燃气管网水力工况

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1、第七章 燃气管网的水力工况,燃气管网计算压力降确定 低压管网的水力工况 管网的水力可靠性,第一节 燃气管网计算压力降确定,一、低压管网计算压力降的确定 二、高、中压管网计算压力降的确定,一、低压管网计算压力降的确定,三点说明： 用户处的压力指燃具前的压力，是指在工作状态下，燃气到达燃具前所具有的剩余压力。 用户与管网的连接方式： 用户直接与低压管网相连；燃具前的工作压力随着管网内压力、流量而波动；,对于燃具：燃具的额定压力Pn，只有在此压力下工作时，才能达到最优的燃烧性能。为保证燃具的正常、高效工作，要求燃气压力应位于额定压力附近，燃具的最大允许压力和最小允许压力可用燃具的额定压力乘一系数来表

2、示：,式中： Pmax、Pmin燃具的最大和最小允许压力； K1、k2最大压力系数和最小压力系数； Pn燃具的额定压力。,为保证燃具的正常工作，必须保证燃具前压力波动在一个允许的范围内。,1、用户处的压力波动及其影响因素,直接连接用户的低压燃气管网的压力曲线。,图中A为管网的起点，B为干管的终点； E、F、G、B为用户C1、C2、C3、C4与干管的连接点。 P1为起点压力即调压器的出口压力。,0,0,压降利用系数 用户的实际压力降/管网计算压力降,用户燃具前的最大波动范围就等于管网的计算压力降。,计算压力降：在最大负荷下，管网起点（调压器出口）到最远端用户燃具前的压力降， 。,0,0,计算压力

3、降的大小 压降利用系数，压降利用系数不同，燃具前的压力不同 管网负荷（流量）的变化情况 调压器出口压力调节方法。,综上，用户处压力及其波动范围的影响因素主要有以下几点：,2、管网计算压力降的确定,影响管网计算压降的因素,燃具允许的压力波动范围限制了计算压力降的数值。为了尽可能地提高管网的计算压力降（P1-P2）： Q最小=0，灶具前出现最大压力，取燃具的最大允许压力，决定了管网起点最高压力。 Q最大，灶具前出现最低压力，取燃具的最小允许压力，决定了用户前最低压力。,对于民用灶具，k1、k2的取值应能使燃具正常燃烧，还要保证一定的热负荷。实验确定：最小压力系数k2取0.75，最大压力系数k1取1

4、.5。,（2）管网计算压力降的确定,取决于燃具的额定压力Pn 与k1、k2或者说与二者的差值有关，,燃气表的压力损失以150Pa计，,式中：Pd从调压站到最远燃具的总的允许阻力损失（Pa）； 0.75Pn管网的计算压力降， 150燃气表的压力损失。,低压燃气管道允许总压降,（3）低压燃气管道允许总压力降的分配,允许总压力降在低压干管、庭院、室内管之间的分配，应根据经济技术比较以及长期的运行经验确定。一般来讲，街区低压干管的压力降取0.5Pn左右，庭院管道取0.15Pn左右，剩下的就是室内管道的允许压力降。,以天然气为例： 允许总压降： 街区： 1050Pa 多层建筑： 庭院 250Pa; 室内

5、 350Pa,二 高、中压管网计算压力降的确定,与低压管网不同，高、中压管网只有通过调压器才能与低压管网或用户相连，因此，高、中压管网中的压力波动，实际上并不影响低压用户的燃气压力。 计算压力降根据高中压管网的具体条件和运行工况要求而定，按高峰和低谷分别考虑：,1高峰计算时,起点压力就是管网方案设计时所定的设计压力或者管网源点的供气压力。 末端最小压力的确定可以从三个方面来考虑：,应保证所连接的区域调压器能通过用户在高峰时的用气量； 应考虑中压引射式燃烧器的额定压力，管网的最小压力应能保证中压引射式燃烧器所需的引射压力。 高中压管网的起点最大压力与末端最小压力之差就是高中压管网的最大计算压力降

6、。对于环状管网，在设计时还应考虑当个别管段发生故障时，应保证一定量的供气能力。故在确定实际计算压力降时根据可靠性计算留有适当的压力储备，因此实际计算压力降一般小于最大计算压力降。,低谷核算时，仍取决于管网源点的供气压力和管网终端调压器或高中压用户的压力要求，此外，因低谷部分燃气将输往储气设备储存，计算压力降需同时满足储气的压力要求。,2低谷核算时,第二节 低压管网的水力工况,研究内容 条件： 用户支管和低压管网直接连接 任意工况 研究 用户燃具前的压力变化情况,管网系统起点压力为定值时的工况 按月(或季节)调节调压器出口压力时的水力工况,低压管网在不同调压器出口压力运行方案下，管网压力随负荷变

