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1、燃气管网燃气管网阀门配置研配置研讨a.管网管网阀门配置情况配置情况n n长期以煤制气为主要气源，管网普通为中低压两级系统，中压管网压力不高于0.2MPa，且管网规模不大n n大量的低压管网几乎不配置截断阀门。n n中压管网配置数量有限的阀门，并无一定之规。b.配置配置阀门无一致的方法无一致的方法 20世纪80年代初哈尔滨建成气源为高压气化煤气的大型城市中压管网系统管段数1700；以及进入21世纪后，以天然气为气源，各地大量建立中压管网为主体的城市燃气系统，都面临了各级管网如何配置阀门的问题区域隔离配置的设计目的，例如按12万户区域配置阀门阀门密度=0.51.0个km作为配置目的c.高压燃气阀门
2、及阀门井综合单价高压燃气阀门及阀门井综合单价d.阀门配置方式的共同缺乏点配置方式的共同缺乏点 n n阅历的方式n n只留意到影响阀门配置的单一要素 n n缺乏明确的拓扑规那么 n燃气管网的阀门配置原那么n阀门配置定理n阀门规那么配置方式n规那么配置阀门计数公式 n阀门配置公式n燃气管网阀门配置方法 1. 燃气管网的管段与阀门燃气管网的管段与阀门n n定义：燃气管网的管段定义为管径、材质不变以及其上无分流或合流的一段管道。这是严厉定义的管段概念 n n定义：限定其上无分流或合流的一段管道，这是管段的广泛定义 n n“水力计算管段的定义 n n 忽略管段被细分的情况 ：配气支管用于分配途泄流量 支
3、管、支阀、端阀支管、支阀、端阀 支管：只需一根管段的枝形管道支阀：支管连向干管的阀门端阀：支管端点的阀门 2. 阀门的实际配置与实际配置定理阀门的实际配置与实际配置定理n n“逐管段隔离原那么 ：管网的任一管段发生缺点时，都能用与其相关的阀门将其与管网的其他部分隔离 n n“实际配置方式 ：阀门按逐管段隔离原那么配置n n实际配置可以实现逐管段用阀门将缺点管段有效地从管网的其他部分隔离 实际配置实际配置实际配置方式的数量表达式实际配置方式的数量表达式 fv=nv-1 1fv管网节点在相关管段上设置的阀门数；nv节点的度数图论概念， 即与节点相连的管段数对管网支管端点: fv=nv 1a管网阀门
4、实际配置管网阀门实际配置 节点nvfv 节点 nv fv 1 32 8 1 1 2 21 9 1 1 3 43 10 1 1 4 32 11 1 1 5 32 12 1 1 6 21 13 1 1 7 32实际配置定理实际配置定理 对某一级燃气管网，管段数为B，环数为H，进展阀门实际配置，那么阀门数量为： JB+H -1 2 J某一级燃气管网阀门实际配置，除端阀外的阀门总数 B某一级管网管段数 H某一级管网环数 对管网的全部管道 JB+H -113+1-113包括端阀： JSB+H+TE -113+1+6-1193. 燃气管网阀门的规那么配置与燃气管网阀门的规那么配置与阀门计数公式阀门计数公式
5、从工程实践出发思索管网阀门配置 采取“区域隔离原那么， 即划定一定区域、将假设干管段作为一个隔离对象 阀门有较高的缺点率 截断阀出现缺点，其影响范围将会是隔离管段数影响范围的两倍 阀门规那么配置那么配置-从实际配置方式出发-对干管减少截断阀，变为“每m根管段隔离 构成区域隔离称为m级配置-保管支阀完全规那么配置完全规那么配置1m=3 完全规那么配置2m=3 规那么配置规那么配置m=3 孤立组孤立组组中管段数少于级数m的管段组称为 孤立组规那么配置的管网能够存在n个剩余组各剩余组 i 中分别有Ri根管段因此规那么配置的管网有Ri根孤立管道例：按例：按3级规那么配置的管网级规那么配置的管网 管网：
6、管段数B=67，环数H =14，支管数T =18本管网配置了多少阀门？下面分析此问题，进展定量的讨论完全规那么配置可以产生的管段组完全规那么配置可以产生的管段组数数不包括支管不包括支管 实践产生ZE个m级管段组，所以m级管段组组数少： 规那么减那么减阀数数完全规那么配置相对于实际配置的干管减阀数 B-T是干管数孤立管段孤立管段组减减阀数数 余阀余阀 出现管段组中可取消的无隔离作用的阀门，称为余阀出现包含环的管段组。在进展规那么配置时，某个 m级m3管段组存在h个环时，可以看为是从组内恰有m+h-1个阀门的实际配置开场，取消m-1个阀门，构成规那么配置；组内无需阀门，仍有h个阀门可以取消，即为余
7、阀，管段组中的环即为通环。 规那么减阀及余阀规那么减阀及余阀 B=m=7，J= m+H-1=7+2-1=8，=6，=H=2组外规那么配置阀门 规那么减阀 余阀 余阀数 余阀数等于通环数 可由通环数获知余阀数未取消的阀门数 规那么配置相对于完全规那么配置 未取消的阀门数 阀门计数公式阀门计数公式 包括支阀：不包括支阀：包括端阀：例：例： 管网B=33，H=10，T=0。 进展m=4级配置, Z= 组 实际配置阀门数 ，有7个小于m的孤立管段组管段旁伴有虚线 有一个m=3的管段组减阀2个余阀数为0JR =2规那么配置时，未实现的m级管段组数 规那么配置管段组数为ZE=6 组或= 4-1 2=6总减
