城市燃氣課件 第七章燃氣管網(wǎng)水力工況

1、第七章第七章 燃氣管網(wǎng)的水力工況燃氣管網(wǎng)的水力工況 燃氣管網(wǎng)計算壓力降確定燃氣管網(wǎng)計算壓力降確定第一節(jié)第一節(jié) 燃氣管網(wǎng)計算壓力降確定燃氣管網(wǎng)計算壓力降確定n一、低壓管網(wǎng)計算壓力降的確定一、低壓管網(wǎng)計算壓力降的確定n二、高、中壓管網(wǎng)計算壓力降的確定二、高、中壓管網(wǎng)計算壓力降的確定一、低壓管網(wǎng)計算壓力降的確定三點說明：三點說明：n用戶處的壓力指燃具前的壓力，是指在工作狀態(tài)下，燃氣到達燃具前所具有的剩余壓力。n用戶與管網(wǎng)的連接方式：n用戶直接與低壓管網(wǎng)相連；用戶直接與低壓管網(wǎng)相連；燃具前的工作壓力隨著管網(wǎng)內(nèi)壓力、流量而波動；對于燃具：燃具的額定壓力pn，只有在此壓力下工作時，才能達到最優(yōu)的燃燒性能。

2、為保證燃具的正常、高效工作，要求燃氣壓力應位于額定壓力附近，燃具的最大允許壓力和最小允許壓力可用燃具的額定壓力乘一系數(shù)來表示：nnpkppkp2min1max式中： pmax、pmin燃具的最大和最小允許壓力； k1、k2最大壓力系數(shù)和最小壓力系數(shù)；pn燃具的額定壓力。為保證燃具的正常工作，必須保證燃具前壓力波動在一個允許的范圍內(nèi)。1 1、用戶處的壓力波動及其影響因素、用戶處的壓力波動及其影響因素 n直接連接用戶的低壓燃氣管網(wǎng)的壓力曲線。n圖中a為管網(wǎng)的起點，b為干管的終點；ne、f、g、b為用戶c1、c2、c3、c4與干管的連接點。np1為起點壓力即調(diào)壓器的出口壓力。00壓降利用系數(shù)壓降利用

3、系數(shù) 用戶的實際壓力降/管網(wǎng)計算壓力降 21p-pppp 用戶燃具前的最大波動范圍就等于管網(wǎng)的計算壓力降。計算壓力降：計算壓力降：在最大負荷下，管網(wǎng)起點（調(diào)壓器出口）到最遠端用戶燃具前的壓力降， 。00n計算壓力降的大小n壓降利用系數(shù)，壓降利用系數(shù)不同，燃具前的壓力不同n管網(wǎng)負荷（流量）的變化情況n調(diào)壓器出口壓力調(diào)節(jié)方法。 影響管網(wǎng)計算壓降的因素燃具允許的壓力波動范圍限制了計算壓力降的數(shù)值。為了盡可能地提高管網(wǎng)的計算壓力降（p1-p2）：q q最小最小=0=0，灶具前出現(xiàn)最大壓力，取燃具的最大允許壓力，決，灶具前出現(xiàn)最大壓力，取燃具的最大允許壓力，決定了管網(wǎng)起點最高壓力。定了管網(wǎng)起點最高壓力。

4、q q最大最大，灶具前出現(xiàn)最低壓力，取燃具的最小允許壓力，決定，灶具前出現(xiàn)最低壓力，取燃具的最小允許壓力，決定了用戶前最低壓力。了用戶前最低壓力。n21n2n1minmaxpkkpkpkpppn對于民用灶具，k1、k2的取值應能使燃具正常燃燒，還要保證一定的熱負荷。實驗確定：最小壓力系數(shù)k2取0.75，最大壓力系數(shù)k1取1.5。nn2175p. 0pkkp（2）管網(wǎng)計算壓力降的確定n21n2n1minmaxpkkpkpkpppn取決于燃具的額定壓力pnn與k1、k2或者說與二者的差值有關(guān)， 燃氣表的壓力損失以燃氣表的壓力損失以150pa150pa計，計， 150p75. 0pnd式中：pd從調(diào)

5、壓站到最遠燃具的總的允許阻力損失（pa）； 0.75pn管網(wǎng)的計算壓力降， 150燃氣表的壓力損失。壓力，pa人工煤氣天然氣液化石油氣燃具額定壓力pn800100020002800燃具前最大壓力pmax1200150030004200燃具前最小壓力pmin60075015002100調(diào)壓站出口最大壓力1350165031504350允許總壓降75090016502250低壓燃氣管道允許總壓降（3）低壓燃氣管道允許總壓力降的分配n允許總壓力降在低壓干管、庭院、室內(nèi)管之間的分配，應根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)比較以及長期的運行經(jīng)驗確定。一般來講，街區(qū)低壓干管的壓力降取0.5pn左右，庭院管道取0.15pn左右，剩

