Я слышал о больницах, которые устанавливают кислород на верхний предел допустимого диапазона, так что, если обратный клапан выходит из строя где-то в системе, кислород предотвращает потенциально гипоксические сценарии.

Использование самого высокого давления для кислорода в трубопроводной системе — очень старая практика по двум причинам:

Это позволяет подтвердить, что повседневная эксплуатация смешанной трубопроводной системы «безопасна» без использования анализатора кислорода на каждом выходе.Во многих частях мира это обычная проверка безопасности. Там, где используются газосмесительные устройства, например, с азотом / кислородом для обезболивания, они могут быть частью базовой конструкции.
Если есть какая-то связь между двумя линиями, лучше, чтобы кислород разбавлял другую. Я думаю, вы обнаружите, что это правило восходит к старым британским стандартам безопасности, которые предшествовали написанию спецификаций.

Комитет по технологиям APSF

Уважаемый доктор Тирер,

Диапазоны давления указаны в таблице 5.1.11 из NFPA 99-2005 для медицинского воздуха, кислорода, закиси азота, гелия и углекислого газа одинаковы (50-55 фунтов на квадратный дюйм). Я не могу найти ничего, что говорило бы, что один должен быть лучше другого, чтобы избежать перекрестных связей. NFPA 99 также требует строгого первоначального тестирования и определяет тестирование, которое необходимо после работы с системой.

NFPA принимает два теста для первоначальной проверки отсутствия перекрестных соединений в системе. Один из них называется индивидуальным испытанием под давлением , при котором в проверяемой системе должно быть повышено давление до 50 фунтов на кв. Дюйм, в то время как все другие отключенные атмосферные линии одновременно проверяются, чтобы определить, что испытательный газ подается только из выходных / входных отверстий системы трубопроводов. проходит тестирование.

Некоторые из ваших контактов могут иметь в виду другой приемлемый метод, или тест перепада давления . Этот тест действительно требует, чтобы в кислородной системе и в системе медицинского воздуха (и других) было повышено давление и поддерживалось разное, указанное значение фунтов на квадратный дюйм (50 фунтов на квадратный дюйм, 60 фунтов на квадратный дюйм, соответственно для кислорода и медицинского воздуха), после чего проводится испытание под давлением. на каждой розетке для проверки перекрестных соединений.

NFPA НЕ сообщает, что систему необходимо эксплуатировать при нормальном использовании с таким давлением — скорее только для проверочного теста.

Майк Махан, PE
Баптистская больница Северной Каролины
Engineering
Winston-Salem, NC

Информация, представленная в этом столбце, предназначена только для образовательных целей, связанных с безопасностью, и не является медицинской или юридической консультацией. Индивидуальные или групповые ответы представляют собой только комментарии, предоставленные в целях обучения или обсуждения, и не являются рекомендациями или мнениями APSF. APSF не намерен предоставлять конкретные медицинские или юридические консультации или поддерживать какие-либо конкретные мнения или рекомендации в ответ на опубликованные запросы.Ни при каких обстоятельствах APSF не несет ответственности, прямо или косвенно, за любой ущерб или убытки, вызванные или предположительно вызванные или в связи с использованием любой такой информации.

Разрыв 22 фута Exxon демонстрирует огромное рабочее давление нефтепроводов

Известно, что разрыв трубопровода ExxonMobil, по которому река нефти проходила через пригородный район Мэйфлауэр, штат Арканзас, составляет 22 фута в длину и 2 дюйма в ширину. Это почти в четыре раза дольше, чем разрыв трубопровода длиной шесть футов, в результате которого в реку Каламазу в Мичигане в 2010 году было отправлено более миллиона галлонов канадского дилбита, что стало самой ужасной аварией такого рода в США.История С.

Размер и скорость выброса через длинное отверстие, тонкое, как почтовая щель, проливают свет на то, насколько быстро аварии на нефтепроводах могут превратиться в катастрофу. 29 марта, в полдень Страстной пятницы, из 65-летнего трубопровода без предупреждения вырвалось от 200 000 до 420 000 галлонов тяжелой нефти, что вызвало эвакуацию 22 домов в пригороде.

Немногие американцы осознают, какое давление необходимо для работы такого трубопровода, как Pegasus, по которому через четыре штата от Иллинойса до Техаса перемещается более 90 000 баррелей нефти в день.Это почти четыре миллиона галлонов тяжелой нефти, перемещаемых на расстояние в 850 миль за один день.

Когда происходит разрыв, возникает такая большая сила, что большое количество масла может вылиться через разрыв за считанные минуты.

«Люди просто не понимают, насколько высоко эти вещи могут зайти, — сказал Ричард Купревич, президент консалтинговой фирмы Accufacts Inc., -« Для обычного человека это просто экзотическое давление ». Но если операторы трубопроводов ослабят бдительность, сказал он, трубопроводы «могут быть очень разрушительными.”

