某居民小區(qū)燃氣泄露報警切斷系統(tǒng)初步設(shè)計

目錄TOC\o"1-5"\h\z一、民用燃氣泄漏報警系統(tǒng) 1\o"CurrentDocument"燃氣泄露報警系統(tǒng)目的及作用 1\o"CurrentDocument"燃氣泄露報警系統(tǒng)注意事項 1\o"CurrentDocument"燃氣泄漏報警系統(tǒng)的構(gòu)成及特點 2技術(shù)檢測與要求 2\o"CurrentDocument"二、可燃混合氣體爆炸基本性質(zhì)計算 2\o"CurrentDocument"、密度及相對密度 2\o"CurrentDocument"燃氣高、低熱值 3\o"CurrentDocument"2、3理論氧含量及理論混合比 3\o"CurrentDocument"爆炸極限 4熱量計溫度 5三、燃氣泄漏計算 6\o"CurrentDocument"確定報警濃度范圍 7\o"CurrentDocument"燃氣泄漏量 7四、燃氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 9\o"CurrentDocument"傳感器選型 9緊急切斷閥選型 10\o"CurrentDocument"五．參考文獻 9某居民小區(qū)燃氣泄露報警切斷系統(tǒng)初步設(shè)計設(shè)計目的：通過課程設(shè)計使學(xué)生了解用于民用燃氣報警系統(tǒng)的工藝設(shè)計內(nèi)容、程序和基本原則；學(xué)習(xí)設(shè)計計算方法和步驟；提高運算和制圖能力。同時，通過設(shè)計鞏固所學(xué)的理論知識和實際知識，并學(xué)習(xí)運用這些知識解決實際問題。一、民用燃氣泄漏報警系統(tǒng)燃氣泄露報警系統(tǒng)目的及作用當(dāng)燃氣供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計完成后，為確保系統(tǒng)安全，并能使其技術(shù)先進，必須輔以燃氣的安全報警和自動控制系統(tǒng)，該裝置的主要目的及作用為：①當(dāng)燃氣供應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生泄漏或故障時，能部分或全部分地切斷氣源；②當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害時，系統(tǒng)自動地切斷進入建筑物內(nèi)部的總氣源；③當(dāng)建筑物安保防災(zāi)中心認為必要時，對局部或全部起源進行控制或切斷；④用以對建筑物燃氣供應(yīng)系統(tǒng)的運行狀況進行檢測和控制；⑤用以確保燃氣供應(yīng)系統(tǒng)運行工況正常，安全可靠。燃氣泄露報警系統(tǒng)注意事項⑴所有燃氣供應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)的安全報警和緊急切斷閥位置、編號，均應(yīng)接至大樓安保；⑵防災(zāi)中心，并能及時清晰地顯示其工作狀態(tài)；③通風(fēng)時，所有的通風(fēng)機和電磁閥的位置、編號均應(yīng)接至大樓的安保防災(zāi)中心，并能及時清晰地顯示其工作狀況；④防災(zāi)中心應(yīng)能清晰地顯示緊急切斷閥及其對應(yīng)的安全報警器和它們所服務(wù)的區(qū)域；⑤防災(zāi)中心應(yīng)能清晰地顯示電磁閥及其對應(yīng)的通風(fēng)機和它們所服務(wù)的區(qū)域⑥前述的不同管道系統(tǒng)的壓力級制系統(tǒng)應(yīng)有其相對獨立的燃氣供應(yīng)安全報警自控系統(tǒng)，而分支管道系統(tǒng)又是各自獨立的燃氣供應(yīng)安全報警自控系統(tǒng)的子系統(tǒng)；⑦大樓燃氣供應(yīng)系統(tǒng)的總切斷閥應(yīng)設(shè)于大樓以外，而各自獨立燃氣供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)在其始端設(shè)置緊急切斷閥，各分支管也應(yīng)在其始端設(shè)緊急切斷閥；⑧燃氣管穿越地下層及其車庫和一些不容穿越的場所，設(shè)置套管進行封閉，同時設(shè)置安全報警器，以檢測燃氣的泄漏，便于及時予以控制。⑨大樓的豎直立管的末端應(yīng)設(shè)置過壓自動放散閥門。⑩大樓內(nèi)各用氣層采用機械通風(fēng)時，應(yīng)設(shè)置與通風(fēng)機連鎖的電磁閥或切斷閥。11漏報警的濃度界限為運行燃氣爆炸下極限值的25%,報警持續(xù)1min后，服務(wù)于該區(qū)域的緊急切斷閥立即自動切斷電源。