06 城市燃氣-燃氣管網(wǎng)的水力工況

1、第五章第五章 燃氣管網(wǎng)的水力工況燃氣管網(wǎng)的水力工況 第一節(jié)第一節(jié) 管網(wǎng)計算壓力降的確定管網(wǎng)計算壓力降的確定 一、低壓管網(wǎng)計算壓力降的確定一、低壓管網(wǎng)計算壓力降的確定 （一）用戶燃具前的壓力波動及影響因素（一）用戶燃具前的壓力波動及影響因素 1 1、用戶燃具和城市管網(wǎng)的連接、用戶燃具和城市管網(wǎng)的連接 （1 1）直接連接）直接連接（2 2）間接連接）間接連接 2 2、計算工況下管網(wǎng)的壓力曲線、計算工況下管網(wǎng)的壓力曲線分析（圖形分析）分析（圖形分析） 結論：用戶處的壓力及其波動范圍取決于三個因素 1.計算壓力降的大小和壓降利用程度 2.系統(tǒng)負荷（流量）的變化情況 3.調(diào)壓器出口壓力的調(diào)節(jié)方法 3 3

2、、控制燃具前壓力在合適的范圍、控制燃具前壓力在合適的范圍 maxmin P,P n2min PkP n1max PkP 燃燃具具的的額額定定壓壓力力。 最最小小、最最大大壓壓力力系系數(shù)數(shù)；， n P kk 12 （二）計算工況下管網(wǎng)水力工況分析（二）計算工況下管網(wǎng)水力工況分析 P P1 1、管管網(wǎng)網(wǎng)的的計計算算壓壓力力降降 n P P燃燃具具前前的的額額定定壓壓力力2 2、 2 2Q n n P P 的的計計算算流流量量。用用戶戶 的的當當量量阻阻力力系系數(shù)數(shù)用用戶戶燃燃具具 Q ; 2 況況管管網(wǎng)網(wǎng)設設計計使使用用的的計計算算工工3 3、 QQP nn 和和、 n n2 21 1m mi i

3、n nm ma ax x ) )P Pk k- -( (k kP P- -P PP P 75. 1 1Q Q 的的計計算算流流量量。管管網(wǎng)網(wǎng) 的的當當量量阻阻力力系系數(shù)數(shù)，管管網(wǎng)網(wǎng) Q 1 水水力力工工況況分分析析4 4、管管網(wǎng)網(wǎng)的的 n n2 22 2 n n1 11 1 P Pk kP P P Pk kP P 1kQd 2 和和時時采采用用計計算算流流量量選選定定 bn PP燃具前壓力； bp QQ燃燃具具的的流流量量管管網(wǎng)網(wǎng)流流量量 Q。 bbb QQP 2 2 : 燃燃具具的的流流量量 ；Q K K2 211時，實際管網(wǎng)和用戶用氣與計算流量的關系時，實際管網(wǎng)和用戶用氣與計算流量的關系

4、xQQ p 假假設設 p pb b1 1 P PP PP P 1 1. .7 75 52 2 n n1 1 p pb b Q QQ QP Pk k 12 75. 1 12 xQ 2 x xQ QP Pk k n n1 1 75.1 1 75.12 2 2 QxQx n n1 1P P k k n21 75.1 n 2 P)kk(xPx n n1 1P P k k 0)kk(xx 21 75.12 1 1 k k why ，圖圖形形k k令令 1 1 5.1 ？時時，但但是是和和0Q0kQxPk p2pb2 問問題題： xPPQ xPk bpp b2 n2bn2b PkPPkP ，而而不不是是用

5、用氣氣高高峰峰時時 75.0k,5 .1k,92.0 x P)kk(xPx 21 n21 75.1 n 2 n n1 1P P k k nn P65. 0P85. 0 n n 1 1. .5 5P P 結結論論： :75. 0k 2 以以下下結結果果，那那么么在在供供氣氣高高峰峰期期有有如如果果設設計計時時采采用用 np nb P65.0P P85.0P 92.0 x 1x可可能能會會接接近近實實際際中中以以上上是是理理論論分分析析結結果果， 、用用戶戶增增多多1 12、壓壓降降利利用用系系數(shù)數(shù)小小于于 通常民用燃具的正常工作可以允許壓力在50%額定壓力波動，考慮到高峰期一部分 燃具不宜在過低

