燃气输配第7章课件

1、燃气输配 侯根富 福建工程学院第七章、燃气管网的水力工况7-1 管网计算压力降的确定7-2 低压管网的水力工况7-3 高、中压环网的水力可靠性7-4 低压环网的水力可靠性7-1 管网计算压力降的确定一低压管网计算压力降的确定 城市管网与用户的连接方法：1、用户调压器与燃具连接；2、用户直接与低压管网连接图7-1为第二种情况是在计算工况下的压力曲线。计算工况：指管道系统的流量满足最大负荷（即计算流量Q）、燃具前的压力为额定压力 Pn、燃具的流量为额定流量 Qn 时的工况。 （一）用户处的压力波动及其影响的因素1.P（计算压力降）的大小和压降利用程度（或称压降利用因素）；2.系统负荷（流量）的变化

2、情况；(调压器出口压力为定值时）3.调压器出口压力调节方法。（二）管网计算压力降的确定 燃具的最大和最小允许压力可表示为： Pmax=k1Pn Pmin=k2Pn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；显然：要保证燃具的热负荷，只有取k2=1的情况下燃具前的最小压力等于额定压力。因为：在计算工况下，管网的流量是最大的，这时燃具前的压力出现最小值。故有：管网的计算压力降=燃具压力的最大波动范围：P= Pmax- Pmin=（k1-k2）PnP取决于两个因素，（1）Pn ；（2）与k1、k2有关。 一般民用燃具的正常工作可以允

3、许其压力在 50%范围内波动，即k1=1.5， k2=0.5。由于k21，即允许管网在最大负荷时燃具在小于额定压力下工作。实际流量小于计算流量Q。那么，须考察不同k2时，用气高峰期间的管网水力工况。燃具的压力与其流量的关系符合下式：P=aQ2或Q= 当P 50%Pn时，流量（0.71.2）Q 取k2=0.75(考虑到用气高峰期间，一部分燃具不宜在过低的负荷下工作）则 Qp=0.865Q（实际上为0.92Q或更大为什么？) 见P120122的分析） P=（k1-k2）Pn =(1.5-0.75) Pn =0.75 Pn 考虑到燃气表的阻力，则干、支管、低压燃气管道（含室内和庭院管）总的计算压力降

4、还须加大150Pa，故：从调压站到最远燃具的管道允许压力损失，可按下式计算： Pd=0.75 Pn+150二、高、中压管网计算压力降的确定 原则：因为高、中压管网要通过调压器与低压管网或用户连接，所以确定最小压力时，应保证区域调压站能通过用户在高峰时的用气量。起点压力已知，知道了末端调压器的最低允许进口压力，两者相减为压力降。中压用户：中压燃烧器的额定压力、专用调压站的压力降、用户管道的压力损失等，并适当留点余量。确定最小压力7-2 低压管网的水力工况一.管网起点压力为定值时的工况 对C2、C4用户：P1=P2+PC1、C3用户：P1=Pb+P Pb用户燃具前压力；压降利用系数。在任何用气工况

5、（任何负荷下）上式写为：P1=Pb+P pP p=1时管道任意流量下的压力降Pb用户燃具前压力低压管道的压力损失可按水力光滑区计算，即：P=aQ1.75 Pp=a(xQ)1.75=aQp1.75 P1=Pb+P p 有P1=Pb+x1.75P这是管网压力的基本方程式；可用此方程式绘制任何用户处的压力曲线。分析： x：0-1，：0-1；包括了任何用户。 讨论P1=1.5 Pn（起点压力为常数）, P=0.75Pn时Pb的变化情况 （1）变形 （2）做图，=1时，当x=0.794时 x=1时见曲线3X=0.7940.75=0.5时，做出曲线4；=0时，做出曲线1；可见，从0到1的所有压力曲线都落在

6、斜线区，这也是燃具前压力的波动范围；实际上，绝大多数用户的压降利用系数在0.51的范围（双斜线区内） 结论：起点压力为定值，绝大部分时间燃具前压力超过额定压力较多，在超负荷下工作。所以要按负荷的变化调节调压器的出口压力，减少压力波动范围，提高灶具工作稳定性。二、按月（或季节）调节调压器出口压力时的水力工况目标：因为不同的月中最大小时流量不一样，调节时应保证各个月的最大小时流量的情况下，使燃具前的压力为额定压力。确定各月调压器出口压力步骤1、求出各月最大小时流量和计算流量的比值：月份123456789101112K11.261.261.211.120.990.820.670.680.830.94

7、1.081.14例表7-5 月不均匀系数表人工燃气，Pn=1000Pa2、求出各月的最大小时流量的压力降 3、确定各月调压器的出口压力比较冬、夏用户燃具前的压力变化范围（=1）见例7-1p127-128P1=Pb+x1.75P冬季燃具前压力： Pb=P1-x1.75P=1500-750 x1.75夏季燃具前压力： Pb=P1-x1.75P=1255-750 x1.75根据以上两式刻画出燃具前压力随x的变化曲线1255三、随管网负荷变化调节调压器出口压力时的水力工况该情况下，管网起点压力是根据在任意工况下燃具前压力等于或接近额定压力而确定的。P1=Pb+x1.75P若取：=1；Pb=Pn； P=