6、下的就是室內(nèi)管道的允許壓力降。 以天然氣為例：以天然氣為例：允許總壓降：街區(qū)： 1050pa多層建筑： 庭院 250pa; 室內(nèi) 350pa 1650papd n與低壓管網(wǎng)不同，高、中壓管網(wǎng)只有通過調(diào)壓器才能與低壓管網(wǎng)或用戶相連，因此，高、中壓管網(wǎng)中的壓力波動，高、中壓管網(wǎng)中的壓力波動，實際上并不影響低壓用戶的燃氣壓力。實際上并不影響低壓用戶的燃氣壓力。 n計算壓力降根據(jù)高中壓管網(wǎng)的具體條件和運行工況要求而定，按高峰和低谷高峰和低谷分別考慮： 1高峰計算時 起點壓力就是管網(wǎng)方案設(shè)計時所定的設(shè)計壓力或者管網(wǎng)源點的供氣壓力。 末端最小壓力的確定可以從三個方面來考慮：n應保證所連接的區(qū)域調(diào)壓器能通過

7、用戶在高峰時的用氣量； n應考慮中壓引射式燃燒器的額定壓力，管網(wǎng)的最小壓力應能保證中壓引射式燃燒器所需的引射壓力。n高中壓管網(wǎng)的起點最大壓力與末端最小壓力之差就是高中壓管網(wǎng)的最大計算壓力降。對于環(huán)狀管網(wǎng)，在設(shè)計時還應考慮當個別管段發(fā)生故障時，應保證一定量的供氣能力。故在確定實際計算壓力降時根據(jù)可靠性計算留有適當?shù)膲毫?，因此實際計算壓力降一般小于最大計算壓力降。n 低谷核算時，仍取決于管網(wǎng)源點的供氣壓力和管網(wǎng)終端調(diào)壓器或高中壓用戶的壓力要求，此外，因低谷部分燃氣將輸往儲氣設(shè)備儲存，計算壓力降需同時滿足儲氣的壓力要求。 2低谷核算時 n研究內(nèi)容n條件：n用戶支管和低壓管網(wǎng)直接連接n任意工況n研

8、究n用戶燃具前的壓力變化情況n管網(wǎng)系統(tǒng)起點壓力為定值時的工況 n按月(或季節(jié))調(diào)節(jié)調(diào)壓器出口壓力時的水力工況低壓管網(wǎng)在不同調(diào)壓器出口壓力運行方案下，管網(wǎng)壓力隨低壓管網(wǎng)在不同調(diào)壓器出口壓力運行方案下，管網(wǎng)壓力隨負荷變化的規(guī)律不同。負荷變化的規(guī)律不同。n運行方式：運行方式：系統(tǒng)起點壓力(即調(diào)壓器出口壓力)為定值時，隨負荷降低，管道中的實際壓力降減少，用戶燃具前的壓力升高。n系統(tǒng)起點壓力為定值，計算工況下管網(wǎng)起點壓力、各用戶燃具前的壓力和管道壓力降的關(guān)系式為： n系統(tǒng)起點壓力為定值,任意用氣工況時：pppb1pbppp1一、管網(wǎng)系統(tǒng)起點壓力為定值時的工況pbppp1pxppb75. 11751751

9、.ppxqqppqqxp令所以75. 1ppxp由管網(wǎng)壓力的基本方程式：管網(wǎng)壓力的基本方程式：可繪制任何用戶處的壓力曲線n取p1=1.5pn，取p=0.75pn ，則：n上式反映了在一定的值情況下，任何用戶燃具前的壓力比和流量比x （用氣高峰時管網(wǎng)和用戶的實際流量與計算流量的比值）的函數(shù)關(guān)系。n幾何圖解如下： pxppb75. 1175. 175. 05 . 1xppnbpxppb75. 11討討 論論n當=1和燃具前出現(xiàn)額定壓力時 ，即pb/pn=1，管道中的流量為最大流量的79.4%；n當x=00.794時，燃具前的壓力將大于額定壓力；n當x=0.7941時，燃具前的壓力將小于額定壓力；n

