第7章 燃气管网的水力工况

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2、各月最大小时用气量 Qy max max Qm Km Kd Kh 365 24
Q m 该月最大小时用气量，m 3 / h; Q y 年用气量，m 3 / a; K m 该月不均匀系数; K max 该月最大日不均匀系数; d K max 该月最大日最大小时不均匀系数. h
燃具前最大压力 1.5 燃具前额定压力
燃具前最小压力 0.75 燃具前额定压力
调压站的最大出口压力 燃具前最大压力 150
允许压力降 燃具前额定压力 0.75 150
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低压燃气管道允许总压降分配
单层建筑 街区 庭院 200 200 室内 150 200 多层建筑 庭院 室内 100 100 250 300
燃具前压力 Pb Pn
燃具的流量:
2 Pb 2Qb Qb Q；
管网流量 Qp 燃具的流量 Qb Q
K2<1时，实际管网流量和用户用气量与计算流量的关系
假设Qp xQ
P1 Pb Pp
.75 k1Pn 2Q 2 1Q 1 b p
k1Pn 2 xQ 2 1 xQ
• 燃具低于额定压力工作
热强度降低，使加热过程延长，或达不到工艺 要求的燃烧温度
• 燃具前的压力不允许有很大的波动
燃具的压力波动范围
实验和研究工作表明 一般民用燃具的正常工作可以允许其压力在±50% 范围内波动 k1=1.5，k2 =0.5
P aQ 2
压力波动±50%，流量变化范围约为(0.7~1.2)Q 考虑到高峰期一部分燃具不宜在过低的负荷下工作 k2取0.75，k1取1.5
x 2 x1.75 (k 1 k 2 ) k1 0
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结论：
如果设计时采用 k 2 0.75，那么在供气高峰期有 以下结果:
x 0.92 Pb 0.85Pn Pp 0.65Pn
以上是理论分析结果， 实际中x可能会接近 1 1、用户增多 2、压降利用系数小于 1
支管末端压力低于设计要求 目前一般均采用等压降设计,保障供应
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二、高、中压管网计算压力降的确定
1、保证调压站的调压器正常启动；
2、保证低压管网的高峰用气；
3、保证直接连接到其上的用户的正常工作压力。 4、有一定的压力储备；
第7章 燃气管网的水力工况
7.1 管网计算压力降的确定 7.2 低压管网的水力工况 7.3 高、中压环网的水力可靠性 7.4 低压环网的水力可靠性
3、管道计算流量Q
Q
Qy 365 24
max max K max Kh mK d
月最大小时流量与年小时用气量之比
Q 4、 m Q
Qy max max Km Kd Kh Q xm m 365 24 Qy Q max max max Km Kd Kh 365 24

max max Km Kd Kh max max max Km Kd Kh
二、按月（或季节）调节调压器出口压力时的水力工况 调整原则：
燃具前最小的 压力
P b
min
Pn
P 1 1.5 P n (优先满足)
1、各月最大小时流量产 生该月工况下最大压力 降( 1)
1.75 Pp Qm
Pbmin P1 Pp Pn
1.75 P1 Pn Qm
令P1 1.5Pn , P 0.75Pn , 代入基本方程式
1.75 1.5P 0.75Pn n P b x
Pb 1.5 0.75 x1.75 Pn
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P / Pn
P1
Pb
Pn
Pn
0.5
Pn
Pn
0.667
1
Pb 1.5 0.75 x1.75 Pn
k 2 Pb x Qp Pp Pb x
用气高峰时 P b k2 P n 而不是 P b k2 P n
？
k1Pn x 2 Pn x1.75 (k 1 k 2 )Pn x 0.92, k 1 1.5, k 2 0.75
1.5P n 0.85Pn 0.65Pn
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(二) 管网计算压力降的确定
低压燃气管网的总压力降（含室内和庭院）
ΔP Pmax - Pm i n (k1 - k 2 )Pn （1.5 0.75）Pn 0.75Pn
实际中： ΔP 0.75Pn 150
低压燃气管道允许总压降
燃气种类 压力（Pa） 燃具额定压力Pn 燃具前最大压力Pmax 燃具前最小压力Pmin 调压站出口最大压力 允许总压降 人工煤气 800 1200 600 1350 750 1000 1500 750 1650 900 天然气 2000 3000 1500 3150 1650 液化石油气 2800 4200 2100 4350 2250
燃具的额定压力Pn
增大Pn，可增大管网计算压力降，节约管网投资 Pn越大对设备的制作和安装质量要求就越高 选取Pn时要兼顾技术要求和经济性
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计算压力降影响因素
ΔP Pmax - Pm i n (k1 - k 2 )Pn
燃具压力波动范围
• 压力超过燃具额定值
燃具热效率降低，引起过多燃气损失 燃具在超负荷下工作也会产生不完全燃烧，致 使燃烧产物中出现过多的一氧化碳等有害气体
Q — 管网 的计算流量。
2、燃具前的额定压力 Pn
Pn 2Q 2
2 用户燃具 的当量阻力系数 ;
Q 用户 的计算流量。
3、管网设计使用的计算工 况
Pn、Qn和Q
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4、管网的 水力工况分析
P 1 k1P n P2 k 2 Pn
设计管网时采用k 2 1
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A
E C1
F
C2
G C3
C3
B
C4
A
C1
E C2 管道系统流量满足最大负荷（计算流量Q） F G B C4
计算工况：
燃具前的压力为额定压力Pn， 燃具前的流量为额定流量Qn
调压器出口压力 计算压力降
用户燃具前压力 用户干管压力线 用户支管压力线
实际压力降
压力波动范围
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举例分析
昌平某年各月用户用气量数据（单位：m3）如下表。 1、请计算各月的月不均匀系数并指出计算月是那一个月？ 2、如果按月调节调压器的出口压力（燃具的额定压力为 Pn=1000Pa，计算压力降P=0.75Pn)，求出各月的调压器 出口压力。 月份 天数 月用气量 月份 天数 月用气量 1 31 37.2 7 31 18.6 2 28 36.4 8 31 18.6 3 31 34.1 9 30 21 4 30 30 10 31 27.9 5 31 27.9 11 30 33 6 30 21 12 31 34.1
三、 工业企业燃气管道计算压力降的确定（了解）
一、低压管网计算压力降的确定
（一）用户燃具前的压力波动及影响因素 （二）管网计算压力降的确定 （三）计算工况下管网水力工况分析 （四）支管等压降和全压降设计
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一、低压管网计算压力降的确定
（一）用户燃具前的压力波动及影响因素 1、用户燃具和城市管网的连接
（1）直接连接 （2）间接连接（用户调压器）
2、控制燃具前压力在合适的范围 P max k1 P n P min k 2 P n
Pn — 燃具的额定压力。
Pmin , Pmax
k1 , k 2 — 最大、最小压力系数；
3、计算工况下管网的压力曲线分析 用户处的压力及其波动范围影响因素: (1) 计算压力降的大小和压降利用程度 (2) 系统负荷的变化情况 (3) 调压器出口压力调节方法
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第7章 燃气管网的水力工况
第7章 燃气管网的水力工况
7.1 管网计算压力降的确定 7.2 低压管网的水力工况 7.3 高、中压环网的水力可靠性 7.4 低压环网的水力可靠性
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7.1
管网计算压力降的确定
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
1.75
k1Pn x 2 2Q2 x1.751Q1.75 k1Pn x 2 Pn x1.75 (k 1 k 2 )Pn x 2 x1.75 (k 1 k 2 ) k1 0
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令k1 1.5，图形
问题：
k 2 Pb x 和Qp ，但是k 2 0时Qp 0
(二) 管网计算压力降的确定
低压燃气管网的总压力降（含室内和庭院）
P max k1 P n P min k 2 P n
k1 , k 2 — 最大、最小压力系数； Pn — 燃具的额定压力。
ΔP Pmax - Pm i n (k1 - k 2 )Pn
计算压力降影响因素
ΔP Pmax - Pm i n (k1 - k 2 )Pn