Во время разрыва трубопровод работал под давлением 708 фунтов на квадратный дюйм (фунт-сила на квадратный дюйм манометра), что примерно на 14 процентов ниже его максимального рабочего давления в 820 фунтов на квадратный дюйм. Это более чем в два раза превышает давление пожарного шланга, который может распылять воду с 30 этажей в воздух. Но диаметр пожарного рукава составляет несколько дюймов, а ширина Pegasus — 20 дюймов.

Купревич сказал, что 708 фунтов на кв. Дюйм считается «умеренным» для линий передачи нефти. По его словам, некоторые трубопроводы могут работать под давлением чуть выше 1400 фунтов на квадратный дюйм, «что совершенно законно и технически разумно, если труба имеет высокую целостность.”

Однако тот факт, что Pegasus разорвался при работе ниже максимального давления, «нехорошо», сказал Купревич, потому что это означает, что что-то не так с управлением целостностью трубопровода. По его словам, трубопроводы должны быть безопасными, даже если они работают при давлении, немного превышающем максимальное рабочее, поэтому трубопровод Pegasus «вышел из строя с отрицательным запасом прочности».

Exxon заявляет, что остановила трубопровод в Арканзасе в течение 16 минут после обнаружения падения давления в трубопроводе, хотя остаются вопросы о том, как компания обнаружила это падение и когда.

Согласно предварительным данным Министерства транспорта США, Exxon закрыла два клапана, которые находились на расстоянии 18 миль друг от друга, чтобы изолировать разорвавшуюся секцию трубы. Если бы линия была заполнена, когда произошел разрыв, этот 18-мильный участок содержал бы более 1,5 миллиона галлонов нефти.

Exxon заявила, что в воскресенье начала работы по выемке поврежденной подземной трубы. Его отвезут в лабораторию, где ученые попытаются определить точную причину разрыва.

В приказе о корректирующих действиях Министерства транспорта говорится, что Exxon будет использовать «запорные клапаны» для помощи при раскопках. По словам Купревича, процесс включает в себя разрезание трубопровода и установку диска на расстоянии нескольких футов от любого конца места разрыва, чтобы изолировать отказавший сегмент. Он добавил, что из-за того, что диаметр трубопровода составляет 20 дюймов, необходимое оборудование довольно большое и тяжелое, поэтому процесс может занять некоторое время.

Купревич описал слезу как маленькое отверстие «рыбьего рта», которое шире в середине и сужается на концах.

Открытие рта рыбы — это «классический отпечаток пальца» «типичного разрыва трубопровода с жидкостью», — сказал он. Это исключает возможность того, что разрыв был вызван повреждением третьей стороны, например, строительными работами.

«Теперь требуется лабораторный анализ металла, чтобы определить, где в изготовленном сварном шве произошел отказ и почему», — сказал он в электронном письме. Разрывы во рту рыбы «обычно связаны с трещинами», которые возникают в трубопроводах по разным причинам.

Купревич сказал, что размер слезы не был необычным.

«Я видел более длительные и обширные отказы на определенных производственных швах или рядом с ними», — сказал он. «Раскрытие является функцией механики разрушения и зависит от множества факторов».

Трещины и похожие на трещины дефекты явились причиной аварии на трубопроводе в 2010 году в Мичигане на 30-дюймовом трубопроводе, принадлежащем Enbridge Inc.. Этот разрыв был примерно шесть с половиной футов в длину и пять дюймов в ширину в самой большой точке. В ходе расследования этого разлива Национальный совет по безопасности на транспорте установил, что Enbridge — компания, которой принадлежал трубопровод — не смогла устранить дефекты, обнаруженные за годы до аварии.

Разлив в Арканзасе привлек новое внимание к проекту Keystone XL, широко обсуждаемому 36-дюймовому трубопроводу, который будет транспортировать разбавленный битум из Альберты, Канада, в Стил-Сити, Небраска. Если это будет одобрено администрацией Обамы, северный сегмент Keystone пересечет водоносный горизонт Огаллала, важный источник воды для равнинных штатов. Он будет перевозить до 830 000 баррелей нефти в день, что почти в 10 раз превышает пропускную способность линии Pegasus, и будет работать при максимальном давлении 1308 фунтов на квадратный дюйм.

Трубопроводы, по которым транспортируется дилбит, обычно работают при более высоком давлении, чем трубопроводы, по которым транспортируется обычная нефть. Экологические группы говорят, что это одна из нескольких причин, по которым дилбит более легко разъедает трубопроводы, чем обычная сырая нефть, хотя нефтяная промышленность заявляет, что дилбит представляет собой не больший риск, чем другие виды нефти. Команда Национальной академии наук изучает этот вопрос, и ее отчет будет выпущен этим летом .

