パイプネットワーク分析とは

パイプネットワーク解析は、複雑な配管システムにおける流体の流れと圧力降下の計算です。 配管システムの分析は、消費者に水を供給する公益事業者、天然ガスの分配計画、または一貫した供給圧力と流量が重要な配管システムにとって重要です。 サプライヤがネットワーク全体の特定の需要と流量を知っている可能性は低いため、パイプネットワーク分析はシステムループを選択して計算を実行する方法を提供します。

パイプネットワーク解析に必要な計算は市販のソフトウェアパッケージで利用できますが、基本方程式は手動で計算することもできます。 解析では、配管ループを選択し、圧力降下と供給ポイントを推定する緩和法を使用します。 次に、システムを通過する材料の量が決定され、一連の計算が実行されます。

この時点で、推定値が修正され、必要に応じて計算が繰り返されます。 これは、反復法として知られています。 このプロセスは、質量とエネルギーの保存が満たされるまで、仮定のより小さな変化を続けます。 質量とエネルギーの節約とは、供給ポイントでの入口の圧力と流量が、システムの圧力損失と必要な顧客配送流量と圧力に等しいことを意味します。

パイプネットワーク解析では、供給される流体に関係なく、同じ反復法が使用されます。 これらの計算の重要性と複雑さは、パイプネットワークが成長するにつれて増大し、顧客は中断のない配信を期待しています。 流体力学と圧力降下は実験的に測定できますが、実験室での測定は、オーバーラップループ、多くの配信ポイント、および絶えず変化するパイプネットワークの実際のシステムに必ずしもうまく変換されるとは限りません。

ユーティリティプランナーは、パイプネットワーク分析の結果を使用して、システムを変更およびアップグレードできます。 新しい顧客の要求により、適切な流量を供給するために追加のポンプまたはコンプレッサーステーションが必要になる場合があります。 新しいパイピングループを追加すると計算の前提条件が変わるため、細分化または近隣地域の拡大に伴い、ネットワークの再分析が必要になる場合があります。

水配管は、経年に応じて内部スケールまたは粗さを発生させる可能性があります。 これを克服するには、追加のポンピングエネルギーが必要になる場合があります。 パイプネットワーク解析は、通常、経時的な変化を許容しない単一の解析ではなく、変数が絶えず変化する動的なプロセスである必要があります。

パイプネットワーク解析を手動で計算するために従来使用されていた計算方法は、ハーディクロス法です。 この方法は、すべてのパイプのサイズと長さが固定変数であることを前提としています。 配管システムが複雑になると、ハーディクロス法の精度が低下します。 ハーディクロス計算の結果は、ソフトウェアアプリケーションよりも精度が低い場合がありますが、より複雑なソフトウェア計算の前提条件として使用できます。