燃气输配06第六章燃气管网的水力工况
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燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 低压燃气管网（包括庭院和室内 管）总的计算压力降为：
•
ΔP=( k1-k2 ) Pn
•
=（1.5-0.75）Pn=0.75Pn
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
最小压力系数k2<1时的工况分析
• 当管网的起点压力为定值时，燃具前的压 力随着管网负荷的变化而变化，管网负荷最小时 燃具前的压力最大，随着管网负荷的增加，燃具 前的压力将随之降低，管网负荷最大时，燃具前 出现最小压力。只有k2=1时，燃具前的最小压力 等于额定压力。若取k2<1，即允许燃具在最大负 荷时处在小于额定压力下工作。
• k1、k2——最大压力系数和最小压力系数；
•
Pn——燃具的额定压力，Pa。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 燃具的额定压力Pn增大，管网计算压力降ΔP 就会随之增大，从而可降低金属用量，节约管网投 资。而Pn越大，对设备的制作和安装质量要求越 高，管网的运行费用也越大.
• 若 Pn取得过小，运行费用降低但管网的投资 会增加.
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 当k2<1时，不能保证高峰用气。设用气
高峰时，管网和用户的实际流量Qp与计算流 量Q的比值为x，即Qp=xQ。
• 在用气高峰时，燃具前压力Pb和管道 压力降△Pp之和等于管道起点压力P1,即
•
P1= Pb +△Pp
•或 k1Pn=s2(xQ)2+s1(xQ)1.75
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•管网起点压力方程式 :
• 式中： m——孔口与管道截面之比。
•
F——管道截面积，cm2。
•
α——孔板流量系数；
• 其中Pg是调压器所应保证的压力，可用改
变调压器薄膜上荷重的方法来调整。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•调压器和孔板联合工作时的特性方程式:
•二、管网计算压降的确定
•三、低压管网的水力工况
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•图6—1 计算工况下管网的压力曲线
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•一、用户的压力波动及其影响因 • 用户处的压力及素其波动范围主要取决于以
下三个因素：
•1.计算压力降的大小和压降利用程度（或 称压降利用系数）；
• 反映了在一定β值情况下，任意用户 燃具前的压力比和流量比x的函数关系。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•图6—2 起点压力为定值时，燃具压燃气力输配随06第流六章量燃气的管网变的水化力工曲线
况
•存在问题：
• 在系统起点压力为定值的情况下，燃具大部 分时间在超出额定压力的情况下工作。因此，调 压器出口压力若不随燃气用量的变化而进行相应 调节,那么燃具就不能在良好的状况下工作；如 果调压器的出口压力按用气负荷的变化进行相应 调节,就可以减小燃具前的压力波动范围,提高燃 具工作的稳定性。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 用孔板调节管网起点压力改善了燃具的
工况，缩小了燃具前压力的波动范围。
•燃具前的最大压力由1.5 Pn降到1.2Pn，其相应的
最大超负荷由+22%降到+10%。
•在β=1时，燃具流量在10%～30%内波动。而绝
大部分用户的压降利用系数是在0.5＜β＜1之间，
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•各月调压器的出口压力P1可按下述步骤确 定:
• 1.确定各月最大小时流量与管道计算流 量的比值xm
• 2.根据各月的xm值，计算压力降
•
ΔPp=ΔP（xm）1.75
• 3.确定各月调压器的出口压力，即
•
P1=Pn＋ΔPp
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•又在计算工况下： •ΔP=(k1-k2)Pn=s1Q 1.75 •Pn=s2Qn2
•由此可得： •x2+(k1-k2)x1.75-k1=0
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•以k1=1.5代入得出k2与x的对应关系。
x 1 0.98 0.96 0.94 0.9 0.85 0.8 0.759 k2 1 0.941 0.879 0.813 0.671 0.467 0.228 0