Репортер InsideClimate News Мария Галуччи внесла свой вклад в этот отчет.

Трубопровод высокого давления — обзор

1 Введение

Алюминий (Al) и его сплавы являются широко используемыми легкими конструкционными материалами из-за их высокой прочности и меньшего веса по сравнению со сталью. Алюминий (Al) и его сплавы также обладают различными комбинациями полезных свойств, таких как механические, трибологические, коррозионная стойкость, формуемость, пригодность для вторичного использования, а также электрическая и теплопроводность [1,2]. Следовательно, алюминий и его сплавы все чаще используются во многих областях, таких как упаковка, автомобили, оборонные машины, нефтяные вышки, электрические экраны и линии передачи, газовые баллоны (высокого давления), трубопроводы, самолеты, аэрокосмическая промышленность, криогенные резервуары, поршневые кольца, тормоза. барабаны, корабли, лодки, корпуса судов на воздушной подушке и т. д.По своим свойствам алюминий и его сплавы используются в качестве заменителя стали и других металлов [3–5].

Коррозия — один из основных факторов, влияющих на свойства материала; снижает устойчивость, надежность и несущую способность; и сокращает срок службы инженерных компонентов или детали. В Международных мерах по предотвращению, применению и экономике коррозионных технологий (IMPACT) NACE International показано, что эффект коррозии равен 3.4% валового внутреннего продукта (ВВП) страны [6]. Окружающая и высокотемпературная коррозия играют важную роль при выборе материалов для проектирования конструкций и инженерных компонентов, используемых в различных средах. Коррозионное воздействие велико при высоких температурах, что приводит к разрушению материала и ухудшению свойств инженерных компонентов. Косвенно или прямо, коррозия материалов при высоких температурах создаст экологические проблемы, такие как глобальное потепление и загрязнение воздуха [6,7].Для повышения безопасности, надежности, рентабельности и качества металла и его сплавов от высокотемпературной коррозии были предложены различные методы, такие как защитный слой медленнорастущего оксида, керамическое покрытие, высокая способность к повторному заживлению, ионная имплантация, азотирование, науглероживание и др. композиты [7–11]. По сравнению с другими доступными металлами алюминий и его сплавы обладают высокой устойчивостью к коррозии при температуре окружающей среды из-за образования пассивного оксидного слоя на поверхности алюминия [12,13]. Когда алюминиевый материал подвергается воздействию сильнокислой / щелочной атмосферы, образующийся пассивный оксидный поверхностный слой растворяется, что приводит к низкой коррозионной стойкости алюминия и его сплавов.Кроме того, для повышения коррозионной стойкости Al в кислой / щелочной и высокотемпературной атмосфере без ухудшения физических свойств материала были введены композиты с металлической матрицей (MMC) [14,15]. По сравнению с обычными металлами и их сплавами, MMC обеспечат более высокую прочность, жесткость и более высокие температурные характеристики для сложных применений с большими преимуществами. Когда он указан как композитный материал, матричный материал и добавка армирования классифицируются на основе желаемых физических свойств инженерных компонентов или деталей, которые могут быть неустойчивыми к разрушению при повышенных температурах.Многие исследователи использовали макроэлементы армирования, такие как SiC, MoS, WC, Al ₂ O ₃, TiO ₂, летучая зола и т. Д., Чтобы улучшить свойства коррозионной стойкости матрицы из алюминия, меди, титана и магния. материал. В последние годы ММС, армированные наноматериалами, играют важную роль в улучшении свойств коррозионной стойкости [16–18]. Наноматериалы из семейства углерода, такие как графен, фуллерены и углеродные нанотрубки (УНТ), привлекают широкий спектр исследований из-за их высокого отношения поверхности к объему и других физических свойств [19].Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) -CNT используется в различных приложениях, таких как морские, аэрокосмические, автомобильные, датчики, линии передачи, шатуны и т. Д. Из-за высокой чистоты по своей природе, меньшей стоимости, доступности и гидрофобности.

В этой главе авиационный материал из алюминиевого сплава (AA) 5083 используется в качестве материала матрицы и армирован многослойными углеродными нанотрубками на основе CVD (MWCNT) для различных составов. Исследования коррозии разработанных композитов проводились при комнатной и повышенной температуре в щелочной среде.Впоследствии были проведены электрохимические исследования и атомно-силовая микроскопия (АСМ), чтобы понять влияние углеродных нанотрубок.

Оценка падения давления вдоль трубопроводов

Простейший способ перекачки жидкости в замкнутой системе из точки A в точку B — это трубопровод или труба ( Рис. 1 ).

