西南石油大学

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1、毕业答辩（论文） 建筑环境与设备工程2004级学 生 指导教师 2021/8/62021/8/61 1 主要内容 1、工程概论 2、计算工作 3、设计方案概述 4、中压A一级管网系统 5、高压-中压A两级管网系统 6、站场设计 7、规划方案的技术经济比较2021/8/62021/8/62 2 1 工程概述铜川1958年建市,位于陕西省中部,城市规划面积约35万平方公里。它的人口规模：近期人口25万,远期（15年规划）人口增长率1.7。铜川市的气化率：近期70，远期95%。天然气容积成分（%） 93.8 4.0 0.8 0.5 0.5 0.22021/8/62021/8/63 3 铜川拟用天然气

2、作为主气源，气源由天然气门站引入，门站位置经比较后自行确定(假定气源供气能力仅能满足计算月最大日用气量)气源的由长输管线来气的压力为4.0MPa。2021/8/62021/8/64 4 2 计算工作燃气性质及相关参数的确定： 燃气性质确定的内容：平均分子量、平均密度和相对密度 燃气相关参数确定的内容：临界温度 、临界压力 、混合气体的临界密度 、混合气体的临界比 、混合气体的运动黏度 ，混合气体的低热值 和压缩因子 。 以上内容的确定均根据相关公式计算可得到。2021/8/62021/8/65 5各类用户用气量的计算 1）铜川地区各居民生活和小公建的用气量可以分别根据公式计算求得。 2）大公建

3、（宾馆）的用气量情况：共有两个宾馆，将宾馆1，2均为近期建设，3为远期建设。而且， 宾馆1 100Nm3/时(三班制) 宾馆2 150Nm3/时(三班制) 宾馆3 200Nm3/时(三班制) 3）各宾馆的用气量情况：共有两个宾馆，将宾馆1，2均为近期建设，3为远期建设。而且， 食品厂 200Nm3/时(二班制) 建材厂 400Nm3/时(二班制) 化工厂 500Nm3/时(三班制) 2021/8/62021/8/66 64）CNG的用气量情况：是通过城市公交车辆和出租汽车的改造情况决定的。 5）未预见量：一般未预见量按总用气量的5%计算。6）年用气量汇总7）由于缺乏铜川地区用气量的实际统计资料

4、时，综合实际情况，用气高峰系数可按下列范围选用： =1.11.3 =1.051.2 =2.23.2时间居民生活和小公建 宾馆 工业 企业 CNG 未预 见量 总计近期 1227469 2190003504000 4639520113040823738567远期 20626070 39420004884000 68843201966820413032102021/8/62021/8/67 7 本规划分别选取用气高峰系数为： =1.3 =1.1 =2.78）管道的高峰小时计算流量是按计算月的高峰小时最大用气量计算的。其小时最大流量由年用气量和用气不均匀系数求得,计算公式如下：9）高峰小时流量汇总

5、用户类型居民生活小公建宾馆工业企业CNG未预见量总计月高峰系数1.31.31111日高峰系数1.11.11111小时高峰系数2.72.71111计算流量8231860173734752580856182052021/8/62021/8/68 8储气量的计算 为了平衡一天中的不均匀用气设置储气设备，则储气设备可按计算月最大日平均小时供气量均匀的供气。夜间用气量低时，多余燃气储存在储气设备内，以补充日间用气量高于生产量的不足部分。 参照教材43页，计算得本规划的储气量: 近期为14218Nm3,远期为21445Nm3。2021/8/62021/8/69 93 设计方案概述中压A一级管网系统 气源是

6、天然气，用门站直接向城市中压管道供气，如附图1所示。 从位于该城市边缘的门站，经过调压后送入中压管网。根据城市的实际情况，管网基本上沿供气范围内的老区道路和规划后道路敷设。为了各个地区都能供气，在老区和新区内分别布置三个和两个中压管网的主环路。对于某些供不到气的地区，采用支管供气。在中压干管与用户之间通过中压支管、调压柜（箱）向用户供气。 门站内建有储配站，准备采用储罐储气，因此在用气低峰时，多余燃气再送入储罐；用气高峰时，储罐出气经调压到再送入中压管网补充用气不足。2021/8/62021/8/61010高压-中压A两级管网系统 中压高压A两级管网系统由中压和高压管网组成，气源是天然气，用城