8、0.75Pn,则有：P1/Pn=1+0.75x1.75 (7-20)7-3 高、中压环网的水力可靠性 设计成环，保证供气的可靠性。个别管段出现事故，整个系统过流能力的减少在许可的范围，则认为该系统是可靠的。一.管径d为常数时的可靠性 水力计算公式： 第六章：燃气管道水力计算公式P94高中压1.计算工况下的计算半环的压力损失这是计算工况下总的阻力损失2、事故工况的计算 假设在最不利点（即1点）出了事故，并假设各个节点的流量减少的比例数相等. 设该比例为x,即： Q=xQ +如果计算工况和事故工况的起点压力和终点压力相同，则即事故工况下，各个节点的流量与各个节点计算流量的比值只有34.5%。供气量

9、达不到要求，需要设置压力储备。3、压力储备的计算计算工况下，为了可靠性的要求，选定管网末端压力与最低允许压力的差值，叫压力储备。将x提高到0.7称为供气保证系数，计算压力降的利用程度： 即：计算压力降利用系数为25%压力储备值与：管网布置、负荷、供气保证系数等有关。对于单环、供气保证系数为0.7时，计算压降利用程度的数值可取0.250.3；对于多环，应由最不利工况下的校核计算确定；这种情况可能有几个。压力储备随管网环数的增多而减少，而用户的供气保证系数则随环数的增多而增大。二、压力降为常数时的可靠性采用单位长度等压力降法时，管径不一样了 。1、计算工况 各管段长度一致（见图7-7） =C d不

10、同，各管段的阻抗a也不同。+2、事故工况（见图7-7b）事故工况下，若起点压力不变，则燃气量将减少到计算流量的22.5%。+三、两种方法金属用量的分析 条件：在水力可靠性相同的条件下进行，即要求x相同，总压降相同。根据这些，对高压、中压管网，对上述两种方法（等管径法、等压降法），可以假定一种方法的管径，求出另一种方法的管径；从而比较他们的金属用量。令两种方法在事故工况下的总压降相同、x也相同则有： 等压降法：结论：相同的水力可靠性；等管径的金属耗量比等压降的金属耗量要少等管径法：以上是假设了事故工况下用户负荷均匀降低这只能是下面的情况：1、事故工况不与用气高峰重合，而发生在用气量较低的季节。季

11、节性用量的减少比事故工况的减少还要多；即：事故工况并不影响用户的正常工作。其负荷是均匀降低的。2、一旦在高峰期出了事故，通过调度管理去缩减工业用户（大用户）的用气量，也可以使用气量均匀降低。7-4 低压环网的水力可靠性分析基础：1、 各用户用气量的减少是不相同的；各用户用气量的减少取决于两个因素：（1）支管的压力降的大小；（2）支管与环网连接点的压力降低的程度。近：降的少；远：降的多。2、 低压管网应用水力光滑区计算，但为推导起见，仍用阻力平方区公式，对于可靠性分析是足够精确的。3、低压管网的环网部分应用同管径法计算；4、把压力降从调压室出口到用户进行分配，干管（环网）=0.5 Pn，支管（包

12、括庭院支管、引入管）和室内管=0.25 Pn，最远用户燃具前的压力=0.75 Pn，则管网的起点压力为： P1= 0.5 Pn +0.25 Pn +0.75 Pn =1. 5 Pn一、计算工况的计算假设：环网部分各边长、管径相等计算的目的：求出各个节点的压力和各支管的压力降（并确定出支管的阻抗）。 P3和P37的计算P2和P26的计算P1和P15的计算整个系统总流量为4Q，总压降1.5 Pn，总阻抗：二、事故工况下阻抗的计算 并联管段：管段1-5的流量等于（分解为）管段1-11，管段9-10之和，且二者相等：管段2-6与管段2-9-10并联：管段2-9和管段9-10是串联的，其总压将等于各串联

13、管段压降至和，可得：管段3-7与管段3-2-6（3-2-10）并联 管段4-8与管段4-3-7（4-3-10）并联：管段1-11和1-4-8并联：三、事故工况下的供气量 （一）用全压降计算支管时用户供气量 事故工况下，其起点压力P1与计算工况相同，流入1点的流量为xQ(Q为计算工况下流入1点的流量，Q=4Q)。则事故工况下总供气量xQ为： 事故工况下各用户得到的燃气量的计算。对并联管段有：节点1：用户1-11为0.5Q 节点4： 节点3节点2：节点9：结论：1、通过计算得到的各用户的供气量减少量是有显著差别的。2、与我们假设是一致的。离调压站越近减少得越少，反之，则多（远近指管道流经途经的长短

14、）3、低压管网的可靠性高于高、中压管网的可靠性；原因：1、高中压：起点是气源，末端是调压站，压力降不能增加；2、低压：调压站出口压力一定，燃具前压力0.75Pn用户的用气量减少，用户压力下降，则管网允许压力降增加。在d一定的条件下，管网流量相对增加。 如：用户10，连接点为9：3、事故工况下干管的压力降增大，支管的压力降减少，所以事故工况下，干管的过流能力大于计算工况的，但用户的用气量却减少了。（因为转输流量大大增多）如9节点，支管仅为0.235例如节点4 ：计算工况事故工况（二）用等压降计算支管时用户供气量通往各用户支管的压力降均相同（取0.25 ） 用户11起点压力只能为1.5 1、求各节点阻抗 节点2事故工况的总阻抗 2、等压降法事故工况的供气量 （1）总供气量 X=0.64（2）事故工况下各节点的供气量 结论：全压降和等压力降分别计算支管时，各用户的供气量基本相同，末端用户（ 10 ）等压力降方法的供气量大于用全压降的（46%39%）；采用支管压力相等的计算方法，不能充分利用支管中的压力降，从而增大管径，所以支管压力降相等的方法不可取。 四、提高输配管网水力可靠性途径 1、对大城市尽可能多气源点供气，可适当建立分置罐站。若由多级管网组成，