Рис. 1 — Система потока жидкости (любезно предоставлена AMEC Paragon).

Конструкция трубопровода

Минимальные основные параметры, необходимые для проектирования системы трубопроводов, включают, помимо прочего, следующее.

Характеристики и физические свойства жидкости.
Требуемый массовый расход (или объем) транспортируемой жидкости.
Давление, температура и высота в точке А.
Давление, температура и высота в точке Б.
Расстояние между точками A и B (или длина, которую должна пройти жидкость) и эквивалентная длина (потери давления), вносимые клапанами и фитингами.

Эти основные параметры необходимы для проектирования системы трубопроводов.Предполагая установившийся поток, существует ряд уравнений, основанных на общем уравнении энергии, которые можно использовать для проектирования системы трубопроводов. Переменные, связанные с флюидом (например, жидкость, газ или многофазность), влияют на поток. Это приводит к выводу и развитию уравнений, применимых к конкретной жидкости. Хотя конструкция трубопроводов и трубопроводов может быть сложной, подавляющее большинство проектных проблем, с которыми сталкивается инженер, можно решить с помощью стандартных уравнений потока.

Уравнение Бернулли

Основным уравнением, разработанным для представления установившегося потока жидкости, является уравнение Бернулли, которое предполагает, что полная механическая энергия сохраняется для установившегося, несжимаемого, невязкого, изотермического потока без теплопередачи или работы. Эти ограничительные условия могут быть характерны для многих физических систем.

Уравнение записано как
(Уравнение 1)
где

Z	=	перепад высот, фут,
п.	=	давление, фунт / кв. Дюйм,
ρ	=	Плотность, фунт / фут ³,
В	=	скорость, фут / сек,
г	=	гравитационная постоянная, фут / сек ²,
и
H _L	=	потеря напора, фут.

Рис. 2 представляет собой упрощенную графическую иллюстрацию уравнения Бернулли.

Рис. 2 — Набросок четырех уравнений Бернулли (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Уравнение Дарси дополнительно выражает потерю напора как
(уравнение 2)
и
(уравнение 3)
, где

H _L	=	потеря напора, фут,
f	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина трубы, фут,
D	=	диаметр трубы, фут,
В	=	скорость, фут / сек,
г	=	гравитационная постоянная фут / сек ²,
Δ P	=	перепад давления, psi,
ρ	=	Плотность, фунт / фут ³,
и
d	=	внутренний диаметр трубы, дюйм.

Число Рейнольдса и коэффициент трения Муди

Число Рейнольдса — это безразмерный параметр, который полезен для характеристики степени турбулентности в режиме потока и необходим для определения коэффициента трения Муди. Он выражается как
(уравнение 4)
, где

Вязкость

ρ	=	Плотность, фунт / фут ³,
D	=	внутренний диаметр трубы, фут,
В	=	скорость потока, фут / сек,
и
мкм	=	, фунт / фут-сек.

Число Рейнольдса для жидкостей может быть выражено как
(уравнение 5)
где

мкм	=	вязкость, сП,
d	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде (вода = 1),
Q _л	=	Расход жидкости, B / D,
и
В	=	скорость, фут / сек.

Число Рейнольдса для газов может быть выражено как
(уравнение 6)
где

мкм	=	вязкость, сП,
d	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях относительно воздуха (молекулярная масса, деленная на 29),
и
Q _г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут.

Коэффициент трения по Муди, f , выраженный в предыдущих уравнениях, является функцией числа Рейнольдса и шероховатости внутренней поверхности трубы и определяется как Рис. 3 . На коэффициент трения Moody влияет характеристика потока в трубе. Для ламинарного потока, где Re <2000, протекающая жидкость перемешивается незначительно, а скорость потока параболическая; Коэффициент трения по Муди выражается как f = 64 / Re.Для турбулентного потока, где Re> 4000, происходит полное перемешивание потока, и скорость потока имеет однородный профиль; f зависит от Re и относительной шероховатости (/ D ). Относительная шероховатость — это отношение абсолютной шероховатости,, меры поверхностных дефектов к внутреннему диаметру трубы, D . Таблица 9.1 перечисляет абсолютную шероховатость для нескольких типов материалов труб.

Рис. 3 — Таблица коэффициента трения (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Если вязкость жидкости неизвестна, Рис. 4 может использоваться для вязкости сырой нефти, Рис. 5 для эффективной вязкости смесей сырая нефть / вода и Рис. 6 для вязкость природного газа. При использовании некоторых из этих цифр необходимо использовать соотношение между вязкостью в сантистоксах и вязкостью в сантипуазах
(уравнение 7)
, где

γ	=	кинематическая вязкость, сантистокс,
ϕ	=	абсолютная вязкость, сП,
и
SG	=	удельный вес.