Km max Km
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5、各月最大压力降( 1)
1.75 Pp Qm xm Q 1.75
1.75 1.75 xm Q1.75 xm P
6、各月调压器的出口压力
.75 P1 Pn Pp Pn x1 P m
如果P 1 1.5P n , 取P 1 1.5P n
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第二节
低压管网的水力工况
一、管网系统起点压力为定值
二、按月（或季节）调节调压器出口压力时的 水力工况
三、随管道负荷变化调节调压器出口压力时的 水力工况
一、管网系统起点压力为定值
（一）管网压力的基本方程式： 1、计算工况下各用户燃具前的压力和管道压力降的 关系式：
P1 Pb P Pb Q1.75
1500
800 1400 1300 800 800 1200
800
800
全压降
1100
1000
保证燃具前的压力 越靠近调压器，支管压力降越大
全压降设计优缺点
优点 充分利用允许压力降，减小了管径，提高了经济性 燃具前压力接近额定压力，运行工况良好 缺点 施工和设计麻烦
管网系统发生事故，干管压力发生变化，可能导致
Pp 管网实际压力降; Qp 管网实际流量.
3、计算工况下管道压力降和任意工况下管道压力降的关系式：
Pp
Q p1.75 x1.75 1.75 P Q
Pp x1.75P
P1 Pb Pp Pb x1.75P
（二）对管网压力基本方程式的分析：
（四）支管等压降和全压降设计
等压降：各支管压力降相同
1100 1400 1300 1200 1000 1200 1100 1000 900 800
1500
等压降
保证支管压力降
各用户燃具前压力依次减小
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（四）支管等压降和全压降设计
全压降：调压室出口到每个用户的压力降都是计算压力降
2、任意工况下各用户燃具前的压力和管道压力降的 关系式：
P1 Pb Pp Pb Q p

1.75

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参数说明
P ; 1 管网起点压力
Pb 用户燃具前压力;
压降利用系数;
P 管网计算压力降; Q 管网计算流量;
燃气种类及 灶具额定压力 800 1000
允许总压 降Pa 750 900
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
人工 煤气
400 500
天然气，2000
1650
1050
300
300
200
400
我国几个城市低压管道压力降(Pa)
城市 压力 压降 北京 (人工煤气) 800 1100~1200 600 550 150 200 100 100 上海 (人工煤气) 900 1500 600 900 500 200 80 120 沈阳 (人工煤气) 800 1800~2000 600 1300 1000 100 80 120 天津 (天然气) 2000 3150 1500 1650 1100 300 100 150
项目
燃具的额定压力 调压站出口压力 燃具前最低压力 低压管道总压力 降 干管 支管 户内管 煤气表
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（三）计算工况下管网水力工况分析
1、管网的计算压力降 ΔP
ΔP Pm a x- Pm i n (k1 - k2 )Pn
1Q 1.75
1 — 管网 的当量阻力系数，