• 上式为孔板的计算公式。然后由表6—
5或图6—6求出孔板直径d0（曲线和表是按 标准的流量系数作出的）。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 系统起点压力及用户燃具前压力随负荷 变化的关系式：
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 调压器和孔板联合工作，β值取1和0.5时 ，和随x变化的曲线，见图6—7。
•注：此调节方法是假设所有用户的β值均相
同的理想情况下，来确定调压器出口压力
的最佳曲线。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 在调压器出口安装节流孔板的方法使调压器 的出口压力随着负荷的变化而进行调节如图6—5 所示。
•图6—5 调压器和节流孔板联合工作时的调节曲线
•
1—调压器；2—导压管；3—孔板；4—管道
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 当k2<1时，随着k2值的减小，管道流量与计 算流量之比x值也越来越小，但二者的减小程度 不同，当k2=0时, x =0.759，远远大于0。这是因 为当管道中的实际流量小于计算流量时，管道的 实际压力降也小于计算压力降。管道的压力降加 上用户燃具前的压力等于管道的起点压力，在起 点压力为定值的系统中，管道实际压力降减小， 使得剩余压力降加大，即按k2、Pn计算的燃具前 压力增大，其相应的流量随之增大。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
➢高、中压燃气管网计算压力降的确定
• 高、中压燃气管网的压降，即管网始 、末端压力之差，应按管网的投资和运行 费用进行经济技术比较后确定，此外还应 考虑城市规模，远、近期城市燃气的发展 状况和现有压缩机运行能力等。
• 管网末端压力主要由管网末端调压器 的最小进口压力和过滤器的阻力确定。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•§6-2 低压管网的水力工况
•一、管网系统起点压力(即调压器的出 口压力)为定值时的工况
•二、按月（或季节）调节调压器出口压 力时的水力工况
•三、随管网负荷变化调节调压器出口压 力时的水力工况
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•一、管网系统起点压力(即调压器的出
•式中： Qmax——燃气流量，m3/h；
•
S——燃气相对密度；
•
D——管道内径，mm。
• 它给出了在一定的调压器出口压力Pg 和一定的孔口截面积mF的条件下，管网起
点压力P1随流量比x的变化关系。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 在选择Pg和mF时，应保证燃具前的压 力波动在0.75≤ ≤1.2的范围内 ，这时，系 统起点压力变化范围应是1.2Pn～1.5 Pn。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•二、按月（或季节）调节调压器出口压 力时的水力工况
• 按月（或按季节）调节调压器的出口压力，
即在用气量较低的月份降低调压器出口压力，可 以缩短燃具在超负荷情况下的工作时间，提高燃 具工作的稳定性。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。
燃气输配06第六章燃气 管网的水力工况
2020/11/21
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 第六章 燃气管网的水力工 况
• §6-1 管网计算压力降的确定 • §6-2 低压管网的水力工况
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
§Βιβλιοθήκη Baidu-1 管网计算压力降的确定
•一、用户的压力波动及其影响因 素
•2.系统负荷（流量）的变化情况；
•3.调压器出口压力调节方法。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•二、管网计算压降的确定
➢低压管网计算压降的确定 • 管网的计算压力降ΔP应等于用户处燃 具压力的最大波动范围，即
•ΔP =Pmax-Pmin =(K1-K2)pn
•式中 Pmax、Pmin——燃具的最大和最小允许 压力，Pa。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 调压器将以孔板后的静压Pg为定值。当燃气 用量增加时,在孔板处的气流动压也增加, 管网起点 的燃气压力P1就会增高；反之，当燃气用量减少时 ,管网起点的燃气压力P1就会减小。即管网起点压 力随燃气用量的变化而变化。可通过选择不同的孔 板孔径d0，得到不同变化幅度的管网起点压力P1。