6、的負荷下工作，因此最小壓力系數(shù)K K2 2 ：取 0.75 ，而最大壓力系數(shù) k kl l取1.5，這樣，低壓燃氣管網(wǎng)（包括庭院和室內(nèi)管）總的計算壓力降可確定為： () 21nn P= kkP(1.50.75)PD-=- n nn nn n2 21 1 P PP P）（) )P Pk k- -( (k kP P75. 075. 05 . 1 15075. 0 n n P PP P實實際際中中： 中中在在表表27 1 5Pn 150 調(diào)壓站的最大出口壓力燃具前最小壓力允許壓力降 = .+ 15075.0 燃燃具具前前額額定定壓壓力力允允許許壓壓力力降降 燃燃具具前前額額定定壓壓力力燃燃具具前前最

7、最小小壓壓力力 75.0 燃燃具具前前額額定定壓壓力力燃燃具具前前最最大大壓壓力力 5 .1 規(guī)范：城鎮(zhèn)燃氣低壓管道從調(diào)壓站到最遠燃具管道允許阻 力損失，可按下式計算： Pd=0.75Pn+150 式中：Pd從調(diào)壓站到最遠燃具的管道允許阻力損失 （Pa）； Pn低壓燃具的額定壓力(Pa)。 中中在在表表27 1 5Pn 150 調(diào)壓站的最大出口壓力燃具前最小壓力允許壓力降 = .+ 15075.0 燃燃具具前前額額定定壓壓力力允允許許壓壓力力降降 燃燃具具前前額額定定壓壓力力燃燃具具前前最最小小壓壓力力 75.0 燃燃具具前前額額定定壓壓力力燃燃具具前前最最大大壓壓力力 5 .1 我國幾個城市

8、低壓管道壓力降我國幾個城市低壓管道壓力降(Pa) 城市城市 壓力壓力 項目項目 壓降壓降 北京北京 （人工煤氣）（人工煤氣） 上海上海 （人工煤氣）（人工煤氣） 沈陽沈陽 （人工煤氣）（人工煤氣） 天津天津 （天然氣）（天然氣） 燃具的額定壓燃具的額定壓 力力 8009008002000 調(diào)壓占出口壓調(diào)壓占出口壓 力力 110012001500180020003150 燃具前最低壓燃具前最低壓 力力 6006006001500 低壓管道總壓低壓管道總壓 力降力降 55090013001650 干管干管15050010001100 支管支管200200100300 戶內(nèi)管戶內(nèi)管100808010

9、0 煤氣表煤氣表100120120150 二、二、 高、中壓管道計算壓力降的確定高、中壓管道計算壓力降的確定 特點 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，實際上并不影響低壓用戶的燃氣壓力。 確定高、中壓管網(wǎng)末端最小壓力時 應保證區(qū)域調(diào)壓站能正常工作； 通過用戶在高峰時的用氣量； 1. 當高、中壓管網(wǎng)與中壓引射式燃燒器連接時， 燃氣壓力需保證這種燃燒器的正常工作。 三、三、 工業(yè)企業(yè)燃氣管道計算壓力降的確定工業(yè)企業(yè)燃氣管道計算壓力降的確定 以以一一級級系系統(tǒng)統(tǒng)為為例例 式式確確定定：設設計計時時計計算算壓壓力力降降由由下下 nm PPP 燃燃燒燒

10、器器的的額額定定壓壓力力。 總總調(diào)調(diào)壓壓裝裝置置出出口口壓壓力力； 壓壓力力降降；總總調(diào)調(diào)壓壓裝裝置置到到燃燃燒燒器器的的 n m P P P 和和那那些些因因素素有有關關以以圖圖為為例例說說明明P 和壓力降相關的因素和壓力降相關的因素 的的關關系系和和其其額額定定負負荷荷、用用氣氣設設備備的的最最大大負負荷荷 n max b QQ1 n1 max b QQ 的的燃燃具具前前壓壓力力和和、對對應應 n max b QQ2 2 1 2 2 1 2 2 maxmax n n n b n b Q Q Q Q P P 有有如如下下關關系系和和最最小小流流量量、假假設設管管道道的的最最大大流流量量 mi