12、事故或故障排除后,緊急切斷閥一般現(xiàn)場開啟,以避免因誤操作而釀成事故,但在確認必要時,也可以防災(zāi)中心直接開啟或切斷。13、安全報警器一般安裝在空氣流的下游，以利于及時有效地探測燃氣管道的泄漏與否。14、豎直立管的管道井應(yīng)設(shè)法使井的末端與大氣相通，以達到通風(fēng)換氣的目的。燃氣泄漏報警系統(tǒng)的構(gòu)成及特點1)安全系統(tǒng)中僅進行燃氣泄漏報警的主要構(gòu)成及特點(1)單體型：由燃氣泄漏報警器組成，通過聲、光等方式警報燃氣泄漏導(dǎo)致的危險狀態(tài)。(2)戶外型：由安裝在室內(nèi)的燃氣泄漏報警和安裝在室外的喇叭構(gòu)成。(3)集中型：由分別安裝在各個用氣地點的燃氣泄漏報警器和燃氣泄漏集中監(jiān)視器構(gòu)成。2)燃氣通路自動切斷的安全系統(tǒng)的構(gòu)成及特點其構(gòu)成的方式主要是智能燃氣表和報警器聯(lián)動自動切斷裝置。智能燃氣表：在燃氣流量表上組裝傳感器、控制器和切斷閥主要在燃氣系統(tǒng)的過大流量以及過長時間的使用時切斷燃氣通路。報警器聯(lián)動切斷裝置：由燃氣泄漏報警器、控制器和燃氣切斷閥構(gòu)成。當(dāng)燃氣發(fā)生泄漏并達到一定的濃度時，燃氣泄漏報警器便開始報警，同時控制器指揮燃氣切斷閥切斷燃氣通路。技術(shù)檢測與要求確定泄漏報警的濃度極限，要求報警濃度低于爆炸極限的25%，比較不同傳感器特點，選擇適宜的傳感器。理選擇緊急切斷閥，根據(jù)檢測氣源的不同，根據(jù)其特點，確定適宜裝置位置。報警系統(tǒng)的傳輸線路應(yīng)利用鋼芯絕緣導(dǎo)線或鋼芯電纜，其電壓等級：(1)信號線不應(yīng)低于交流250伏，(2)電源線不應(yīng)低于交流500伏二、可燃混合氣體爆炸基本性質(zhì)計算二、可燃混合氣體爆炸基本性質(zhì)計算2.1、密度及相對密度焦爐煤氣含量：(表1)sh所含量分子量所占比例(％)密度(kg/Nm3)高熱值(kg/Nm3)低熱值(kg/Nm3)爆炸上限(％)爆炸下限(％)(0℃，0.101Mpa下)CCH416270.7174398423590614.24.61.545CH263221.3553703516439715.13.52.244CO2861.250612644126447412.51.302H22560.08991275310794764.01.298CO24431.97711.620O21611.42911.315N22851.25041.302平均分子量：M=1/100(yiMi+y2M2+-ynMn) [5]其中y1y2…yn各單一氣體容積成分(％)M1M2…m 各單一氣體分子量(g/mol)??M=1/100(27X16+2X30+6X28+56X2+3X44+1X32+5X28)=1/100(432+60+168+112+132+32+140)=10.76p=1/100(y1PJy2P2+…ynpn)其中y1y2…yn各單一氣體容積成分(％)p1p2-pn標狀下各單一氣體密度(kg/Nm3)??=1/100(27X0.7147+2X1.3553+6X1.2506+56X0.0899+3X1.9771+1X1.4291+5X1.2504)=1/100(19.3698+2.7106+7.5036+5.0344+5.9313+1.4291+6.252)=0.482308N0.4823(kg/Nm3)??S=p/1.293=0.4823/1.293=0.373??該煤氣比空氣輕2.2燃氣高、低熱值Hh=Hh1r1+Hh2r2+ +Hhr [5]其中：Hhi---某物體的高熱值(KJ/Nm3)ri———各單一氣體容積成分(KJ/Nm3)???Hh=39824X0.27+70351X0.02+12644X0.06+12753X0.56=10757.34+1407.02+758.64+7141.68=20064.68(KJ/Nm3)Hl=Hl1r1+Hl2r2+……+Hlnrn [5]其中：Hhi---某物體的低熱值(KJ/Nm3)ri———各單一氣體容積成分(KJ/Nm3)???Hh=35906X0.27+64397X0.02+12644X0.06+10794X0.56=9694062+1287.94+758.64+6044.64=17785.84(KJ/Nm3)2、3理論氧含量及理論混合比由所含組分計算：空氣：Vo=1/21[0.5H2+0.5CO+￡(m+4/m)CmHn+1.5H2S-O2] [2]=1/21[0.5X56+0.5X6+(1+4/4)X27+(2+6/4)X2+0-1]=1/21[28+3+54+7-1]