故流量偏离额定值在10% ～-13%范围内 。
•由于调压器出口压力调节曲线比较平缓，与图6-4
所示的最佳调节曲线相比，低于额定压力的用户有
所增加。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•[例6-2]已知人工燃气燃烧器的额定压力Pn=1000Pa ，管道内径D=156mm（φ165×4.5），燃气的相对 密度S=0.328，Qmax=1000m3/h，试确定调压器出口 压力Pg和孔板直径d0，并绘图表示β=1时燃烧器前压 力可能的波动范围。
•例：已知上海一年中各月的月不均匀系数 如表2-3所示。燃具的额定压力Pn=1000Pa ，按月调节调压器出口压力，试求：
•1.各月的调压器出口压力。
•2.在β=1时，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。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•三、随管网负荷变化调节调压器出口压 力时的水力工况 • 随管网负荷变化调节调压器出口压力时, 管网起点压力是根据在任意工况下，燃具前 的压力等于或接近额定压力而确定的。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 现以k1=1.5,k2=0.75为例分析管道的压 力工况。
• 当k1=1.5,k2=0.75时，系统起点压力1.5Pn 等于燃具前压力0.85Pn和管道压力降0.65Pn 之和。
• 从上述分析可见，取k2=0.75，在高峰用 气时，仅满足了最大负荷的92%(x=0.92)。
• P1=Pb＋βΔPp= Pb+βΔPx1.75 •取β=1、Pb=Pn、ΔP=0.75Pn ,则
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•图6—4 P1与Pn的最佳压力调节曲线 燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 在0≤x ≤0.794时,为保持燃具前的压 力Pb=Pn，调压器出口压力应按曲线1进 行调节。当x≥0.794时,调节器出口压力P1 达到最大值1.5 Pn ,并应维持1.5 Pn 不变 ，而随着x的增大，即x=0.794～1,燃具前 的压力将逐渐减小。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•[解] 调压器出口压力：
Pg=1.2Pn=1.2×1000=1200 （Pa）
•孔板直径：
•由图6—6得
，因而
• d0=0.55×156=85.8（mm）
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/21
• 因此，在选取Pn时要进行综合的 技术、经济比较。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 增大燃具的压力波动范围，就可以
增大管网计算压力降，节省金属用量。 但是，燃具的正常工作却要求其压力波 动不超过一定的范围.
• 实际测定表明，当燃具前压力波动为 0.5Pn～1.5Pn时，燃烧器的性能能够达到 燃具质量标准的要求，即k1=1.5，k2=0.5 ，但实际k2=0.75是可行的。
口压力)为定值时的工况
•计算压力降
利用系数
•在计算工况下， P1=Pb+βΔP
•在任意用气工况时， P1=Pb+βΔPp
•管道压力降和流量的关系如下：
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•可得管网压力的基本方程式： • P1=Pb+x1.75βΔP
• 系统起点压力为定值，即取 P1=1.5Pn，取计算压力降ΔP=0.75Pn代 入上式，整理得：
• 低压燃气管网（包括庭院和室内 管）总的计算压力降为：
•
ΔP=( k1-k2 ) Pn
•
=（1.5-0.75）Pn=0.75Pn
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最小压力系数k2<1时的工况分析
• 当管网的起点压力为定值时，燃具前的压 力随着管网负荷的变化而变化，管网负荷最小时 燃具前的压力最大，随着管网负荷的增加，燃具 前的压力将随之降低，管网负荷最大时，燃具前 出现最小压力。只有k2=1时，燃具前的最小压力 等于额定压力。若取k2<1，即允许燃具在最大负 荷时处在小于额定压力下工作。
• k1、k2——最大压力系数和最小压力系数；
•
Pn——燃具的额定压力，Pa。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 燃具的额定压力Pn增大，管网计算压力降ΔP 就会随之增大，从而可降低金属用量，节约管网投 资。而Pn越大，对设备的制作和安装质量要求越 高，管网的运行费用也越大.
• 若 Pn取得过小，运行费用降低但管网的投资 会增加.
