M větší potrubí, tím větší tlak?

Problémy s poklesem tlaku mohou být spojeny s distribučním potrubím, které není dostatečně velké, což má za následek, že provozovatelé vzduchových systémů vynakládají značný čas a peníze na optimalizaci distribučních systémů.

Diferenciální tlak je termín používaný k charakterizaci snížení tlaku vzduchu podél cesty od kompresoru ke skutečnému bodu použití. K poklesu tlaku dochází při průchodu stlačeného vzduchu systémem úpravy, filtrace a distribuce. Správně navržený systém by měl mít tlakovou ztrátu menší než 10 % tlaku dodávaného kompresorem.

Tito. Tlak uvolněný ze sběrné nádrže by neměl být o více než 10 % vyšší než tlak přijatý spotřebitelem. Nadměrný pokles tlaku bude mít za následek špatný výkon systému a nadměrnou spotřebu energie. Omezení průtoku stlačeného plynu jakéhokoli typu vyžaduje vyšší provozní tlaky, než je nutné, což má za následek vyšší spotřebu energie.

Zhruba řečeno, čím více filtrů je v průtokové cestě a čím delší je její dráha, tím rychleji bude klesat tlak. Pro kompenzaci těchto ztrát je tedy zapotřebí vyšší výstupní tlak. Nejčastějšími problémovými oblastmi jsou mezichladič, odlučovače maziv a zpětné ventily.

Co způsobuje ztrátu tlaku?

Jakýkoli typ překážky, omezení nebo nerovnosti v systému způsobí odpor proudění vzduchu a povede k poklesu tlaku. V distribučním systému se nejvyšší poklesy tlaku obvykle nacházejí v místech použití, včetně nedostatečného nebo netěsného:

• hadice;
• trubky;
• odpojovače;
• filtry;
• regulátory průtoku: ohyby atd.

Na napájecí straně systému mohou být hlavními součástmi způsobujícími značné tlakové ztráty také odlučovače vzduchu, chladiče, odvlhčovače, sušičky a filtry.

Maximální tlaková ztráta z přívodu do místa použití nastane, když je průtok a teplota stlačeného vzduchu nejvyšší. Součásti systému by měly být vybrány na základě těchto podmínek a výrobce každé součásti by měl být požádán, aby poskytl informace o poklesu tlaku v provozních jednotkách za těchto podmínek. Při výběru filtrů musíte také pamatovat na to, že se zašpiní, a tedy vedou k tlakovým ztrátám v systému.

Jak zjistit tlakovou ztrátu v potrubí?

Existuje několik vzorců pro výpočet tlakové ztráty. Pro malé systémy se používá následující vzorec (nebere v úvahu, kolik ventilů, kolen a spojů je v systému umístěno):

Tento vzorec vyžaduje, abyste znali některá předběžná množství, včetně:

• q je výkon kompresoru, musí být vyjádřen v l/s;
• d je průměr uvnitř potrubí, udává se v mm;
• l je celková délka pneumatického vedení a musí být převedena na m;
• p – vstupní tlak, vyjádřený v barech.

Nejdůležitějšími ukazateli pro tento výpočet jsou délka vedení a průměr potrubí. Hrají klíčovou roli: malý průměr vede (jak je patrné ze vzorce) ke snížení rychlosti pohybu stlačeného plynného média potrubím. Z tohoto důvodu dochází v systému ke ztrátám tlaku.

V procesu navrhování pneumatického systému a potrubí je nutné se snažit nejen zkrátit délku potrubí, ale také zvolit širší potrubí. To samozřejmě prodraží projekt. To však následně pomůže naopak ušetřit zdroje, protože rozvodné potrubí většího průměru nepovede k tak velkým tlakovým ztrátám jako úzké.

U velkých systémů návrh zohledňuje jmenovité hodnoty tlakových ztrát na různých konstrukčních prvcích:

• rovný ohyb;
• koleno;
• různé typy připojení;
• zpětné ventily;
• ventily.

Minimalizujte tlakovou ztrátu.

Minimalizace poklesu tlaku vyžaduje systematický přístup k návrhu a údržbě pneumatického systému. Komponenty pro úpravu vzduchu, jako jsou dochlazovače, odvlhčovače, vysoušeče a filtry, by měly být vybírány s nejnižší možnou tlakovou ztrátou při daných maximálních provozních podmínkách. Po instalaci je třeba dodržovat a zdokumentovat doporučené postupy údržby.

Postupné kroky k minimalizaci poklesu tlaku:

• správně navrhnout distribuční soustavu;
• Provozujte a řádně udržujte zařízení na filtraci a sušení vzduchu, abyste snížili vystavení vlhkosti vedoucí ke korozi potrubí;
• vybírejte chladiče, separátory, sušičky a filtry s co nejnižší tlakovou ztrátou pro jmenovité podmínky;
• snížit vzdálenost, kterou vzduch prochází distribučním systémem;
• používejte v systému regulátory tlaku, hadice a spoje, které mají nejlepší výkonové charakteristiky s nejnižší tlakovou ztrátou. Tyto složky musí být vypočteny spíše na základě skutečných než průměrných průtoků.

