城市燃气课件 第七章燃气管网水力工况

1、第七章第七章 燃气管网的水力工况燃气管网的水力工况 燃气管网计算压力降确定燃气管网计算压力降确定第一节第一节 燃气管网计算压力降确定燃气管网计算压力降确定n一、低压管网计算压力降的确定一、低压管网计算压力降的确定n二、高、中压管网计算压力降的确定二、高、中压管网计算压力降的确定一、低压管网计算压力降的确定三点说明：三点说明：n用户处的压力指燃具前的压力，是指在工作状态下，燃气到达燃具前所具有的剩余压力。n用户与管网的连接方式：n用户直接与低压管网相连；用户直接与低压管网相连；燃具前的工作压力随着管网内压力、流量而波动；对于燃具：燃具的额定压力pn，只有在此压力下工作时，才能达到最优的燃烧性能。

2、为保证燃具的正常、高效工作，要求燃气压力应位于额定压力附近，燃具的最大允许压力和最小允许压力可用燃具的额定压力乘一系数来表示：nnpkppkp2min1max式中： pmax、pmin燃具的最大和最小允许压力； k1、k2最大压力系数和最小压力系数；pn燃具的额定压力。为保证燃具的正常工作，必须保证燃具前压力波动在一个允许的范围内。1 1、用户处的压力波动及其影响因素、用户处的压力波动及其影响因素 n直接连接用户的低压燃气管网的压力曲线。n图中a为管网的起点，b为干管的终点；ne、f、g、b为用户c1、c2、c3、c4与干管的连接点。np1为起点压力即调压器的出口压力。00压降利用系数压降利用

3、系数 用户的实际压力降/管网计算压力降 21p-pppp 用户燃具前的最大波动范围就等于管网的计算压力降。计算压力降：计算压力降：在最大负荷下，管网起点（调压器出口）到最远端用户燃具前的压力降， 。00n计算压力降的大小n压降利用系数，压降利用系数不同，燃具前的压力不同n管网负荷（流量）的变化情况n调压器出口压力调节方法。 影响管网计算压降的因素燃具允许的压力波动范围限制了计算压力降的数值。为了尽可能地提高管网的计算压力降（p1-p2）：q q最小最小=0=0，灶具前出现最大压力，取燃具的最大允许压力，决，灶具前出现最大压力，取燃具的最大允许压力，决定了管网起点最高压力。定了管网起点最高压力。

4、q q最大最大，灶具前出现最低压力，取燃具的最小允许压力，决定，灶具前出现最低压力，取燃具的最小允许压力，决定了用户前最低压力。了用户前最低压力。n21n2n1minmaxpkkpkpkpppn对于民用灶具，k1、k2的取值应能使燃具正常燃烧，还要保证一定的热负荷。实验确定：最小压力系数k2取0.75，最大压力系数k1取1.5。nn2175p. 0pkkp（2）管网计算压力降的确定n21n2n1minmaxpkkpkpkpppn取决于燃具的额定压力pnn与k1、k2或者说与二者的差值有关， 燃气表的压力损失以燃气表的压力损失以150pa150pa计，计， 150p75. 0pnd式中：pd从调

5、压站到最远燃具的总的允许阻力损失（pa）； 0.75pn管网的计算压力降， 150燃气表的压力损失。压力，pa人工煤气天然气液化石油气燃具额定压力pn800100020002800燃具前最大压力pmax1200150030004200燃具前最小压力pmin60075015002100调压站出口最大压力1350165031504350允许总压降75090016502250低压燃气管道允许总压降（3）低压燃气管道允许总压力降的分配n允许总压力降在低压干管、庭院、室内管之间的分配，应根据经济技术比较以及长期的运行经验确定。一般来讲，街区低压干管的压力降取0.5pn左右，庭院管道取0.15pn左右，剩

6、下的就是室内管道的允许压力降。 以天然气为例：以天然气为例：允许总压降：街区： 1050pa多层建筑： 庭院 250pa; 室内 350pa 1650papd n与低压管网不同，高、中压管网只有通过调压器才能与低压管网或用户相连，因此，高、中压管网中的压力波动，高、中压管网中的压力波动，实际上并不影响低压用户的燃气压力。实际上并不影响低压用户的燃气压力。 n计算压力降根据高中压管网的具体条件和运行工况要求而定，按高峰和低谷高峰和低谷分别考虑： 1高峰计算时 起点压力就是管网方案设计时所定的设计压力或者管网源点的供气压力。 末端最小压力的确定可以从三个方面来考虑：n应保证所连接的区域调压器能通过

7、用户在高峰时的用气量； n应考虑中压引射式燃烧器的额定压力，管网的最小压力应能保证中压引射式燃烧器所需的引射压力。n高中压管网的起点最大压力与末端最小压力之差就是高中压管网的最大计算压力降。对于环状管网，在设计时还应考虑当个别管段发生故障时，应保证一定量的供气能力。故在确定实际计算压力降时根据可靠性计算留有适当的压力储备，因此实际计算压力降一般小于最大计算压力降。n 低谷核算时，仍取决于管网源点的供气压力和管网终端调压器或高中压用户的压力要求，此外，因低谷部分燃气将输往储气设备储存，计算压力降需同时满足储气的压力要求。 2低谷核算时 n研究内容n条件：n用户支管和低压管网直接连接n任意工况n研