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 当k2<1时，不能保证高峰用气。设用气
高峰时，管网和用户的实际流量Qp与计算流 量Q的比值为x，即Qp=xQ。
• 在用气高峰时，燃具前压力Pb和管道 压力降△Pp之和等于管道起点压力P1,即
•
P1= Pb +△Pp
•或 k1Pn=s2(xQ)2+s1(xQ)1.75
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•管网起点压力方程式 :
• 式中： m——孔口与管道截面之比。
•
F——管道截面积，cm2。
•
α——孔板流量系数；
• 其中Pg是调压器所应保证的压力，可用改
变调压器薄膜上荷重的方法来调整。
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•调压器和孔板联合工作时的特性方程式:
•二、管网计算压降的确定
•三、低压管网的水力工况
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•图6—1 计算工况下管网的压力曲线
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•一、用户的压力波动及其影响因 • 用户处的压力及素其波动范围主要取决于以
下三个因素：
•1.计算压力降的大小和压降利用程度（或 称压降利用系数）；
• 反映了在一定β值情况下，任意用户 燃具前的压力比和流量比x的函数关系。
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•图6—2 起点压力为定值时，燃具压燃气力输配随06第流六章量燃气的管网变的水化力工曲线
况
•存在问题：
• 在系统起点压力为定值的情况下，燃具大部 分时间在超出额定压力的情况下工作。因此，调 压器出口压力若不随燃气用量的变化而进行相应 调节,那么燃具就不能在良好的状况下工作；如 果调压器的出口压力按用气负荷的变化进行相应 调节,就可以减小燃具前的压力波动范围,提高燃 具工作的稳定性。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 用孔板调节管网起点压力改善了燃具的
工况，缩小了燃具前压力的波动范围。
•燃具前的最大压力由1.5 Pn降到1.2Pn，其相应的
最大超负荷由+22%降到+10%。
•在β=1时，燃具流量在10%～30%内波动。而绝
大部分用户的压降利用系数是在0.5＜β＜1之间，
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燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•各月调压器的出口压力P1可按下述步骤确 定:
• 1.确定各月最大小时流量与管道计算流 量的比值xm
• 2.根据各月的xm值，计算压力降
•
ΔPp=ΔP（xm）1.75
• 3.确定各月调压器的出口压力，即
•
P1=Pn＋ΔPp
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•又在计算工况下： •ΔP=(k1-k2)Pn=s1Q 1.75 •Pn=s2Qn2
•由此可得： •x2+(k1-k2)x1.75-k1=0
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•以k1=1.5代入得出k2与x的对应关系。
x 1 0.98 0.96 0.94 0.9 0.85 0.8 0.759 k2 1 0.941 0.879 0.813 0.671 0.467 0.228 0
• 上式为孔板的计算公式。然后由表6—
5或图6—6求出孔板直径d0（曲线和表是按 标准的流量系数作出的）。
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• 系统起点压力及用户燃具前压力随负荷 变化的关系式：
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 调压器和孔板联合工作，β值取1和0.5时 ，和随x变化的曲线，见图6—7。
•注：此调节方法是假设所有用户的β值均相
同的理想情况下，来确定调压器出口压力
的最佳曲线。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 在调压器出口安装节流孔板的方法使调压器 的出口压力随着负荷的变化而进行调节如图6—5 所示。
•图6—5 调压器和节流孔板联合工作时的调节曲线
•
1—调压器；2—导压管；3—孔板；4—管道
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 当k2<1时，随着k2值的减小，管道流量与计 算流量之比x值也越来越小，但二者的减小程度 不同，当k2=0时, x =0.759，远远大于0。这是因 为当管道中的实际流量小于计算流量时，管道的 实际压力降也小于计算压力降。管道的压力降加 上用户燃具前的压力等于管道的起点压力，在起 点压力为定值的系统中，管道实际压力降减小， 使得剩余压力降加大，即按k2、Pn计算的燃具前 压力增大，其相应的流量随之增大。