Рис. 4 — Стандартные графики вязкости / температуры для жидких нефтепродуктов (любезно предоставлены ASTM).
Рис. 5 — Эффективная вязкость смеси масло / вода (любезно предоставлено AMEC Paragon).
Рис. 6 — Вязкость углеводородного газа в зависимости от температуры (любезно предоставлено Western Supply Co.).

Падение давления для потока жидкости

Общее уравнение

Ур.3 можно выразить через внутренний диаметр трубы (ID), как указано ниже.
(уравнение 8)
где

д	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
f	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина трубы, фут,
Q _л	=	Расход жидкости, B / D,
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде,
и
Δ P	=	Падение давления, фунт / кв. Дюйм (полное падение давления).

Уравнение Хейзена Вильямса

Уравнение Хазена-Вильямса, которое применимо только для воды в турбулентном потоке при 60 ° F, выражает потерю напора как
(уравнение 9)
, где

H _L	=	потеря напора из-за трения, фут,
л	=	длина трубы, фут,
С	=	постоянный коэффициент трения, безразмерный ( таблица 2 ),
d	=	внутренний диаметр трубы, дюйм.,
Q _л	=	Расход жидкости, B / D,
и
галлонов в минуту	=	Расход жидкости, гал / мин.

Падение давления можно рассчитать по
(уравнение 10)

Падение давления для потока газа

Общее уравнение

Общее уравнение для расчета расхода газа указано как
(Ур.11)
где

w	=	расход, фунт / сек,
г	=	ускорение свободного падения, 32,2 фут / сек ²,
А	=	Площадь поперечного сечения трубы, футы ²,
V ₁ ‘	=	удельный объем газа на входе, фут ³ / фунт,
f	=	коэффициент трения, безразмерный,
л	=	длина, фут,
D	=	диаметр трубы, фут,
П ₁	=	давление на входе, фунт / кв. Дюйм,
и
П ₂	=	давление на выходе, фунт / кв.

Допущения: работа не выполняется, поток установившийся и f = постоянный как функция длины.

Упрощенное уравнение

Для практических целей трубопровода Ур. 11 можно упростить до
(уравнение 12)
, где

П ₁	=	давление на входе, фунт / кв. Дюйм,
П ₂	=	давление на выходе, фунт / кв. Дюйм,
S	=	удельный вес газа,
Q _г	=	Расход газа, млн куб. Футов / сут,
Z	=	коэффициент сжимаемости газа безразмерный,
т	=	температура протока, ° Р,
f	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
d	=	ID трубы, дюйм.,
и
л	=	длина, фут.

Коэффициент сжимаемости Z для природного газа можно найти в Рис.7 .

Рис. 7 — Сжимаемость низкомолекулярных природных газов (любезно предоставлено Natl. Gas Processors Suppliers Assn.).

Для расчета расхода газа в трубопроводах можно использовать три упрощенных производных уравнения:

Уравнение Веймута
Уравнение Панхандла
Уравнение Шпицгласа

Все три эффективны, но точность и применимость каждого уравнения находятся в определенных диапазонах расхода и диаметра трубы.Далее формулируются уравнения.

Уравнение Веймута

Это уравнение используется для потоков с высоким числом Рейнольдса, где коэффициент трения Муди является просто функцией относительной шероховатости.
(уравнение 13)
где

Q _г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут,
d	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
П ₁	=	давление на входе, фунт / кв. Дюйм,
П ₂	=	давление на выходе, фунт / кв. Дюйм,
л	=	длина, фут,
Т ₁	=	Температура газа на входе, ° Р,
S	=	удельный вес газа,
и
Z	=	Коэффициент сжимаемости газа, безразмерный.

Уравнение Panhandle

Это уравнение используется для потоков с умеренным числом Рейнольдса, где коэффициент трения Муди не зависит от относительной шероховатости и является функцией числа Рейнольдса в отрицательной степени.
(уравнение 14)
где

КПД

E	=	(новая труба: 1,0; хорошие условия эксплуатации: 0,95; средние условия эксплуатации: 0,85),
Q _г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут,
d	=	ID трубы, дюйм.,
П ₁	=	давление на входе, фунт / кв. Дюйм,
П ₂	=	давление на выходе, фунт / кв. Дюйм,
Д _м	=	длина, миль,
Т ₁	=	Температура газа на входе, ° Р,
S	=	удельный вес газа,
и
Z	=	Коэффициент сжимаемости газа, безразмерный.

Уравнение шпицгласа

(уравнение 15)
где

Q _г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут,
Δ h _W	=	потеря давления, дюймов водяного столба,
и
d	=	ID трубы, дюйм.

