Was ist Rohrnetzanalyse?
Die Rohrnetzanalyse ist eine Berechnung von Flüssigkeitsströmen und Druckverlusten in komplexen Rohrleitungssystemen. Die Analyse von Rohrleitungssystemen ist wichtig für öffentliche Versorgungsunternehmen, die die Verbraucher mit Wasser versorgen, für die Planung der Erdgasverteilung oder für jedes Rohrleitungssystem, bei dem gleichbleibende Förderdrücke und Durchflussraten wichtig sind. Es ist unwahrscheinlich, dass ein Lieferant bestimmte Anforderungen und Durchflussraten im gesamten Netzwerk kennt. Daher bietet die Rohrnetzanalyse eine Methode, mit der Systemschleifen ausgewählt und Berechnungen durchgeführt werden.
Die für die Rohrnetzanalyse erforderlichen Berechnungen sind in kommerziellen Softwarepaketen verfügbar. Die Grundgleichungen können jedoch auch manuell berechnet werden. Die Analyse verwendet eine Relaxationsmethode, bei der Rohrleitungsschleifen ausgewählt, Druckverluste und Abgabepunkte geschätzt werden. Anschließend wird die durch das System fließende Materialmenge bestimmt und eine Reihe von Berechnungen durchgeführt.
An dieser Stelle werden Korrekturen an den Schätzungen vorgenommen und Berechnungen bei Bedarf wiederholt. Dies ist als iterative Methode bekannt. Der Prozess wird mit immer kleineren Änderungen der Annahmen fortgesetzt, bis die Erhaltung von Masse und Energie erfüllt ist. Die Einsparung von Masse und Energie bedeutet, dass die Eingangsdrücke und -ströme am Einspeisepunkt den Systemdruckverlusten und den erforderlichen Förderströmen und -drücken des Kunden entsprechen.
Die Rohrnetzanalyse verwendet unabhängig von der zugeführten Flüssigkeit dieselbe iterative Methode. Die Wichtigkeit und Komplexität dieser Berechnungen steigt mit zunehmendem Leitungsnetz und Kunden erwarten eine unterbrechungsfreie Lieferung. Fluiddynamik und Druckabfälle können experimentell gemessen werden, aber Labormessungen lassen sich nicht immer gut auf reale Systeme mit überlappenden Kreisläufen, vielen Förderpunkten und einem sich ständig ändernden Rohrnetz übertragen.
Versorger können die Ergebnisse einer Rohrnetzanalyse verwenden, um ihre Systeme zu modifizieren und zu aktualisieren. Neue Kundenanforderungen erfordern möglicherweise zusätzliche Pumpen- oder Kompressorstationen, um ausreichende Durchflussmengen zu liefern. Wachsende Unterteilungen oder Nachbarschaften erfordern möglicherweise eine erneute Analyse des Netzwerks, da das Hinzufügen neuer Rohrleitungsschleifen die Berechnungsannahmen ändert.
Wasserleitungen können mit zunehmendem Alter interne Ablagerungen oder Rauigkeiten entwickeln. Dies kann zusätzliche Pumpenergie erfordern, um zu überwinden. Die Rohrnetzanalyse muss in der Regel ein dynamischer Prozess sein, bei dem sich die Variablen ständig ändern, und nicht eine einzelne Analyse, bei der zeitliche Änderungen nicht berücksichtigt werden.
Eine Berechnungsmethode, die traditionell zur manuellen Berechnung einer Rohrnetzanalyse verwendet wird, ist die Hardy-Cross-Methode. Diese Methode setzt voraus, dass alle Rohrgrößen und -längen feste Variablen sind. Die Hardy-Cross-Methode wird mit zunehmender Komplexität des Rohrleitungssystems ungenauer. Die Ergebnisse einer Hardy Cross-Berechnung sind möglicherweise ungenauer als bei Softwareanwendungen, können jedoch als Annahmen für komplexere Softwareberechnungen verwendet werden.