7、北高-中压调压站调峰，运用高压管道储气，如附图2所示。 在该城市的外围铺设一条高压管道，高压管道主要沿着规划后新区的外围铺设，形成一个高压半环。城市的东部建有一个门站，准备在城市北部建一个城市调压站。为了各个地区都能供气，在老区和新区内分别布置三个和两个中压管网的主环路。对于某些供不到气的地区，采用支管供气。在中 压干管与用户之间通过中压支管、调压柜（箱） 向用户供气。在规划新区前，门站一边向中压管网送气，另一边向高压管道输送储存。此时，高压管道只起到储气的作用。在规划新区建成后，门站向调压站供气，经过调压后送入中压管道，主要供应规划区城市用气。此时，调压站也是城市的气源。2021/8/620

8、21/8/611114 中压A一级管网系统布置原则 本规划的管网布置严格遵守城镇燃气设计规范（GB50028-2006 版），遵循的原则有：主干管应尽量靠近负荷中心，以减少干管长度；尽量布置成环，以提高其输气和配气的安全可靠性；在满足供气的条件下，尽量少穿越城市干道、铁路、河流，以减少工程量和投资等。布置方案 由铜川市城区较为规整，并且老城区和新城区相对独立。所以，铜川市市区中压管网把新、老城区分开，分为独立的两个中压环网。老城区由铜川门站直接供气，新城区由城北高中压调压站供气，两个环网又是相连接的，可在用气高峰期相互调节用气量，更为合理利用资源。在近期用气量较小时，可缓建城北高中压调压站，根

9、据用户的发展再确定其建设时间。具体的环网布置方案可见附图3所示。 2021/8/62021/8/61212管道敷设的安全距离和穿越工程 1）中压天然气管道通常采用埋地和架空的方式敷设，与建、构筑物或其它相邻管道之间必须有一定的距离以保证安全。根据城镇燃气设计规范，本规划对于埋地敷设的中压管道，其安全间距的布置是依据具体的规范内容进行的。 2)穿越道路：非城市主干道，宜采用大开挖，原主材敷设；城市主干道（已形成），可采用顶管方式穿越，管材选用无缝钢管；城市主干道（在建），可采用大开挖方式穿越，管材选用无缝钢管，并加设套管，套管可选用钢管或水泥管，套管内径应比燃气管外径大100mm以上。 3）穿越

10、河流：中压管道穿越河流时，应结合当地桥梁状况，本规划两次穿越河流，因此一根管道采用直接连接软管，另一根管道采用随桥敷设方式穿越。 2021/8/62021/8/61313环网水力计算 1）绘制管网平面示意图，对节点、管段、环网编号，并标明管道长度、集中负荷、气源位置。（本规划中集中负荷均由干管直接供气） 2）计算管网各管段的涂泄流量。 3）按气流沿最短路径从气源流向零点的原则，拟定环网各管段的燃气流向。气流方向总是流离供气点，而不应逆向流动。 4）从零点开始，逐一逆向推断各管段的转输流量。 5）求管网各段的计算流量 （计算流量=涂泄流量+转输流量） 6）根据管网允许压力降和供气点至零点的管道计

11、算长度（局部阻力损失通常取沿程阻力损失的5%10%），求得单位长度允许压力降，并预选管径。 7）初步计算管网各管段的总压力降及每环的压力降闭合差。 2021/8/62021/8/61414 8）管网平差计算，求每环的校正流量，使所有封闭环网压力降的代数和等于零或接近于零，达到工程容许的误差范围。高、中压管网的压力降闭合差精度要求应满足下式： 工程计算的精度要求，一般 。 为了使管网中选定的管道直径满足管网压力降闭合差为零的条件，必须进行流量的再分配，其结果是要是各环网的水力闭合差为零，或达到计算的允许精度。为了不破坏节点上流量分配，采用校正流量，以消除环网的闭合差。 另外，中压A一级管网系统在

12、门站内建有储配站，准备采用球罐储气。在进行管网水力计算时，应考虑管网的事故工况。对于管网的供气保证系数和压降利用系数，均是参考教材131页的内容选取得到的。2021/8/62021/8/615155 高压-中压A两级管网系统布置原则 根据城镇燃气设计规范（GB50028-93 2002 版）的有关规定，线路选择遵循：高压管道及主要站场的布局应服从城市建设总体规划，尽量处理好与城市重要建、构筑物等设施的关系；尽量利用现状公路，方便管道的运输、施工和生产维护；线路走向应尽量靠近主要用户和配气站；线路力求顺直、缩短长度、节省钢材和投资等原则。 布置方案 虽然本管道目前处于城市规划区外，但管线走向仍应

