城市燃?xì)庹n件 第七章燃?xì)夤芫W(wǎng)水力工況

1、第七章第七章 燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況 燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)算壓力降確定燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)算壓力降確定第一節(jié)第一節(jié) 燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)算壓力降確定燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)算壓力降確定n一、低壓管網(wǎng)計(jì)算壓力降的確定一、低壓管網(wǎng)計(jì)算壓力降的確定n二、高、中壓管網(wǎng)計(jì)算壓力降的確定二、高、中壓管網(wǎng)計(jì)算壓力降的確定一、低壓管網(wǎng)計(jì)算壓力降的確定三點(diǎn)說(shuō)明：三點(diǎn)說(shuō)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?xì)獾竭_(dá)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(dòng)；對(duì)于燃具：燃具的額定壓力pn，只有在此壓力下工作時(shí)，才能達(dá)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?xì)鈮毫?yīng)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(lái)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(dòng)在一個(gè)允許的范圍內(nèi)。1 1、用戶處的壓力波動(dòng)及其影響因素、用戶處的壓力波動(dòng)及其影響因素 n直接連接用戶的低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)的壓力曲線。n圖中a為管網(wǎng)的起點(diǎn)，b為干管的終點(diǎn)；ne、f、g、b為用戶c1、c2、c3、c4與干管的連接點(diǎn)。np1為起點(diǎn)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(shí)際壓力降/管網(wǎng)計(jì)算壓力降 21p-pppp 用戶燃具前的最大波動(dòng)范圍就等于管網(wǎng)的計(jì)算壓力降。計(jì)算壓力降：計(jì)算壓力降：在最大負(fù)荷下，管網(wǎng)起點(diǎn)（調(diào)壓器出口）到最遠(yuǎn)端用戶燃具前的壓力降， 。00n計(jì)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(fù)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(jì)算壓降的因素燃具允許的壓力波動(dòng)范圍限制了計(jì)算壓力降的數(shù)值。為了盡可能地提高管網(wǎng)的計(jì)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(diǎn)最高壓力。定了管網(wǎng)起點(diǎn)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(duì)于民用灶具，k1、k2的取值應(yīng)能使燃具正常燃燒，還要保證一定的熱負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)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(jì)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(shuō)與二者的差值有關(guān)， 燃?xì)獗淼膲毫p失以燃?xì)獗淼膲毫p失以150pa150pa計(jì)，計(jì)， 150p75. 0pnd式中：pd從調(diào)

5、壓站到最遠(yuǎn)燃具的總的允許阻力損失（pa）； 0.75pn管網(wǎng)的計(jì)算壓力降， 150燃?xì)獗淼膲毫p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?xì)夤艿涝试S總壓降（3）低壓燃?xì)夤艿涝试S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(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較以及長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。一般來(lái)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(guò)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(dòng)，高、中壓管網(wǎng)中的壓力波動(dòng)，實(shí)際上并不影響低壓用戶的燃?xì)鈮毫?。?shí)際上并不影響低壓用戶的燃?xì)鈮毫Α?n計(jì)算壓力降根據(jù)高中壓管網(wǎng)的具體條件和運(yùn)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(jì)算時(shí) 起點(diǎn)壓力就是管網(wǎng)方案設(shè)計(jì)時(shí)所定的設(shè)計(jì)壓力或者管網(wǎng)源點(diǎn)的供氣壓力。 末端最小壓力的確定可以從三個(gè)方面來(lái)考慮：n應(yīng)保證所連接的區(qū)域調(diào)壓器能通過(guò)