=4.33(Nm3/Nm3)理論氧含量：Vo2=4.33X0.21=0.91(Nm3/Nm3)理論混合比:CnHmO^Fk+[(n+m-k-2入)/4]O2-nCO2+(m-k/2)H2O+kHF [2]其中：n、m、入、k——可燃氣體中的C、H、O及鹵族元素的原子數(shù)n=0.27X1+0.02X2+0.06X1=0.37m=0.27X4+0.02X6+0.56X2=2.32人=0.06X1=0.06Cst 1——-—―x100%;m-k-2九、1+4.773(n+ )1+4.773(0.37Cst 1——-—―x100%;m-k-2九、1+4.773(n+ )1+4.773(0.37+2.32—0—2x0.06x100%=18.55%2.4爆炸極限由于焦爐煤氣（％）含量為：CH4：27.0；C2H6:2.0；CO:6.0;H2:56.0;CO:3.0;20：1.0：2N:5.02則扣除了惰性氣體后(N;CO;O)：CH:2791x100%;C2H6:91x100%;CO：91x100%;56H:—x100%;2 91由：Lc100其中：Lc

上Lc

下y1L1+y2+L2+y由：Lc100其中：Lc

上Lc

下y1L1+y2+L2+ynLnLc—該燃氣的可燃基（扣除惰性氣體后，重新調(diào)整計算各燃氣成分）的爆炸極限（％）yi—混合氣體中可燃氣體的容積成分（%）Li—混合氣體中各客人氣體的爆炸下（上）限（%）100(27x工+2x，+9x1+56xLx1009114.29115.191749176=31.9%100(27x±+2x±+9x，+留x1)x100914.6913.59112.5914=4.35%N與O配比為3.76,即空氣中N:3.76;O:122???原含量變?yōu)椋篊H:27.0%;4C2H6:2.0%;CO:6.0%;H:56.0%;CO:3.0%;空氣(Air)：4.76%；N:2(5.0-3.76)%=1.24%.?.CO2與N2為4.24%??????除去Air后，惰性氣體（CO2+N2）:y4.24 =0.0445=4.45%N91+4.24100（1+一yN—）100-y；.LnA=LC N—100+Lc-yN一100-yN其中：Lc—該燃氣的可燃基的爆炸極限（％）LnA-該混合氣體無空氣基的爆炸極限（％）yN—含（CO2+N2）的容積成分（％）錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。31.9錯誤！未找到引用源。100（1+一yN一）rr 100-丫LnA=LC -錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。=4.35100+Lc yn錯誤！未找到引用源。100-y錯誤！未找到引用源。N錯誤！未找到引用源。=4.54錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。其中錯誤！未找到引用源?！锌諝獾幕旌蠚怏w的整體燃燒極限（錯誤！未找到引用源。）錯誤！未找到引用源。—該混合氣體的巫空氣基燃燒極限（錯誤！未找到引用源。）錯誤！未找到引用源。（錯誤！未找到引用源。）yAir=（3.76-F1）%=4.76驪錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=34.5錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=4.77錯誤！