第6章-燃气管网设计计算与施工技术-课件

第六章燃气管网设计计算与施工技术6.1城市燃气管网的布线6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表6.3燃气分配管道计算流量的确定6.4燃气管网的水力计算（枝状、环状、室内管道）6.5

燃气管网的技术经济计算6.6

室内燃气管道的设计计算6.7燃气工程施工技术1ppt课件6.1城市燃气管网的布线(pp.79)城镇燃气管道的布线：是指城镇管网系统在原则上选定之后，决定各管段的具体位置。城镇燃气管道一般采用地下敷设遇到河流或厂区敷设等也可采用架空管道2ppt课件6.1城市燃气管网的布线一、布线依据地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设、或敷设在绿化地带内。在决定城市中不同压力燃气管道的布线问题时，必须考感到下列基本情况：1．管道中燃气的压力。2．街道其它地下管道的密集程度与布置情况。3．街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况。4．所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况。5．与该管道相连接的用户数量及用气量情况，是主要管道还是次要管道。6．线路上所遇到的障碍物情况。7．土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度。8．该管道在施工、运行和万一发生故障时，对城市交通和人民生活的影响在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面位置与纵断面位置。由于输配系统各级管网的燃气压力不同，其设施和防火安全的要求也不同，而且各自的功能也有所区别，故应按各自的特点进行布置。3ppt课件6.1城市燃气管网的布线二、燃气管网的平面布置1.城镇燃气管道地区等级的划分燃气管道通过地区，按照沿线建筑物的密集程度划分四个等级，并根据地区等级作出相应的管道设计。管道中心两侧200m范围内，任意划分为长1.6km并能包括最多供人居住的独立建筑物数量的地段，按房屋建筑的密集程度，划分四个等级。一级地区：供人居住建筑物≤12个的任一地区分级单元二级地区：12<供人居住建筑物≤80三级地区：介于二级和四级地区之间，＞80，工业区四级地区：四层或四层以上建筑物普遍，交通频繁、地下设施多的城市中心区（镇中心区域等）4ppt课件6.1城市燃气管网的布线二、燃气管网的平面布置2.高、中压燃气管网的平面布置原则高压管网的主要功能是输气。中压管网的功能也是输气，并具有向低压管网各环网配气的作用。两者有共同点也有不同点。一般布置原则如下：(pp.80-81)不宜进入城市四级地区，必需进入时应遵守相应规定不应通过军事设施、易燃易爆仓库、国家重点文物保护单位的安全区、飞机场、火车站和码头等宜采用埋地方式敷设，否则必须采用安全防护措施一二级地区地下管道与建筑物水平净距不小于表4-6的规定三级地区不小于表4-7的规定。5ppt课件6.1城市燃气管网的布线6ppt课件6.1城市燃气管网的布线二、燃气管网的平面布置2.高、中压燃气管网的平面布置原则此外还应考虑：连接成环穿越铁路、河流等考虑城市发展沿街敷设的问题大型用户等7ppt课件6.1城市燃气管网的布线3.低压燃气管网的平面布置原则(pp.82-83)

低压管网的主要功能是直接向各类用户配气，是城市供气系统中最基本的管网。低压管网的布置一般应考虑下列各点：环网边长300～600m环枝结合连接管管径应大于相邻低压管道管径宽街道采用双侧敷设平行敷设为了保证在施工和检修时互不影响，也为了邀免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建筑物、构筑物以及其它各种管道之间应保持必要的水平净距，见下表4-8：8ppt课件6.1城市燃气管网的布线9ppt课件6.1城市燃气管网的布线

三、燃气管网的立面布置原则地下燃气管道埋设深度，应在土壤冰冻线以下管道坡度不小于0.003,在管道的最低点应设排水器。燃气管道不得在地下穿过房屋或其它建筑物;管道与建筑物的最小垂直距离10ppt课件6.1城市燃气管网的布线四、燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法

燃气管道穿越公路地沟套管燃气管道穿越铁路燃气管道穿越河流水下穿越附桥架设管桥跨越11ppt课件6.1城市燃气管网的布线四、燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法

12ppt课件6.1城市燃气管网的布线四、燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法

13ppt课件6.1城市燃气管网的布线四、燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法

14ppt课件6.1城市燃气管网的布线四、燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法

15ppt课件6.1城市燃气管网的布线四、燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法

16ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表

燃气管道水力计算的任务：根据计算流量和规定压力损失来计算管径，进而决定管道投资与金属消耗——设计计算；对已有管道进行流量和压力损失的验算，以充分发挥管道的输气能力，或决定是否需要对原有管道进行改造——校核计算。正确地进行水力计算，是关系到输配系统经济性和可靠性的问题，是城市燃气规划与设计中的一项重要工作。17ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表一、不稳定流动方程式燃气是可压缩流体，管内流动是不稳定的气田调节采气的工况压气机站开动压缩机不同台数的工况用户变化情况随管内燃气的流动压力——下降密度——减小温度——基本不变，等于埋管周围土壤的温度18ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表一、不稳定流动方程式