Допущения:

f	=	(1+ 3,6 / д + 0,03 г) (1/100),
т	=	520 ° R,
П ₁	=	15 фунтов / кв. Дюйм,
Z	=	1.0,
и
Δ P	=	<10% от P 1.

Применение формул

Как обсуждалось ранее, существуют определенные условия, при которых различные формулы более применимы. Далее дается общее руководство по применению формул.

Упрощенная формула газа

Эта формула рекомендуется для большинства расходных приложений общего назначения.

Уравнение Веймута

Уравнение Веймута рекомендуется для труб меньшего диаметра (обычно 12 дюймов.и менее). Он также рекомендуется для более коротких сегментов (<20 миль) в производственных батареях и для ответвлений сборных линий, приложений среднего и высокого давления (от +/– 100 фунтов на кв. Дюйм до> 1000 фунтов на кв. Дюйм) и высокого числа Рейнольдса.

Уравнение Panhandle

Это уравнение рекомендуется для труб большего диаметра (12 дюймов и больше). Он также рекомендуется для протяженных участков трубопровода (> 20 миль), таких как магистральные трубопроводы, и для умеренных чисел Рейнольдса.

Уравнение шпицгласа

Уравнение Spitzglass рекомендуется для вентиляционных линий низкого давления диаметром <12 дюймов (Δ P <10% от P ₁).

Инженер-нефтяник обнаружит, что общее уравнение газа и уравнение Веймута очень полезны. Уравнение Веймута идеально подходит для проектирования ответвлений и магистральных трубопроводов в промысловых системах сбора газа.

Многофазный поток

Режимы потока

Жидкость из ствола скважины в первую часть производственного оборудования (сепаратор) обычно представляет собой двухфазный поток жидкость / газ.

Характеристики горизонтальных многофазных режимов потока показаны на Рис. 8 . Их можно описать следующим образом:

Пузырь: Возникает при очень низком соотношении газ / жидкость, когда газ образует пузырьки, поднимающиеся к верху трубы.
Пробка: Возникает при более высоких соотношениях газ / жидкость, когда пузырьки газа образуют пробки среднего размера.
Стратифицированный: По мере увеличения соотношения газ / жидкость пробки становятся длиннее, пока газ и жидкость не потекут в отдельные слои.
Волнистый: По мере дальнейшего увеличения соотношения газ / жидкость энергия текущего газового потока вызывает волны в текущей жидкости.
Пробка: По мере того, как соотношение газ / жидкость продолжает увеличиваться, высота волны жидкости увеличивается до тех пор, пока гребни не соприкасаются с верхней частью трубы, создавая пробки жидкости.
Распылитель: При очень высоком соотношении газ / жидкость жидкость диспергируется в потоке газа.

Фиг.8 — Двухфазный поток в горизонтальном потоке (любезно предоставлен AMEC Paragon).

Рис. 9 ^[1] показывает различные режимы потока, которые можно ожидать при горизонтальном потоке, в зависимости от приведенных скоростей потока газа и жидкости. Поверхностная скорость — это скорость, которая существовала бы, если бы другая фаза отсутствовала.

Рис. 9 — Карта горизонтального многофазного потока (по Гриффиту). ^[1]

Многофазный поток в вертикальной и наклонной трубе ведет себя несколько иначе, чем многофазный поток в горизонтальной трубе.Характеристики режимов вертикального потока показаны на Рис. 10 и описаны далее.

Рис. 10 — Схема двухфазного потока в вертикальном потоке (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Пузырь

Если соотношение газ / жидкость небольшое, газ присутствует в жидкости в виде небольших случайно распределенных пузырьков переменного диаметра. Жидкость движется с довольно равномерной скоростью, в то время как пузырьки движутся вверх через жидкость с разными скоростями, которые определяются размером пузырьков.За исключением общей плотности композитной жидкости, пузырьки мало влияют на градиент давления.

Пробковый поток

По мере того, как соотношение газ / жидкость продолжает увеличиваться, высота волны жидкости увеличивается до тех пор, пока гребни не соприкасаются с верхней частью трубы, создавая пробки жидкости.

Переходный поток

Текучая среда переходит из непрерывной жидкой фазы в непрерывную газовую фазу. Жидкие пробки практически исчезают и уносятся в газовую фазу.Влияние жидкости все еще значимо, но преобладает влияние газовой фазы.

Кольцевой поток тумана

Газовая фаза является непрерывной, и основная часть жидкости увлекается газом. Жидкость смачивает стенку трубы, но влияние жидкости минимально, поскольку газовая фаза становится определяющим фактором. Рис. 11 ^[2] показывает различные режимы потока, которые можно ожидать при вертикальном потоке, в зависимости от приведенных скоростей потока газа и жидкости.