7、化的规律不同。,运行方式：系统起点压力(即调压器出口压力)为定值时，随负荷降低，管道中的实际压力降减少，用户燃具前的压力升高。 系统起点压力为定值，计算工况下管网起点压力、各用户燃具前的压力和管道压力降的关系式为： 系统起点压力为定值,任意用气工况时：,一、管网系统起点压力为定值时的工况,令,所以,由,管网压力的基本方程式：,可绘制任何用户处的压力曲线 取P1=1.5Pn，取P=0.75Pn ，则： 上式反映了在一定的值情况下，任何用户燃具前的压力比和流量比x （用气高峰时管网和用户的实际流量与计算流量的比值）的函数关系。 几何图解如下：,讨 论,当=1和燃具前出现额定压力时 ，即Pb/Pn=

8、1，管道中的流量为最大流量的79.4%； 当x=00.794时，燃具前的压力将大于额定压力； 当x=0.7941时，燃具前的压力将小于额定压力； 当流量比x=1时，即计算流量下，燃具前出现最小压力，Pb/Pn=0.75 。,压降利用系数 1 0.5的曲线4 0的压力线即直线1,由01的所有压力曲线都将落在斜线区内，这也是燃具前压力的波动范围。 对大多数用户来说，其压降利用系数在0.51的范围内(双斜线区内)。,由图可见在系统起点压力为定值的情况下，燃具大部分时间在超负荷情况下工作。,二、按月(或季节)调节调压器出口压力时的水力工况,1、运行方式 按月调节调压器的出口压力，我们来研究这种条件下用

9、户处压力随管道中流量的变化关系。 2、目的 为缩短燃具超负荷工作的时间，可采取按月(或按季节)调节调压器的出口压力。 即可以在用气量较低的月份降低出口压力。 3、原则 调压器出口压力的调整值应满足该月最大小时用气量时燃具前的压力为额定压力。,(1)各月最大小时用气量的计算,Qm该月最大小时用气量 Qy 年用气量 K1 该月的月不均匀系数 K2 该月中最大日不均匀系数 K3 该月中最大日最大小时不均匀系数,4、不同月份调压器出口压力P1的确定步骤,(2) 求各月最大小时流量与管道计算流量的比值Xm,(3) 根据各月的xm值计算压力降 (4) 确定各月调压器的出口压力（该月最大小时用气量时燃具前的

10、压力为额定压力）,例 题：,已知一年中各月的月不均匀系数，Pn=1000Pa,1.各月的调压器出口压力 2.作图比较冬、夏季（以8月份为例）燃具前压力在不同流量比时的波动范围。,解: 计算压力降 P0.75Pn0.751000750Pa 求各月的xm 各月最大小时流量时的实际压力降, 确定各月调压器的出口压力,如果两项之和大于1500Pa，调压器出口压力仍取1500Pa。,比较冬季、夏季（8月为例）用户燃具前的压力变化范围（取=1） 冬季燃具前压力： 夏季燃具前压力,通过季节性调节起点压力，可大大缩小燃具前压力波动范围； 白天x在0.3以上 P11500Pa，+41%25%. P11500Pa

11、， +160。, 夏季不降低调压器出口压力，仍保持为1500Pa，则 +160上升为 +41+24.5%。,第三节 管网的水力可靠性,城市燃气管网的水力可靠性 当管网中的某一管段发生故障时，整个管网通过能力的减少是在许可的范围之内，则认为系统是可靠的。 燃气管网系统的两种设计理念 等管径设计 等压降设计,一、高、中压管网的水力可靠性,事故工况下，系统的输量减少较大，不能保证正常供应。 解决办法 增加系统的压力储备，允许事故状态下压力降增大，从而增加流量，使燃气量不低于计算流量的70%，使所有用户的供气保证系数为x=0.7。供气保证系数越高，计算工况下的压降利用系数越小，所需的压力储备越大。 一

12、般采用等管径设计。,二、低压管网的水力可靠性,低压管网的水力可靠性较好，不必留压力储备。 事故状态下不同位置用户燃气流量变化： 不同用户的燃气量减少程度有显著差别 离环网供应点（调压站）越近，燃气量减少的量越少 反之，越远则减少量的越多。,三、提高输配管网水力可靠性的途径,1、管网系统应有两个或两个以上的供气点以防供气中断 向大用户、调压站以及小区居民用户供气时，都应双侧供气；高、中、低压管网都要连成环形。 如果管网系统是由几个压力级组成，则应设一定数量的连接点（即调压站）以保证多点供气。,2、如果存在天然或人工障碍 低压管网最好分区布置，而不要连成整体系统，但每一独立区至少应有两个调压站； 各调压站的出口可用同径管道以最短的线路互相连接，以保证当一个调压站关断时由另一个调压站供给必要数量的燃气。,3、对于高压管网 如果高、中压管网只有一个环时，可采用相同或相近的管径，并留有一定的压力储备，以提高事故情况下的通过能力。 对由许多环路组成的管网，整个压力降应当在沿燃气流动方向依次布置的各环路之间均匀地分配，并且每个环应由管径相同的管道构成。 管网中环路越多，则压力储备可以减少。,4、对于低压管网 低压环网可按单位长度压力降为常数进行计算，而相邻管段直径不能相差很大，否则在事故情况下就不能保证供应一定的燃气量。,