10、當流量比x=1時，即計算流量下，燃具前出現(xiàn)最小壓力，pb/pn=0.75 。75. 175. 05 . 1xppnb壓降利用系數(shù) 1l0.5的曲線4l0的壓力線即直線1 由01的所有壓力曲線都將落在斜線區(qū)內(nèi)，這也是燃具前壓力的波動范圍。對大多數(shù)用戶來說，其壓降利用系數(shù)在0.51的范圍內(nèi)(雙斜線區(qū)內(nèi))。由圖可見在系統(tǒng)起點壓力為定值的情況下，燃具大部分時間在超負荷情況下工作。 為縮短燃具超負荷工作的時間，可采取按月(或按季節(jié))調(diào)節(jié)調(diào)壓器的出口壓力。即可以在用氣量較低的月份降低出口壓力。 調(diào)壓器出口壓力的調(diào)整值應滿足該月最大小時用氣量時該月最大小時用氣量時燃具前的壓力為額定壓力。燃具前的壓力為額定壓

11、力。(1)(1)各月最大小時用氣量的計算各月最大小時用氣量的計算qm該月最大小時用氣量qy 年用氣量k1 該月的月不均勻系數(shù)k2 該月中最大日不均勻系數(shù) k3 該月中最大日最大小時不均勻系數(shù) 8760321ymqkkkq (2) 求各月最大小時流量與管道計算流量的比值求各月最大小時流量與管道計算流量的比值xm max11kkqqxmm(3) (3) 根據(jù)各月的根據(jù)各月的xmxm值計算壓力降值計算壓力降(4) (4) 確定各月調(diào)壓器的出口壓力（該月最大小時用氣量時確定各月調(diào)壓器的出口壓力（該月最大小時用氣量時燃具前的壓力為額定壓力）燃具前的壓力為額定壓力）75. 1)(mpxpppnppp1n已

12、知一年中各月的月不均勻系數(shù)，pn=1000pa 月份k1月份k111.2670.6721.2680.6831.2190.8341.12100.9450.99111.0860.82121.141.各月的調(diào)壓器出口壓力2.作圖比較冬、夏季（以8月份為例）燃具前壓力在不同流量比時的波動范圍。解解: :計算壓力降 p0.75pn0.751000750pa 求各月的xm各月最大小時流量時的實際壓力降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 確定各月調(diào)壓器的出口壓力ppnpppp10001月份p1(pa)月份p1(pa)115007125021500812553150091360415001014505149011150061350121500如果兩項之和大于1500pa，調(diào)壓器出口壓力仍取1500pa。比較冬季

14、、夏季（8月為例）用戶燃具前的壓力變化范圍（取=1） 冬季燃具前壓力： 夏季燃具前壓力 75. 117501500 xppppb75. 117501255xppppb75. 117501500 xppppb75. 117501255xppppb通過季節(jié)性調(diào)節(jié)起點壓力，可大大縮小燃具前壓力波動范圍；白天x在0.3以上 p11500pa，+41%25%. p11500pa， +160。 夏季不降低調(diào)壓器出口壓力，仍保持為1500pa，則+160上升為+41+24.5%。n城市燃氣管網(wǎng)的水力可靠性n當管網(wǎng)中的某一管段發(fā)生故障時，整個管網(wǎng)通過能力的減少是在許可的范圍之內(nèi)，則認為系統(tǒng)是可靠的。n燃氣管網(wǎng)

15、系統(tǒng)的兩種設(shè)計理念n等管徑設(shè)計n等壓降設(shè)計n事故工況下，系統(tǒng)的輸量減少較大，不能保證正常供應。n解決辦法n增加系統(tǒng)的壓力儲備，允許事故狀態(tài)下壓力降增大，從而增加流量，使燃氣量不低于計算流量的70%，使所有用戶的供氣保證系數(shù)為x=0.7。供氣保證系數(shù)越高，計算工況下的壓降利用系數(shù)越小，所需的壓力儲備越大。n一般采用等管徑設(shè)計。n低壓管網(wǎng)的水力可靠性較好，不必留壓力儲備。n事故狀態(tài)下不同位置用戶燃氣流量變化：n不同用戶的燃氣量減少程度有顯著差別n離環(huán)網(wǎng)供應點（調(diào)壓站）越近，燃氣量減少的量越少n反之，越遠則減少量的越多。三、提高輸配管網(wǎng)水力可靠性的途徑三、提高輸配管網(wǎng)水力可靠性的途徑 1、管網(wǎng)系統(tǒng)應有兩個或兩個以上的供氣點以防供氣中斷n向大用戶、調(diào)壓站以及小區(qū)居民用戶供氣時，都應雙側(cè)供氣；高、中、低壓管網(wǎng)都要連成環(huán)形。n如果管網(wǎng)系統(tǒng)是由幾個壓力級組成，則應設(shè)一定數(shù)量的連接點（即調(diào)壓站）以保證多點供氣。 2、如果存在天然或人工障礙n低壓管網(wǎng)最好分區(qū)布置，而不要連成整體系統(tǒng)，但每一獨立區(qū)至少應有兩個調(diào)壓站；n各調(diào)壓站的出口可用同徑管道以最短的線路互相連接，以保