未找到引用源。2.5熱量計溫度煤氣的含濕量錯誤！未找到引用源。干燃氣=0.0125kg/錯誤！未找到引用源。干燃氣煤氣與空氣的溫度錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=20℃，空氣的含濕量錯誤！未找到引用源。=10g錯誤！未找到引用源。干空氣燃氣平均定壓容積比熱按混合法則：錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。其中的錯誤！未找到引用源。見表1以Cg=1.5450X0.27+2.244X0.02+1.302X0.56+1.599X0.03+0.01X1.306+1.298X0.05=1.393[KJ/（Nm3.K）]由于平均比熱隨溫度的不同而變化，因此熱量計溫度必須經(jīng)試算才能確定。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。其中：錯誤！未找到引用源。=17785.84（J/錯誤！未找到引用源。）錯誤！未找到引用源。=1.393錯誤！未找到引用源。 理論中錯誤！未找到引用源。=0三原子氣體體積：錯誤！未找到引用源。=0.01（錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。=0.01（3+6+27+2錯誤！未找到引用源。2+0）=0.4錯誤！未找到引用源。干燃氣=錯誤！未找到引用源。[4]水蒸氣體積：Voh20=0.01[H2+H2S+E2(mHn+120(dg+V0da)][4]=0.01[56+0+2X27+3X2+120(0.0125+4.33X0.01)]=1.23Nm3/Nm3干燃氣氮氣體積:V\2=0.79V0+0.01N2=0.79X4.33+0.01X5=3.4707Nm3/Nm3干燃氣理論中a=1[4]0℃,0.101Mpa下CH20=1.482[KJ/(Nm3?K)][4]Ca=1.302[KJ/(NnP?K)][4]設(shè)熱量計溫度為2100℃,則C=2.437[KJ/(Nm3?K)]；附表3c02CH20=1.951[KJ/(Nm3?K)]；C02=1.545[KJ/(Nm3?K)]；C=1.486[KJ/(Nm3?K)]；N2t=c17785.84+1.393+G.393+1.20x1.482x0.0125)x20+1x4.33xG.302+1.20x1.482x0.01)x200.4x2.437+1.23x1.951+3.4707x1.486+0x1.54517928.44=2101℃8.532誤差：Vn2）100x100%=0.5% 在可容許誤差內(nèi)所以，熱計量溫度為2100℃三、燃氣泄漏計算確定報警濃度范圍焦爐煤氣下限4.77%,則報警濃度為4.77%X25%=1.1925%房間體積：一單元B5:3.4X1.95X3=19.89m3???19.89X1.1925%=0.237m3???在一單元B5廚房0.237m3及其以上報警器均報警。燃氣泄漏量P:容器內(nèi)介質(zhì)壓力，即表壓：1500pa;P0:環(huán)境壓力：1.01X105pa;K:氣體絕熱指數(shù)，多原子氣體取1.29；