13、按城市规划要求布置。管线出门站后，沿着城市外环路向北走到达城市东北角后，再沿外环路向西转并穿越河流，最后到达城北高-中压调压站。由于规划环线尚未形成，若先于道路施工将造成投资大大增加，若能与规划环线配套施工则可大大减少该线路的投资和施工难度。 2021/8/62021/8/61616管道敷设和穿越工程 1）管道以沟埋敷设为主，根据地形、地质条件的不同，采用弹性敷设及预制弯头，以适应管道在平面和竖向上的变化。为确保管道安全运行，不受外力破坏，管道应有足够的埋设深度，管道在城市规划区外最小埋设深度（管顶至底面）不小于0.8m,在城市规划区内不小于1.5m。 2）铁路、公路及城市主干道穿跨越是天然气

14、高压管道工程的重要组成部分。对于铁路和高等级公路可采用顶管或水平钻的穿越方式。对于等级较低的公路可采用大开挖的穿越方式。为了确保管道和城市立交桥的安全，高压管道通过立交桥处应采取绕行的方式通过。公路、铁路穿越均采用钢筋混凝土套管保护。 3）高压管道过大型河流的敷设方式，有大开挖穿越、定向钻穿越、隧道穿越等方式可供选择。高压管线过小型河流可采取围堰引流沟埋穿越、回填筑管堤等方式敷设 2021/8/62021/8/61717环网水力计算 高压-中压A两级管网系统中的环网计算步骤与中压A一级管网的环网计算步骤相同。在本管网的门站里没有建储配站，而是准备采用高压管道储气。同时，在进行管网水力计算时，也

15、应考虑管网的事故工况。对于管网的供气保证系数和压降利用系数，均是参考教材131页的内容选取得到的。高压管道水力计算 高压管道长度5.73km，计算温度15 ，操作压力为2.5MPa。根据城区中压管网水力计算得出城北高中压调压站高峰流量为18205m3/h（含管路涂泄流量）。 本规划高压燃气管道城镇燃气设计规范（GB50028-93 2002 版）规定，其设计公式如下 2021/8/62021/8/61818 根据已有条件：管道长度、管道中的最大允许绝对压力、进入城市管道中燃气最小允许绝对压力、管道的日流量和管道的储气量。同时，结合上面计算公式，参考教材22页【例题11-2】计算得到： 管道的管

16、径为 。从储气计算可知，采用管径为 时，既有足够的输气能力，又有较大的储气空间。高压管道的强度计算 按城镇燃气设计规范（GB50028-93 2002 版），强度计算公式为：2021/8/62021/8/619196 站场设计选址 无论是城市门站还是调压站的建设都应该遵循城镇燃气设计规范（GB50028-93 2002 版）的有关规定。而且，门站都应该建在城市最小频率的上风向。本次规划地区的风向为东北风，故门站应建在城市的东北方向上，最为合理。功能 城市天然气门站其任务是接收长输管线输送来的燃气，在站内进行过滤，调压，计量，加臭，配气后，送入城市输配管网或直接送入大用户。而天然气高中压储配站的

17、主要功能是储存燃气，减压后向城市输气管网输送燃气。 平面布置：详见图纸工艺流程 ：详见图纸2021/8/62021/8/620207 规划方案的技术经济比较技术性比较 方案一和方案二的水力可靠性经过比较，可知两方案的供气能力相当时，但方案二的水力可靠性较好。经济性比较 1）工程造价：经过详细的计算可知：方案二比方案一节省投资，节省投资金额为797.76万元。 2）运行费用：方案一的投资费较多，所以折旧费相应较大，则运行费用也较高。 3）占地面积：球罐建在地面上需要占用土地，储气规模受到一定限制，而且庞然大物立于城市，也造成人们心里上的不安全感。利用高压管道储气可以节约大量的土地资源，高压、大口径的管道还为将来燃气的发展留有余地。2021/8/62021/8/62121综合结论 在本设计中，两个方案都能供给用户要求的燃气量，而且压力级制明显不同，两个方案具有可比性。 通过以上几个方面比较可知： 表表7-1 7-1 经济综合方案比较经济综合方案比较 综合以上各项比较得到，方案二的水力可靠性好，工程投资费用低。因此，选择方案二比方案一更为经济合理。 方案一 方案二 工程造价 高 低 运行费用 高 低 占地面积 大 小 2021/8/62021/8/62222十分感谢各位老师的指导！谢谢！2021/8/62021/8/62323