7、用戶在高峰時(shí)的用氣量； n應(yīng)考慮中壓引射式燃燒器的額定壓力，管網(wǎng)的最小壓力應(yīng)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(diǎn)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(jì)算壓力降。對(duì)于環(huán)狀管網(wǎng)，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮當(dāng)個(gè)別管段發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)保證一定量的供氣能力。故在確定實(shí)際計(jì)算壓力降時(shí)根據(jù)可靠性計(jì)算留有適當(dāng)?shù)膲毫?chǔ)備，因此實(shí)際計(jì)算壓力降一般小于最大計(jì)算壓力降。n 低谷核算時(shí)，仍取決于管網(wǎng)源點(diǎn)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?xì)鈱⑤斖鶅?chǔ)氣設(shè)備儲(chǔ)存，計(jì)算壓力降需同時(shí)滿足儲(chǔ)氣的壓力要求。 2低谷核算時(shí) n研究?jī)?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(diǎn)壓力為定值時(shí)的工況 n按月(或季節(jié))調(diào)節(jié)調(diào)壓器出口壓力時(shí)的水力工況低壓管網(wǎng)在不同調(diào)壓器出口壓力運(yùn)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(yùn)行方案下，管網(wǎng)壓力隨負(fù)荷變化的規(guī)律不同。負(fù)荷變化的規(guī)律不同。n運(yùn)行方式：運(yùn)行方式：系統(tǒng)起點(diǎn)壓力(即調(diào)壓器出口壓力)為定值時(shí)，隨負(fù)荷降低，管道中的實(shí)際壓力降減少，用戶燃具前的壓力升高。n系統(tǒng)起點(diǎn)壓力為定值，計(jì)算工況下管網(wǎng)起點(diǎn)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(diǎn)壓力為定值,任意用氣工況時(shí)：pppb1pbppp1一、管網(wǎng)系統(tǒng)起點(diǎn)壓力為定值時(shí)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(shí)管網(wǎng)和用戶的實(shí)際流量與計(jì)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(dāng)=1和燃具前出現(xiàn)額定壓力時(shí) ，即pb/pn=1，管道中的流量為最大流量的79.4%；n當(dāng)x=00.794時(shí)，燃具前的壓力將大于額定壓力；n當(dāng)x=0.7941時(shí)，燃具前的壓力將小于額定壓力；n

10、當(dāng)流量比x=1時(shí)，即計(jì)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(dòng)范圍。對(duì)大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，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(diǎn)壓力為定值的情況下，燃具大部分時(shí)間在超負(fù)荷情況下工作。 為縮短燃具超負(fù)荷工作的時(shí)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(yīng)滿足該月最大小時(shí)用氣量時(shí)該月最大小時(shí)用氣量時(shí)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(shí)用氣量的計(jì)算各月最大小時(shí)用氣量的計(jì)算qm該月最大小時(shí)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(shí)不均勻系數(shù) 8760321ymqkkkq (2) 求各月最大小時(shí)流量與管道計(jì)算流量的比值求各月最大小時(shí)流量與管道計(jì)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(jì)算壓力降值計(jì)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(shí)用氣量時(shí)確定各月調(diào)壓器的出口壓力（該月最大小時(shí)用氣量時(shí)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(shí)的波動(dòng)范圍。解解: :計(jì)算壓力降 p0.75pn0.751000750pa 求各月的xm各月最大小時(shí)流量時(shí)的實(shí)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(xiàng)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(guò)季節(jié)性調(diào)節(jié)起點(diǎn)壓力，可大大縮小燃具前壓力波動(dòng)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?xì)夤芫W(wǎng)的水力可靠性n當(dāng)管網(wǎng)中的某一管段發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)管網(wǎng)通過(guò)能力的減少是在許可的范圍之內(nèi)，則認(rèn)為系統(tǒng)是可靠的。n燃?xì)夤芫W(wǎng)

15、系統(tǒng)的兩種設(shè)計(jì)理念n等管徑設(shè)計(jì)n等壓降設(shè)計(jì)n事故工況下，系統(tǒng)的輸量減少較大，不能保證正常供應(yīng)。n解決辦法n增加系統(tǒng)的壓力儲(chǔ)備，允許事故狀態(tài)下壓力降增大，從而增加流量，使燃?xì)饬坎坏陀谟?jì)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(jì)算工況下的壓降利用系數(shù)越小，所需的壓力儲(chǔ)備越大。n一般采用等管徑設(shè)計(jì)。n低壓管網(wǎng)的水力可靠性較好，不必留壓力儲(chǔ)備。n事故狀態(tài)下不同位置用戶燃?xì)饬髁孔兓簄不同用戶的燃?xì)饬繙p少程度有顯著差別n離環(huán)網(wǎng)供應(yīng)點(diǎn)（調(diào)壓站）越近，燃?xì)饬繙p少的量越少n反之，越遠(yuǎn)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(yīng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的供氣點(diǎn)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(shí)，都應(yīng)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(gè)壓力級(jí)組成，則應(yīng)設(shè)一定數(shù)量的連接點(diǎn)（即調(diào)壓站）以保證多點(diǎn)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(dú)立區(qū)至少應(yīng)有兩個(gè)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