11、nmax 3QQ max2min QQ 圍圍、燃燃燒燒器器前前壓壓力力波波動動范范4 n min n maxmin1 QQPPP n 2 n 2 n max 1P1Q 管管道道特特性性指指數(shù)數(shù)。 管管道道阻阻抗抗； n 的的關關系系圍圍和和、燃燃燒燒器器前前壓壓力力波波動動范范 n P5 1 P PP P P 2 1 n n max b n 1 n 21 1 1 P P 2 11 n 12 1 1 nn PPP PPP 圖形圖形 第二節(jié)第二節(jié) 低壓管網(wǎng)的水力工況低壓管網(wǎng)的水力工況 一、管網(wǎng)系統(tǒng)起點壓力為定值一、管網(wǎng)系統(tǒng)起點壓力為定值 用戶通過直接低壓管網(wǎng)相連。用戶通過直接低壓管網(wǎng)相連。 1 1

12、、計算工況下各用戶燃具前的壓力和管道壓力降的關系式：、計算工況下各用戶燃具前的壓力和管道壓力降的關系式： 2 2、任意工況下各用戶燃具前的壓力和管道壓力降的關系式：、任意工況下各用戶燃具前的壓力和管道壓力降的關系式： 75. 1 pbpb QPPP 1 1 P P （一）管網(wǎng)壓力的基本方程式：（一）管網(wǎng)壓力的基本方程式： 75. 1 bb QPPP 1 1 P P 1 P n P P n nn n P P1 1. .5 5P P75.0 xP 75.1 b （二）對基本方程式的分析：（二）對基本方程式的分析： 代代入入基基本本方方程程式式P P令令 1 1 ,P75.0P,P5 .1 nn 7

13、5.1b x75.05.1 P n n P P 3 3、計算工況下管道壓力降和任意工況下管道壓力降的關系式：、計算工況下管道壓力降和任意工況下管道壓力降的關系式： 75. 1 75. 1 75. 1 pp x Q Q P P PxPPP 75. 1 bpb 1 1 P P 75. 1 pbpb QPPP 1 1 P P 二、按月（或季節(jié)）調(diào)節(jié)調(diào)壓器出口壓力時的水力工況二、按月（或季節(jié)）調(diào)節(jié)調(diào)壓器出口壓力時的水力工況 調(diào)整原則調(diào)整原則： )(5.1 1 min 優(yōu)優(yōu)先先滿滿足足 n nb PP PP )1(1 降降生生該該月月工工況況下下最最大大壓壓力力、各各月月最最大大小小時時流流量量產(chǎn)產(chǎn) 7

14、5. 1 mp QP pb PPP 1 min 75. 1 1mn QPP n P 321 24365 KKK Q Q y m 均均勻勻系系數(shù)數(shù)該該月月最最大大日日最最大大小小時時不不 該該月月最最大大日日不不均均勻勻系系數(shù)數(shù) 該該月月不不均均勻勻系系數(shù)數(shù) 年年用用氣氣量量， 該該月月最最大大小小時時用用氣氣量量， 3 2 1 3 3 / / K K K aNmQ hNmQ y m 2 2、各月最大小時用氣量、各月最大小時用氣量 maxmaxmax 321 24365 KKK Q Q y 3 3、管道計算流量、管道計算流量Q Q 月最大流量與年小時用氣量之比月最大流量與年小時用氣量之比 max