Určení tlakových ztrát v potrubí pomáhá již ve fázi návrhu. Znáte-li předběžné ztráty, můžete si zakoupit materiály, které tuto hodnotu minimalizují. A je třeba vzít v úvahu „trasu“ dálnice, aby bylo možné vypočítat optimální počet spojek, zatáček a spojů. A také zvolit vhodný průměr potrubí. Čím širší je potrubí, tím nižší bude tlaková ztráta podél toku, protože se bude méně dotýkat vnitřní stěny potrubí. Kompetentní přístup ve fázi návrhu pomůže výrazně minimalizovat tlakové ztráty v pneumatickém systému.

Další články

Nerezové potrubí pro stlačený vzduch, vakuum a inertní plyny

Potrubí stlačeného vzduchu je vyrobeno tak, aby vydrželo značný tlak. Proto jsou kladeny vysoké nároky na materiály, ze kterých jsou vyrobeny.

Výroba svařovaných ocelových trubek je jednodušší a levnější než výroba bezešvých výrobků. Sortiment svařovaných výrobků je navíc mnohem širší. Zahrnuje následující typy produktů:

• víceúčelové elektricky svařované trubky s rovným švem podle GOST 10704-91 s vnějším průměrem 10–630 mm;
• totéž se spirálovým švem v souladu s GOST 8696-74 s vnějším průměrem 159 – 2 520 mm;
• vodovodní a plynové potrubí v souladu s GOST 3262-75 s vnitřním průměrem 6–150 mm;
• elektrické svařované výrobky pro hlavní potrubí v souladu s GOST 20295-85 s vnějším průměrem 114 – 1 420 mm.

Hlavním účelem kruhového potrubí je instalace potrubí pro čerpání kapalin a plynů. Proto se mnozí zajímají o otázku, jaký tlak může odolat elektricky svařované trubce.

Hydraulické zkoušky ocelových trubek

Kruhové ocelové trubky vzhledem ke svému hlavnímu účelu podléhají povinným hydraulickým zkouškám. Hodnota zkušebního tlaku pro různé typy potrubí je stanovena příslušným regulačním dokumentem nebo je určena výpočtem podle GOST 3845-75.

Hydraulické zkoušení potrubí je nedestruktivní zkušební metoda. Hlavním účelem jejich realizace je kontrola kvality svaru pod vysokým tlakem na jeho těsnost. Hodnoty zkušebního tlaku pro různé typy svařovaných trubek jsou uvedeny v následujícím seznamu:

• GOST 10704-91 – trubky skupin A a B o průměru do 103 mm se testují pod tlakem 6 MPa, nad 103 mm – 3 MPa;
• u stejného sortimentu potrubí vyráběného na přání zákazníka s jiným zkušebním tlakem se jeho hodnota stanoví výpočtem, neměla by však přesáhnout 20 MPa;
• GOST 8696-74 – hodnota zkušebního tlaku je stanovena výpočtem, ale nesmí být větší než 3,5 MPa;
• GOST 3262-75 – zkušební tlak je 2,4 MPa pro obyčejné a světlovody; 3,1 MPa – pro zesílené sériové výrobky; 4,9 MPa – na žádost zákazníka produktu;
• GOST 20295-85 – hodnota zkušebního tlaku se stanoví výpočtem, u potrubí do průměru 273 mm včetně by neměla přesáhnout 12 MPa.

Připomeňme, že 1 MPa je o něco méně než deset atmosfér (přesněji 9,87 atm.). Ve skutečnosti jmenovitý provozní tlak elektricky svařovaných trubek nikdy nedosáhne zkušebních hodnot. Například v sítích pro vytápění a dodávku studené vody nesmí provozní tlak překročit 9,5 atm. s jeho optimální hodnotou 5–5,5 atm.

V procesních potrubích různých kategorií pro čerpání nebezpečných látek se maximální návrhový tlak pohybuje od 1,6 do 6,3 MPa. Absolvování zkušební tlakové zkoušky tedy znamená, že trubky mají vícenásobnou bezpečnostní rezervu. Doba výdrže výrobků pod zkušebním tlakem závisí na typu potrubí a je následující:

• trubky podle GOST 10704-91 – 5 sekund;
• podle GOST 8696-74 – 30 sekund;
• podle GOST 3262-75 – 5 sekund;
• dle GOST 20295-85 – 10 sekund pro trubky do průměru 530 mm a 20 sec. pro výrobky o průměru 530 mm a více.

Všechny elektricky svařované trubky ze šarže jsou podrobeny hydraulickým zkouškám. V některých případech lze po dohodě s kupujícím takové zkušební činnosti nahradit průběžnou kontrolou kvality svaru pomocí ultrazvukových, magnetických, rentgenových nebo jiných nedestruktivních metod. Pokud jsou v důsledku testování potrubí odhaleny zbytkové deformace přesahující tolerance, jsou takové výrobky vyřazeny.