决定燃气流动状态的参数（压力P、密度ρ和流速W）均沿管长随时间变化，是距离x和时间τ的函数，即：为了求得P、ρ、

W，必须有三个方程式：

运动方程——牛顿第二定律连续性方程——质量守恒定律状态方程——考虑气体压缩性19ppt课件1.运动方程式微小体积流体动量的改变量等于作用于该流体上所有力的冲量之和，即:在Ⅰ-Ⅱ范围动量减值为：由于不稳定性，在dτ微元体动量的变化为：在Ⅰ‘-Ⅱ’范围动量增值为：总动量的改变为：6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表由于位移：20ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表分析作用在微元体上力(压力、重力、摩擦力)的冲量之和1.压力的冲量2.重力3.摩擦力总冲量：运动方程：惯性对流21ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表2.连续性方程(6-4)(6-5)(6-6)连续性方程：22ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表3.状态方程式不稳定流动方程组非线性偏微分方程组，很难求解析解，可用线性化的方法简化后求近似解。23ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表除单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线外，设计城市燃气管道可不考虑流动不稳定性，各运动参数不随时间而变化。24ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表25ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表26ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表低压燃气管道

沿程阻力系数λ值主要取决于流体所处状态和管壁粗糙度。27ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表28ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表29ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表30ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表31ppt课件32ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表附加压力计算结果可正、可负，当附加压力为正值时，有助于燃气流动。而当附加压力为负值时，阻碍燃气流动。33ppt课件6.2城市燃气管道水力计算公式及计算图表34ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定35ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定一般情况下燃气分配管段的负荷变化如图6-8。A处流量为Q1＋Q2

，沿管段流量逐渐减小；计算流量为进行变负荷管段的水力计算，可以找出一个假想不变的流量Q，使它产生的管段压力降与实际压力降相等。这个不变流量Q称为变负荷管段的计算流量。36ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定QN为总流量QN=Q1+Q2α—流量折算系数37ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定几点假设：途泄流量Q1沿管段均匀输出；途泄流量只包括大量的居民用户和小型公共建筑用户。若该管段上连有负荷较大的用户，应当作集中负荷进行计算；供气区域内居民用户和小型公共建筑用户的负荷是均匀分布的。38ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定供气范围按不同居民人口密度划分为若干小区(A,B,…)计算各小区的燃气用量(QA,QB,…)计算各小区管段单位长度途泄流量qQ1——途泄流量如:39ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定计算各管段途泄流量途泄流量等于单位长度途泄流量乘以该管段长度。若管段为两个小区的公共管道，需同时向两侧供气时，其途泄流量为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。其余依次类推40ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定4．节点流量

燃气管网计算，特别是采用计算机进行燃气环网水力计算，常把途泄流量改为节点流量表示。这样，假设管线不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管线变化，它产生的压降与实际压降相等。由

与Q1途泄流量相当的计算流量Q＝，可由管道终端节点流量为和始端节点流量为来代替。41ppt课件6.3燃气分配管道计算流量的确定4．节点流量当α取0.55时，途泄流量Q1可分为两部分：0.55Q1是从管段终端流出，0.45Q1是在始段流出。将管段的两端视为节点，则管段始端的节点流量为管段途泄流量的0.45倍，管段终端的节点流量为管段途泄流量的0.55倍。由于环状管网的各管段相互连接，故各节点流量等于流入节点所有管段途泄流量的0.55Q1，与流出节点所有管段途泄流量的0.45Q1之和，再加上集中流量。7个未知数，7个方程42ppt课件6.4燃气管网水力计算环状管网与枝状管网的主要区别环状管网由一些管道封闭成环，可同时由一条或几条管道给某管段输送燃气，而枝状管段只能由一条管道供气。枝状管道中变更某一管段的直径时，不影响其它管段的流量分配，只导致管道终点压力的改变；环状管网中变更某一管段的直径，就会引起所有其它管段流量的重新分配，并改变管网内各点的压力值。燃气管道成环连接，是为了保证管网工作的可靠性，转输流量的分配也必须考虑到管网工作的最大可靠性。43ppt课件6.4燃气管网水力计算枝状管网水力计算的特点枝状管网由输气管段和节点组成。管段节点数m与管段数P符合:Pg.96例4-1（图4-50）支状管网水力计算中各管段只有直径和压力降两个未知数。44ppt课件6.4燃气管网水力计算枝状管网水力计算步骤对管网节点和管道进行编号确定气流方向，根据管线图和用气情况，确定管网各段的计算流量根据给定的允许压力降及高程差，确定管线单位长度的允许压力降。根据管段的计算流量及单位长度的允许压力降选择管径。根据所选定的标准管径，求沿程压力降和局部压力降，计算总压降。检查计算结果。若总压降未超过允许值，并趋近于允许值，则认为计算合格，否则，应变动管径，重新计算。45ppt课件6.4燃气管网水力计算46ppt课件6.4燃气管网水力计算47ppt课件6.4燃气管网水力计算48ppt课件6.4燃气管网水力计算49ppt课件6.4燃气管网水力计算环状管网的水力计算由一些封闭成环的管道组成，输送到某管段的燃气同时可由一条或几条管道供给。而枝状管段只能由一条管道供气，枝状管道的转输流量只有一个数值，在环状管网中，由每条管道达到该节点的燃气量完全可以任意分配。环网中各管段的未知量是管道的直径、管段压力降和计算流量；枝状管道中各管段的未知量只是直径和压力降。在环状管网计算中，必需满足下列条件：