Рис. 11 — Карта вертикального многофазного потока (по Taitel и др. ). ^[2]

Двухфазный перепад давления

Расчет падения давления в двухфазном потоке очень сложен и основан на эмпирических соотношениях для учета фазовых изменений, которые происходят из-за изменений давления и температуры вдоль потока, относительных скоростей фаз и сложных эффектов возвышения. изменения. Таблица 3 перечисляет несколько коммерческих программ, которые доступны для моделирования перепада давления. Поскольку все они в некоторой степени основаны на эмпирических отношениях, их точность ограничена наборами данных, на основе которых были построены отношения. Нет ничего необычного в том, что измеренные перепады давления в поле отличаются на ± 20% от рассчитанных по любой из этих моделей.

Упрощенная аппроксимация падения давления на трение для двухфазного потока

Ур.16 дает приблизительное решение проблемы падения давления на трение в двухфазных задачах потока, которое соответствует заявленным допущениям.
(уравнение 16)
где

Δ P	=	Падение давления на трение, psi,
f	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина, фут,
Вт	=	расход смеси, фунт / час,
ρ _M	=	Плотность смеси, фунт / фут ³,
и
d	=	ID трубы, дюйм.

Формула скорости потока смеси:
(уравнение 17)
где

Q _г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут,
Q _L	=	Расход жидкости, B / D,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях, фунт / фут ³ (воздух = 1),
и
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде, фунт / фут ³.

Плотность смеси определяется по формуле
(уравнение 18)
где

п.	=	рабочее давление, фунт / кв. Дюйм,
R	=	Соотношение газ / жидкость, футы ³ / баррель,
т	=	рабочая температура, ° Р,
SG	=	удельный вес жидкости относительно воды, фунт / фут ³,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях, фунт / фут ³ (воздух = 1),
и
Z	=	Коэффициент сжимаемости газа, безразмерный.

Формула применима, если выполняются следующие условия:

Δ P меньше 10% входного давления.
Пузырь или туман существует.
Нет перепадов высот.
Нет необратимой передачи энергии между фазами.

Падение давления из-за перепада высоты

Есть несколько примечательных характеристик, связанных с падением давления из-за перепада давления в двухфазном потоке.Характеристики потока, связанные с изменениями высоты, включают:

В нисходящих трубопроводах поток становится расслоенным, поскольку жидкость течет быстрее, чем газ.
Глубина жидкого слоя регулируется в зависимости от статического напора и равна падению давления на трение.
В спусковой линии нет восстановления давления.
При низком расходе газа / жидкости поток на участках подъема может быть «полным» жидкостью при малых расходах. Таким образом, при низких расходах полное падение давления представляет собой сумму падений давления для всех подъемов.
При увеличении расхода газа общий перепад давления может уменьшиться, поскольку жидкость удаляется с участков подъема.

Падение давления при низких расходах, связанное с изменением высоты подъема, может быть аппроксимировано уравнением Eq. 19 .
(уравнение 19)
где

Δ P _Z	=	Падение давления из-за увеличения высоты сегмента, psi,
SG	=	удельный вес жидкости в сегменте по отношению к воде,
и
Δ Z	=	увеличение высоты сегмента, фут.

В этом случае общее падение давления можно приблизительно рассчитать как сумму падений давления для каждого участка подъема.

Падение давления из-за клапанов и фитингов

Одним из наиболее важных параметров, влияющих на падение давления в трубопроводных системах, является потеря давления в фитингах и клапанах, встроенных в систему. Для трубопроводных систем на производственных объектах падение давления через арматуру и клапаны может быть намного больше, чем на прямом участке самой трубы.В длинных трубопроводных системах перепадом давления через арматуру и клапаны часто можно не учитывать.

Коэффициенты сопротивления

Потери напора в клапанах и фитингах могут быть рассчитаны с помощью коэффициентов сопротивления как
(уравнение 20)
, где

H _L	=	потеря напора, фут,
K _r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный,
D	=	Внутренний диаметр трубы, фут,
и
В	=	скорость, фут / сек.

Общая потеря напора представляет собой сумму всех K _r V ²/2 g .

Коэффициенты сопротивления K _r для отдельных клапанов и фитингов приведены в табличной форме в ряде отраслевых публикаций. Большинство производителей публикуют табличные данные для всех размеров и конфигураций своей продукции. Одним из лучших источников данных является публикация Crane Flow of Fluids , технический документ No.410. ^[3] Ассоциация поставщиков переработчиков природного газа. (NGPSA) Engineering Data Book ^[4] и Ingersoll-Rand Cameron Hydraulic Data Book ^[5] также являются хорошими источниками справочной информации. Некоторые примеры коэффициентов сопротивления перечислены в Таблицах 4 и 5 .