8、究n用户燃具前的压力变化情况n管网系统起点压力为定值时的工况 n按月(或季节)调节调压器出口压力时的水力工况低压管网在不同调压器出口压力运行方案下，管网压力随低压管网在不同调压器出口压力运行方案下，管网压力随负荷变化的规律不同。负荷变化的规律不同。n运行方式：运行方式：系统起点压力(即调压器出口压力)为定值时，随负荷降低，管道中的实际压力降减少，用户燃具前的压力升高。n系统起点压力为定值，计算工况下管网起点压力、各用户燃具前的压力和管道压力降的关系式为： n系统起点压力为定值,任意用气工况时：pppb1pbppp1一、管网系统起点压力为定值时的工况pbppp1pxppb75. 11751751

9、.ppxqqppqqxp令所以75. 1ppxp由管网压力的基本方程式：管网压力的基本方程式：可绘制任何用户处的压力曲线n取p1=1.5pn，取p=0.75pn ，则：n上式反映了在一定的值情况下，任何用户燃具前的压力比和流量比x （用气高峰时管网和用户的实际流量与计算流量的比值）的函数关系。n几何图解如下： pxppb75. 1175. 175. 05 . 1xppnbpxppb75. 11讨讨 论论n当=1和燃具前出现额定压力时 ，即pb/pn=1，管道中的流量为最大流量的79.4%；n当x=00.794时，燃具前的压力将大于额定压力；n当x=0.7941时，燃具前的压力将小于额定压力；n

10、当流量比x=1时，即计算流量下，燃具前出现最小压力，pb/pn=0.75 。75. 175. 05 . 1xppnb压降利用系数 1l0.5的曲线4l0的压力线即直线1 由01的所有压力曲线都将落在斜线区内，这也是燃具前压力的波动范围。对大多数用户来说，其压降利用系数在0.51的范围内(双斜线区内)。由图可见在系统起点压力为定值的情况下，燃具大部分时间在超负荷情况下工作。 为缩短燃具超负荷工作的时间，可采取按月(或按季节)调节调压器的出口压力。即可以在用气量较低的月份降低出口压力。 调压器出口压力的调整值应满足该月最大小时用气量时该月最大小时用气量时燃具前的压力为额定压力。燃具前的压力为额定压

11、力。(1)(1)各月最大小时用气量的计算各月最大小时用气量的计算qm该月最大小时用气量qy 年用气量k1 该月的月不均匀系数k2 该月中最大日不均匀系数 k3 该月中最大日最大小时不均匀系数 8760321ymqkkkq (2) 求各月最大小时流量与管道计算流量的比值求各月最大小时流量与管道计算流量的比值xm max11kkqqxmm(3) (3) 根据各月的根据各月的xmxm值计算压力降值计算压力降(4) (4) 确定各月调压器的出口压力（该月最大小时用气量时确定各月调压器的出口压力（该月最大小时用气量时燃具前的压力为额定压力）燃具前的压力为额定压力）75. 1)(mpxpppnppp1n已

12、知一年中各月的月不均匀系数，pn=1000pa 月份k1月份k111.2670.6721.2680.6831.2190.8341.12100.9450.99111.0860.82121.141.各月的调压器出口压力2.作图比较冬、夏季（以8月份为例）燃具前压力在不同流量比时的波动范围。解解: :计算压力降 p0.75pn0.751000750pa 求各月的xm各月最大小时流量时的实际压力降26. 11max11kkkxm75. 175. 1750mmpxpxp月份k1xmpp月份k1xmpp11.261175070.670.5320.33124821.261175080.680.540.342

13、5531.210.960.93169890.830.6590.48236141.120.890.816612100.940.7460.59944950.990.7850.6564921110.080.8570.76357260.820.6510.472354121.140.9050.8463075. 1mx75. 1mx 确定各月调压器的出口压力ppnpppp10001月份p1(pa)月份p1(pa)115007125021500812553150091360415001014505149011150061350121500如果两项之和大于1500pa，调压器出口压力仍取1500pa。比较冬季

14、、夏季（8月为例）用户燃具前的压力变化范围（取=1） 冬季燃具前压力： 夏季燃具前压力 75. 117501500 xppppb75. 117501255xppppb75. 117501500 xppppb75. 117501255xppppb通过季节性调节起点压力，可大大缩小燃具前压力波动范围；白天x在0.3以上 p11500pa，+41%25%. p11500pa， +160。 夏季不降低调压器出口压力，仍保持为1500pa，则+160上升为+41+24.5%。n城市燃气管网的水力可靠性n当管网中的某一管段发生故障时，整个管网通过能力的减少是在许可的范围之内，则认为系统是可靠的。n燃气管网

15、系统的两种设计理念n等管径设计n等压降设计n事故工况下，系统的输量减少较大，不能保证正常供应。n解决办法n增加系统的压力储备，允许事故状态下压力降增大，从而增加流量，使燃气量不低于计算流量的70%，使所有用户的供气保证系数为x=0.7。供气保证系数越高，计算工况下的压降利用系数越小，所需的压力储备越大。n一般采用等管径设计。n低压管网的水力可靠性较好，不必留压力储备。n事故状态下不同位置用户燃气流量变化：n不同用户的燃气量减少程度有显著差别n离环网供应点（调压站）越近，燃气量减少的量越少n反之，越远则减少量的越多。三、提高输配管网水力可靠性的途径三、提高输配管网水力可靠性的途径 1、管网系统应有两个或两个以上的供气点以防供气中断n向大用户、调压站以及小区居民用户供气时，都应双侧供气；高、中、低压管网都要连成环形。n如果管网系统是由几个压力级组成，则应设一定数量的连接点（即调压站）以保证多点供气。 2、如果存在天然或人工障碍n低压管网最好分区布置，而不要连成整体系统，但每一独立区至少应有两个调压站；n各调压站的出口可用同径管道以最短的线路互相连接，以保