Výsledky hydraulických zkoušek výrobků jsou dokumentovány protokolem, který je součástí balení průvodní dokumentace ke každé šarži potrubí. Výrobce nese plnou odpovědnost za správnost údajů uvedených v protokolech. Ještě jednou připomeňme, že tlakové zkoušky nezahrnují jejich provádění pod destruktivním zatížením.

Jak se určuje zkušební tlak a na čem závisí?

Kupující mají po dohodě s výrobcem právo objednat všechny typy potrubí s vypočteným zkušebním tlakem. Takové testy se provádějí v souladu s GOST 3845-75. Tento regulační dokument definuje požadavky na zkušební zařízení, měřicí zařízení a stanoví metodiku pro výpočet hodnoty maximálního tlaku při provádění hydraulických zkoušek pro různé typy použitých potrubí a zařízení.

Vypočítaný zkušební tlak pro elektricky svařované trubky se určuje podle vzorců uvedených v GOST 3845-75. Jeho hodnota závisí na faktorech, jako jsou:

• vnější průměr trubky;
• tloušťka stěny zohledňující úplnou mínusovou toleranci (tj. minimální přípustnou hodnotu);
• přípustné hodnoty vnitřního napětí pro kov používaný při výrobě trubek, které jsou uvedeny pro každý druh oceli a jsou jednou z hlavních kvalitativních charakteristik slitin.

S rostoucím průměrem klesá vypočtená hodnota zkušebního tlaku. Zvyšuje se s rostoucí tloušťkou stěny.

To neznamená, že hydraulické zkoušky potrubí by měly být prováděny vždy při návrhovém tlaku – pouze v případech, kdy je vypočtená hodnota nižší než mezní hodnota stanovená pro tyto typy výrobků. V těchto situacích má spotřebitel možnost koupit levnější trubky s tenčími stěnami.

Tento přístup nemá alternativu pro elektricky svařované trubky se spirálovým švem a pro hlavní potrubí. Ve vztahu ke svařovaným trubkám pro všeobecné použití a VGP se používá zřídka, protože mluvíme o objednávání velkého množství produktů od výrobce.

Hydraulické zkoušky se provádějí pro trubky stejné šarže, vyrobené ze stejné třídy oceli, stejných rozměrů v průměru a tloušťce stěny, stejné výrobní technologie a stejného způsobu zpracování. Maximální velikost šarže potrubí pro hydraulické testování nesmí překročit následující hodnoty:

• dle GOST 10704-91 – 1 000 ks. pro trubky do průměru 30 mm včetně, 600 – pro výrobky s průměrem St. 30 až 76 mm, 400 – St. 76 až 152 mm a 200 – St. 152 mm;
• podle GOST 8696-74 a GOST 20295-85 – velikost šarže není standardizována, protože mluvíme o trubkách velkého průměru s minimální velikostí 159 a 114 mm;
• podle GOST 3262-75 – velikost šarže pro testování je určena hmotností a neměla by přesáhnout 60 tun.

V každém případě je hydraulické testování potrubí odpovědností výrobce. Jiné formy kontroly kvality nejsou poskytovány. Navíc v naprosté většině případů spotřebitelé nemají možnost si výsledky testů zkontrolovat.

Hlavní příčiny havárií potrubí

Otázka, jaký tlak odolá elektricky svařované potrubí, často implikuje odpověď z pohledu rizika havarijních situací na inženýrských sítích. Případy prasknutí potrubí téměř nikdy nesouvisí s pevností ocelových trubek. Obvykle se vyskytují z důvodů, jako jsou:

• koroze potrubí po dlouhou dobu provozu a v důsledku porušení provozních pravidel;
• vady ve spojích potrubí;
• poruchy potrubních armatur atd.

Proto potrubí pro různé účely mají svou vlastní životnost. Například na hlavních ropovodech a plynovodech a na technologických sítích nebezpečných průmyslových odvětví musí být potrubí vyměněno ve stanoveném časovém rámci bez ohledu na jejich skutečný stav.

Pokud jde o trubky pro všeobecné použití, můžeme říci, že hlavní příčinou jejich prasknutí je koroze. Jeho negativní dopad lze kompenzovat pro prodloužení životnosti potrubí volbou potrubí s větší tloušťkou stěny. Toto řešení však nelze označit za nejlepší. Mnohem efektivnější je k tomu použít izolační materiály.

Nejzranitelnější částí potrubí jsou tupé spoje. To platí stejně pro svařování a mechanické spoje na závitech a těsnění. Totéž lze říci o potrubních armaturách. Jeho součástí jsou nouzové přetlakové ventily, které eliminují riziko prasknutí potrubí.

Na závěr poznamenáváme, že trubky, které splňují požadavky regulačních dokumentů, mohou odolat velmi vysokým tlakům – 3-5krát většímu než zkušební zatížení. Spotřebitelé by se proto při nákupu nových trubek neměli obávat tohoto problému. Mnohem důležitější je dodržovat pravidla pro provozování potrubí, včetně jejich pravidelných kontrol pod vysokým tlakem.