Коэффициенты расхода

Коэффициент расхода для жидкостей, C _V, определяется экспериментально для каждого клапана или фитинга как расход воды в галлонах / мин при 60 ° F для перепада давления через фитинг на 1 фунт / кв. Дюйм.Взаимосвязь между коэффициентами расхода и сопротивления может быть выражена как
(уравнение 21)
В любом фитинге или клапане с известным C _V падение давления может быть рассчитано для различных условий потока и жидкости. свойства с Eq. 22 .
(уравнение 22)
где

Q _L	=	Расход жидкости, B / D,
и
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде.

Опять же, CV опубликован для большинства клапанов и фитингов и может быть найден в Crane Flow of Fluids, ^[3] Engineering Data Book, ^[4] Cameron Hydraulic Data Book, ^[5], а также технические данные производителя.

Эквивалентные длины

Потери напора, связанные с клапанами и фитингами, также можно рассчитать, рассматривая эквивалентные «длины» сегментов трубы для каждого клапана и фитинга. Другими словами, рассчитанная потеря напора, вызванная прохождением жидкости через задвижку, выражается как дополнительная длина трубы, которая добавляется к фактической длине трубы при расчете падения давления.

Все эквивалентные длины, обусловленные клапанами и фитингами внутри сегмента трубы, должны быть сложены вместе, чтобы вычислить падение давления для сегмента трубы. Эквивалентная длина L _e может быть определена из коэффициента сопротивления K _r и коэффициента расхода C _V, используя следующие формулы.
(уравнение 23)

(уравнение 24)
и
(уравнение.25)
где

K _r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный,
D	=	диаметр трубы, фут,
f	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
d	=	ID трубы, дюйм.,
и
C _V	=	Коэффициент расхода жидкостей, безразмерный.

В таблице 6 показаны эквивалентные длины труб для различных клапанов и фитингов для ряда стандартных размеров труб.

Номенклатура

Вязкость

Z	=	перепад высот, фут,
п.	=	давление, фунт / кв. Дюйм,
ρ	=	Плотность, фунт / фут ³,
В	=	скорость, фут / сек,
г	=	гравитационная постоянная, фут / сек ²,
H _L	=	потеря напора, фут.
f	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина трубы, фут,
D	=	диаметр трубы, фут,
Δ P	=	перепад давления, psi,
мкм	=	, фунт / фут-сек.
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде (вода = 1),
Q _л	=	Расход жидкости, B / D,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях относительно воздуха (молекулярная масса, деленная на 29),
Q _г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут.
γ	=	кинематическая вязкость, сантистокс,
ϕ	=	абсолютная вязкость, сП
Q _л	=	Расход жидкости, B / D,
Вт	=	расход, фунт / с
П ₁	=	давление на входе, фунт / кв. Дюйм
П ₂	=	давление на выходе, фунт / кв.
Δ h _W	=	потеря давления, дюймов водяного столба,
Вт	=	расход смеси, фунт / час,
ρ _M	=	Плотность смеси, фунт / фут ³
P	=	рабочее давление, фунт / кв. Дюйм,
R	=	Соотношение газ / жидкость, футы ³ / баррель,
т	=	рабочая температура, ° Р,
Δ P _Z	=	Падение давления из-за увеличения высоты сегмента, psi,
Δ Z	=	увеличение высоты сегмента, фут.
H _L	=	потеря напора, фут,
K _r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный
C _V	=	Коэффициент расхода жидкостей, безразмерный.
K _r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный,

Ссылки

↑ ^1.0 ^1,1 Гриффит П. 1984. Многофазный поток в трубах. J Pet Technol 36 (3): 361-367. SPE-12895-PA. http://dx.doi.org/10.2118/12895-PA.
↑ ^2,0 ^2,1 Тайтель, Ю., Борнеа, Д., и Дуклер, А.Э. 1980. Моделирование переходов режимов течения для установившегося восходящего потока газа и жидкости в вертикальных трубах. Айше Дж. 26 (3): 345-354. http://dx.doi.org/10.1002/aic.6
304.
↑ ^3,0 ^3,1 Крановый поток жидкостей, Технический документ № 410.1976 г. Нью-Йорк: Crane Manufacturing Co.
↑ ^4,0 ^4,1 Сборник технических данных, девятое издание. 1972. Талса, Оклахома: Ассоциация поставщиков переработчиков природного газа.
↑ ^5,0 ^5,1 Уэстуэй, К.Р. и Лумис, А.В. изд. 1979. Cameron Hydraulic Data Book, шестнадцатое издание. Озеро Вудклифф, Нью-Джерси: Ингерсолл-Рэнд.

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Трубопроводы и трубопроводные системы

Трубопроводы

Очистка трубопровода

Соображения и стандарты проектирования трубопроводов

PEH: Трубопроводы и трубопроводы