1)采取不同的正负号时，节点处流量的代数和等于零(即流入等于流出)。 ∑Q=02)在封闭的环网中，燃气按顺时针方向流动的管段压力降定为正值，则： ∑Δp=0

在进行城市燃气管网计算时，通常计算压力降是已知的，从供气的始点至最末管段的终点，各管段压力降之和∑Δpi等于计算压力降Δp： ∑Δpi

－Δp

=050ppt课件6.4燃气管网水力计算

在实际工作中，计算环状燃气管网的步骤如下：(1)绘制管网平面布置图。(2)计算各管段的途泄流量。(3)确定环网各管段中的气流流向。(4)计算各管段的计算流量。按气流方向及途泄流量定转输流量。(5)选择管径。根据管网计算压力降和供气点至零点的平均计算长度，求得单位长度允许压力降。(6)计算各管段的实际压力降。闭合差超过允许值，进行环网平差计算。(7)环网的平差计算。要使所有封闭环各管段压力降的代数和为零或近似为零，即达到工程允许的误差，必须进行流量效正。(8)部分初选管径的调整。供气点至零点的压力降过大。(9)绘制水力计算图，标明管段的长度、管径、计算流量、压力降和接点流量压力等Pg.149例6-2（图6-8）51ppt课件6.5燃气管网技术经济计算

一、经济管径的计算1.枝状管网经济管径的计算2.环状管网经济管径的计算 根据已定的起点压力和计算压力降，确定各管段之间压力降分配趋于合理，以优化管网的计算。3.主要方程包括：水力计算方程式经济性方程式4.环状管网技术经济计算方法按下列步骤进行：按单位长度压力降为常数选择管径，并进行环网的平差计算。通过求解节点经济性方程式确定管网各管段的经济压力降(用节点校正压力p的方法求解，与枝状管网技术经济计算相似)。改变管网管径，以使管段压力降的分配最大限度地接近最佳值，并进行管网的最终平差计算。52ppt课件6.5燃气管网技术经济计算

二、计算机在管网平差计算中的应用随着电子计算机的普及，燃气管网中的平差计算已逐渐被计算机代替，它可分别求解：每环校正流量为未知数的环方程每个节点压力为未知数的节点方程（最常用的方法）每一管段流量为未知数的管段方程无论采取何种解法，都需满足：能量方程连续性方程状态方程53ppt课件6.6城市燃气管道的设计计算一、室内燃气管道布线原则室内管道系统由引入管、干管、立管、用户支管、燃气计量表、燃具连接管和燃气用具组成。1—引入管；2—砖台；3—保温层；4—立管；5—水平干管；6—用户支管；7—燃气计量表；8—表前阀门；9—灶具连接管；10—燃气灶；11—套管；12—燃气热水器接头54ppt课件6.6城市燃气管道的设计计算一、室内燃气管道布线原则。图4—22用户引入管1—沥青密封层；2—套管；3—油麻；4—水泥砂浆；5—燃气管道55ppt课件6.6城市燃气管道的设计计算引入管：用户引入管与城镇或庭院低压分配管道连接，在分支管处设阀门。输送湿燃气的引入管一般由地下引入室内，当采取防冻措施时也可由地上引入。水平干管：引入管上既可连一根燃气立管，也可连若干根立管，后者则应设置水平干管。水平干管可沿楼梯间或辅助房间的墙壁敷设，坡向引入管，坡度应不小于0.003。燃气立管：立管一般应敷设在厨房或靠近厨房的阳台、走廊内.用户支管：由立管引出的用户支管，在厨房内其高度不低于1.7m。敷设坡度不小于0.002，并由燃气计量表分别坡向立管和燃具。用具连接管：又称下垂管，是在支管上连接燃气用具的垂直管段，其上的旋塞应距地面1.5m左右。56ppt课件6.6城市燃气管道的设计计算一、室内燃气管道布线原则1.燃气管道对于高层建筑还应考虑3个问题：补偿高层建筑的沉降：连接器建筑物高度引起的附加压头增加和减少管道阻力；高层和低层供气分开；设