8、阀数总减阀数 管网配置阀门数管网配置阀门数 Jm=42-(24+0+2-6)=22 管网管网m级规那么配置方法那么配置方法 分为3步进展 ：-全管网进展实际配置 -对干管，取消管段组内m-1个阀门 -取消余阀 ，取消孤立管段组内阀门 例：管网例：管网B=67, H=14,T=18支管全设支阀支管全设支阀 不同级别的阀门配置不同级别的阀门配置 配置级别m 2 4 816 J 80 80 80 80 Jm 24 36 42 45 Jm 0 0 2 6 Jm+Jm 24 36 44 51 Jm 56 44 36 29 Jm/ J 0.70 0.55 0.45 0.36规那么配置性那么配置性质 规那么
9、配置不是独一的，能有多种型式； 构成规那么配置，可以按恣意自然数 2，3，B-T级的数目隔离； 对一个管网可以采用混合级别的 规那么配置。 实践管网，普通配置成规那么配置，且配置级别不大于4级m4，普通余阀数为0 。 规那么配置改良那么配置改良为完全完全规那么配那么配置置调整某些节点的阀门在管段上的位置调整管段组划分变为完全规那么配置，可减少阀门 比较：充分的完全规那么配置比较：充分的完全规那么配置4.阀门规那么配置公式阀门规那么配置公式 由阀门密度定义，按配置阀门计数公式，忽略 得到阀门密度与相应配置级别的关系：阀门规那么配置级别阀门规那么配置级别 配置级别m的适用目的值它可用于指点实践的管
10、网阀门配置设计 5.规那么配置的各要素分析规那么配置的各要素分析 管网外形 管网环密度 调查方环形管网，有同样大小的敷设面积但有不同的环密度H/B 管段平均长度 管网规模 配置级别配置级别愈多，阀门密度愈小1、2级之间相差较大，但在4级以后这种变化即不显著 4. 燃气管网阀门的现行配置燃气管网阀门的现行配置5. 结论结论 燃气管网阀门实际配置定理是处理燃气管网阀门配置问题的科学根底。 规那么配置方法及其阀门配置公式可作为工程设计原理及适用方法。 区别对待不同规模的管网，按设定的管网管段平均长度L，管网的构造特征H-1/B、T /B,思索采用的经济性的阀门密度kLP，可得到应采用的相应配置级别m
11、的适用目的值。 从规那么配置可以看到，阀门缺点普通会影响到2m根管段。因此规那么配置级别不能太大。 配置阀门的留意点配置的优先原那么：对一节点各相关管段，优先在较小管径的管段上设阀门；使管段组尽量接近为一小区进展阀门配置，以便于管理；可对实践的配置方案作假设干调整，以接近充分的完全规那么配置。阀门实际配置定理证明阀门实际配置定理证明 用数学归纳法。对2根管段B=2，H=0的管网系统，需用1个阀门与另1管段隔离 J=B+H-1=2+0-1=1 对3根管段的管网有两种型式a,baB=3，H=0，需用2个阀门将各管段隔离： J=B+H-1=3+0-1=2bB=3，H=1，需用3个阀门将各管段隔离：
12、J=B+H-1=3+1-1=3 假设对管段数为B，环数为H，为使每一管段都可与整个管网隔离，需求的阀门数为J，且符合定理的计算，有： J=B+H-1或 J-B+H-1=0 调查管段数为B=B+1，环数为H ， 需求阀门数为J 的情况。对管网添加一根管段， 即管段数B=B+1的型式只需a，b两类aB=B+1，H =H+0，需用J =J+1个阀门将各管段隔离 J -B+ H -1 =J+1-B+1+H+0-1有 J -B+ H -1=J-B+H-1 =0 J = B+ H -1bB=B+1，H =H+1，需用J =J+2个阀门将各管段隔离 J - J -B+ H -1B+ H -1 = =J+2J
13、+2-B+1B+1+H+1H+1-1-1有有 J - J -B+ H -1B+ H -1=J-=J-B+H-1B+H-1 =0 =0 J = B+ H -1 J = B+ H -1定理得定理得证证|关于余阀的引理关于余阀的引理定义：对管段组中的环，取消其上余阀后，成为无阀门的环，称为通环。由通环定义可知，对一个管段组，余阀与通环是一个对应。对实践管网，阀门配置级别高于3级时，有能够出现包含环的管段组。在在进展展规那么配置那么配置时，某个某个 m级m3管段管段组存在存在h个个环时，可以看可以看为是从是从组内恰有内恰有m+h-1个个阀门的的实际配置开配置开场，取消取消m-1个个阀门，按管段按管段组
14、的定的定义，组内无需内无需阀门，此此时必定仍有必定仍有h个个阀门可以取消，可以取消，此仍可取消的此仍可取消的阀即即为余余阀，管段管段组中的中的环即即为通通环。参。参见图3。B=m=7，J= m+H-1=7+2-1=8，=6，=Hm=2组外规那么配置阀门； 规那么减阀；余阀【证明】 实际配置的管网中，两相邻管段组之间最多只需一个相邻环，该相邻环只属于其中一个管段组；对含有环的管段组，可将其与邻组的阀门调整到该管段组外，该管段组成为只需一个管段组的管网；由此，该管段组管网实际配置的阀门数为： 对该管段组进展m级规那么配置，规那么减阀数为： 该管段组内仍余有阀门数：对管段组内的余阀可以取消；，那么：引理得引理得证记余阀数为谢 谢 ！