15、maxmax 321 321 24365 24365 KKK Q KKK Q Q Q x y y m m Q Q m 、3 maxmaxmax 321 321 KKK KKK max 1 1 K K )1(4 、各各月月最最大大壓壓力力降降 75. 1 75. 1 QxQP mmp PxQx mm 75. 175. 175. 1 力力、各各月月調(diào)調(diào)壓壓器器的的出出口口壓壓5 PxPPPP m npn 75. 1 1 舉例分析舉例分析 1998年各月用戶用氣量數(shù)據(jù)（單位：年各月用戶用氣量數(shù)據(jù)（單位：Nm3）如下表。）如下表。 1、請計算各月的月不均勻系數(shù)并指出計算月是那一個月？、請計算各月的月不

16、均勻系數(shù)并指出計算月是那一個月？ 2、如果按月調(diào)節(jié)調(diào)壓器的出口壓力（燃具的額定壓力為、如果按月調(diào)節(jié)調(diào)壓器的出口壓力（燃具的額定壓力為 Pn=1000Pa，計算壓力降，計算壓力降 P=0.75Pn)，求出各月的調(diào)壓器，求出各月的調(diào)壓器 出口壓力。出口壓力。 月份123456 天數(shù)312831303130 月用氣量37.236.434.13027.921 月份789101112 天數(shù)313130313031 月用氣量18.618.62127.93334.1 1、確定計算月、確定計算月 月份月份 123456 天數(shù)天數(shù) 312831303130 日均用氣量日均用氣量 1.21.31.110.90.7

17、 月不均勻系數(shù)月不均勻系數(shù) 1.291.401.181.070.970.75 月份月份 789101112 天數(shù)天數(shù) 313130313031 日均用氣量日均用氣量 0.60.60.70.91.11.1 月不均勻系數(shù)月不均勻系數(shù) 0.650.650.750.971.181.18 全年日均用氣量全年日均用氣量=0.93Nm3 2、確定各月的調(diào)壓器出口壓力、確定各月的調(diào)壓器出口壓力 PaPP n 75075. 0 1 降降、計計算算壓壓力力 max 2 K K Q Q x mm m 、計計算算各各月月的的 月份月份 123456 0.9210.840.760.690.53 月份月份 7891011

18、12 0.460.460.530.690.840.84 max K K x m m max K K x m m 月份月份 123456 xm0.9210.840.760.690.53 Xm1.75 0.8610.740.620.520.33 實際壓力降實際壓力降 648750553464392247 調(diào)壓器出口壓力調(diào)壓器出口壓力 15001500 1500 1464 1392 1247 月份月份 789101112 Xm0.460.460.530.690.840.84 Xm1.75 0.260.260.330.520.740.74 實際壓力降實際壓力降 193193247392553553 調(diào)

19、壓器出口壓力調(diào)壓器出口壓力 11931193 1247 1392 1500 1500 :八八月月份份燃燃具具前前壓壓力力 :二二月月份份燃燃具具前前壓壓力力 46. 00 7501193 8 75. 1 1 x xPPP mpb 10 7501500 2 75. 1 1 x xPPP mpb 圖示 pb PPP 1 75075075. 0 mmnmp xxPPxP pb PPP 1 75075. 0 nb PP nb PP 三、隨管道負荷變化調(diào)節(jié)調(diào)壓器出口壓力時的水力工況三、隨管道負荷變化調(diào)節(jié)調(diào)壓器出口壓力時的水力工況 PxPPP 75. 1 bpb 1 1 P P 時175. 0 75. 1

20、 nn PxP 1 1 P P 75.1 75.01x Pn 1 1 P P 1794. 00 1 P P x n 10 .1794.0 1 P P x n n nb PP PP 5 . 1 1 1 ）（ 第三節(jié)第三節(jié) 高、中壓環(huán)網(wǎng)的水力可靠性高、中壓環(huán)網(wǎng)的水力可靠性 系統(tǒng)可靠系統(tǒng)可靠：當個別管段發(fā)生事故時，整個管網(wǎng)系統(tǒng)：當個別管段發(fā)生事故時，整個管網(wǎng)系統(tǒng) 通過能力的減少在許可的范圍內(nèi)。通過能力的減少在許可的范圍內(nèi)。 一、管徑為常數(shù)一、管徑為常數(shù)d d時，水力可靠性分析時，水力可靠性分析 可可靠靠性性分分析析為為常常數(shù)數(shù)時時，管管網(wǎng)網(wǎng)的的水水力力二二、 l PP 2 B 2 A 量量分分析析三