M:燃氣的分子量：10.784g/mol=0.010784kg/mol;R：氣體常數(shù)：8.3144J/(mol?k);T:氣體的溫度:20+273=293K;Cdg：氣體泄漏系數(shù)，泄漏口為圓形時取1.00;A:泄漏面積，設(shè)為1.2X10-4成PO_101000~P~PO_101000~P~1500工67.3>(——)上=( )皿=0.55k+1k-1 1.29+11.29-1P>(―)上Pk+1k-1???氣體流動屬于亞音速流動ad：KMk，P Pq「=C.AP x( )x()2x[1-()k-1]mdgRRTk-1 POk POk1.29x0.0107611.29x0.010761=1x1.2x10-4x1500?83144293x(1.291.29-1)x(1500)2[1-(J^22_)1.29-1]1010001.29x1010001.292)=2)=2.71x10-5(Kg/s)qvqmG-qvqmG-=2.71x10-5=5.62x10N?mJsp0.4823 -5 3匕二匕..T1T20.237匕 =—V。=0.221N?m.20+273273 2 3泄漏所需時間：”5.62x泄漏所需時間：”5.62x10-5 5.62x10-50.221 =3933s=1.09h8x10-5m3B:泄露面積為「「“km(qmG=CdgAP?而X(P“P)x()2x[1-()k-1]

POk PO k=1x8x10=1x8x10-5x1500J'1.29x0.010761.298.3144x2931.29-1)x(J^00-)2[1-(1500)1.29-1]1010001.29x1010001.29=1.808x10-5(Kg/s)q=qmG=1.808x10-5=3.75x10N?mJsvp0.4823 -5 3V1-V1-V2?0.237VT1T220+273273泄漏所需時間：1泄漏所需時間：1=3.75x10-53.75x10-50.221 =5893s=1.64h3a=a上(1—e-。阿).k 。yq0=1,0=1;N i Ngas+NirN=4iMim=pxk=0.221x0.4823=0.106kgm.=p.xV—m =1.293x19.89—0.106=25.61kgM=10.76N=j=am=9.85molgasM眄10.76N=mair=2、61=883molair M舟 29y =—Ngas—=_9.85=0.011=1.1%gas N.+Nair 9.85+883y=-Nair—=_883—=0.989=98.9%airNas+Nar 883+9.85p=_ux(yp+yp)=_ux(1.1%x0.4823+98.9%x1.29)=1.28kg/m3r100gasgasairair100Q=1.293=1.011.28q=nV=3x19.89=59.67m3/h y=0.1a =0.k(1—e-Qynt)=1562x10-5x3600(1—e-1.01x0.1x31)=3.36x10-2(1—e-0.31)kQyq 1.01 0.1x59.67時間/h泄露濃度/%10.87121.51631.99442.34852.61062.80472.94883.05593.134103.193

濃度隨時間的變化趨勢一系列14567891045678910時間/h四、燃氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計4.1傳感器選型1．傳感器分類及特征一般氣體傳感器的分類，有半導(dǎo)體式、固體電解式、電化學(xué)式、氣體熱傳導(dǎo)式、紅外線式、濕度傳感器等。本設(shè)計選用TGS822TF型的傳感器。本設(shè)計選用TGS系列傳感器。其主要特征有：①、因傳感器電阻值對氣體濃度呈對數(shù)變化關(guān)系，所以可在很寬范圍內(nèi)使用，特別適用于低濃度氣體的檢知；②、因為主成分為物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的二氧化錫燒結(jié)體，所以具有壽命長、耐腐蝕的長處；③、因為檢知機理為氣體吸附和脫附的可逆過程，所以可以反復(fù)使用；④、因為傳感器電阻變化大，所以可以用簡單的電路得到較大的輸出信號；⑤、因為傳感器小型且成本低，所以可制小型機。2.半導(dǎo)體傳感器原理（附原理簡圖）TGS系列傳感器屬n型半導(dǎo)體類氣體傳感器，其主要成分是二氧化錫燒結(jié)體。在大約400攝氏度的工作溫度下，吸附還原性氣體（例如液化氣、天然氣、氫氣、一氧化碳、有機溶劑、蒸氣等）時，因發(fā)生還原性氣體的吸附與氧化反應(yīng)，粒子界面存在的勢壘降低，電子容易流動，從而電導(dǎo)率上升。當(dāng)恢復(fù)到清潔空氣中時，由于半導(dǎo)體表面吸附氧氣，使粒子界面的勢壘升高，阻礙電子的流動，電導(dǎo)率下降。TGS傳感