21、三、兩兩種種方方法法的的金金屬屬用用 發(fā)電廠發(fā)電廠 l ,d l ,d l ,d l ,d Q4 Q5 . 0 Q5 . 1 Q5 . 1 Q5 . 0 Q5 . 0 5 . 1 Q 5 . 2 Q 5 . 3 Q 2 0 2 25. 5 22 QQ d l kPP BA Q Q Q Q 1 2 3 4 Q4 Q Q Q 5 . 0 Q 1 2 3 4 5 0.5Q 2 0 2 0 22 Q25.0Q5.0PP 32 2 0 2 0 22 Q25. 2Q5 . 1PP 21 2 0 2 3 2 Q5.2PP 1 22 0 2 0 22 Qx25.0 xQ5.0PP 52 22 0 2 0 2

22、2 2 3 Qx25.2xQ5.1PP 22 0 2 0 2 3 2 4 Qx25.6xQ5.2PP 22 0 2 0 2 4 2 1 Qx25.12xQ5.3PP 22 0 2 5 2 1 Qx21PP 力相同，則假設兩種工況下終點壓 2 5 22 3 2 PPPP 11 22 0 2 0 Qx21Q5 . 2 345. 0 x 壓壓力力儲儲備備 7 . 0供氣保證系數(shù)x 計計算算壓壓力力降降利利用用系系數(shù)數(shù) 25.0 Q7.021 Q5.2 PP PP 2 0 2 2 0 S 2 B 2 A l 2 B 2 A 這就是說，在事故工況時，用戶能夠得到的燃氣量將減這就是說，在事故工況時，用戶能

23、夠得到的燃氣量將減 少到計算流量的少到計算流量的 34 . 5 % ，這當然不能保證系統(tǒng)供應的，這當然不能保證系統(tǒng)供應的 可靠性。可靠性。 其解決辦法是在系統(tǒng)中有一定的壓力儲備，以便在事故其解決辦法是在系統(tǒng)中有一定的壓力儲備，以便在事故 發(fā)生時，增加允許壓力降，從而增加流量，使燃氣量不發(fā)生時，增加允許壓力降，從而增加流量，使燃氣量不 低于計算流量的低于計算流量的 70 % ，即所有用戶的供氣保證系數(shù)為，即所有用戶的供氣保證系數(shù)為 0 . 7 。 const l PP 22 BA l ,d 21 l ,d 32 l ,d 43 l ,d 41 Q5 . 0 Q5 . 1 Q5 . 1 Q5 .

24、0 Q4 Q4 Q5 . 0 Q5 . 1 Q5 . 2 Q5 . 3 l PP l PP l PP l PP 2 3 2 4 2 4 2 1 2 3 2 2 2 2 2 1 AQ5 . 1Q5 . 1 d l kPP 2 21 2 25. 5 2 2 2 1 21 BQ5 . 0Q5 . 0 d l kPP 2 32 2 25. 5 2 3 2 2 32 2 32 2 21 Q5 .0Q5 .1 2132 9 2 21 2 3 2 1 Q5 . 4PPBA 正正常常工工況況下下： 事事故故工工況況下下： 22 21 2 21 22 Qx25. 0 xQ5 . 0PP 52 2 32 2 2

25、2 3 xQ5 . 1PP 22 21 2 34 2 3 2 4 Qx925. 6xQ5 . 2PP 22 21 2 41 2 4 2 1 Qx25.12xQ5 . 3PP 22 21 2 5 2 1 Qx89PP 力力相相同同，則則假假設設兩兩種種工工況況下下終終點點壓壓 2 21 22 21 Qx89Q5 . 4 225. 0 x 22 21 Qx925. 2 ldVM4 : 11 等等管管徑徑時時的的金金屬屬用用量量 lddVM const l PP BA )(2 322122 22 )( 21 21 xxx PP 同同事事故故工工況況下下過過流流能能力力相相 ）起起點點和和終終點點壓壓力力相相同同（ 2 21 22 0 2 Qx89