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➢高、中压燃气管网计算压力降的确定
• 高、中压燃气管网的压降，即管网始 、末端压力之差，应按管网的投资和运行 费用进行经济技术比较后确定，此外还应 考虑城市规模，远、近期城市燃气的发展 状况和现有压缩机运行能力等。
• 管网末端压力主要由管网末端调压器 的最小进口压力和过滤器的阻力确定。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•§6-2 低压管网的水力工况
•一、管网系统起点压力(即调压器的出 口压力)为定值时的工况
•二、按月（或季节）调节调压器出口压 力时的水力工况
•三、随管网负荷变化调节调压器出口压 力时的水力工况
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•一、管网系统起点压力(即调压器的出
•式中： Qmax——燃气流量，m3/h；
•
S——燃气相对密度；
•
D——管道内径，mm。
• 它给出了在一定的调压器出口压力Pg 和一定的孔口截面积mF的条件下，管网起
点压力P1随流量比x的变化关系。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 在选择Pg和mF时，应保证燃具前的压 力波动在0.75≤ ≤1.2的范围内 ，这时，系 统起点压力变化范围应是1.2Pn～1.5 Pn。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•二、按月（或季节）调节调压器出口压 力时的水力工况
• 按月（或按季节）调节调压器的出口压力，
即在用气量较低的月份降低调压器出口压力，可 以缩短燃具在超负荷情况下的工作时间，提高燃 具工作的稳定性。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。
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• 第六章 燃气管网的水力工 况
• §6-1 管网计算压力降的确定 • §6-2 低压管网的水力工况
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
§Βιβλιοθήκη Baidu-1 管网计算压力降的确定
•一、用户的压力波动及其影响因 素
•2.系统负荷（流量）的变化情况；
•3.调压器出口压力调节方法。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•二、管网计算压降的确定
➢低压管网计算压降的确定 • 管网的计算压力降ΔP应等于用户处燃 具压力的最大波动范围，即
•ΔP =Pmax-Pmin =(K1-K2)pn
•式中 Pmax、Pmin——燃具的最大和最小允许 压力，Pa。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 调压器将以孔板后的静压Pg为定值。当燃气 用量增加时,在孔板处的气流动压也增加, 管网起点 的燃气压力P1就会增高；反之，当燃气用量减少时 ,管网起点的燃气压力P1就会减小。即管网起点压 力随燃气用量的变化而变化。可通过选择不同的孔 板孔径d0，得到不同变化幅度的管网起点压力P1。
故流量偏离额定值在10% ～-13%范围内 。
•由于调压器出口压力调节曲线比较平缓，与图6-4
所示的最佳调节曲线相比，低于额定压力的用户有
所增加。
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•[例6-2]已知人工燃气燃烧器的额定压力Pn=1000Pa ，管道内径D=156mm（φ165×4.5），燃气的相对 密度S=0.328，Qmax=1000m3/h，试确定调压器出口 压力Pg和孔板直径d0，并绘图表示β=1时燃烧器前压 力可能的波动范围。
•例：已知上海一年中各月的月不均匀系数 如表2-3所示。燃具的额定压力Pn=1000Pa ，按月调节调压器出口压力，试求：
•1.各月的调压器出口压力。
•2.在β=1时，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。
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•三、随管网负荷变化调节调压器出口压 力时的水力工况 • 随管网负荷变化调节调压器出口压力时, 管网起点压力是根据在任意工况下，燃具前 的压力等于或接近额定压力而确定的。
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• 现以k1=1.5,k2=0.75为例分析管道的压 力工况。
• 当k1=1.5,k2=0.75时，系统起点压力1.5Pn 等于燃具前压力0.85Pn和管道压力降0.65Pn 之和。
• 从上述分析可见，取k2=0.75，在高峰用 气时，仅满足了最大负荷的92%(x=0.92)。
• P1=Pb＋βΔPp= Pb+βΔPx1.75 •取β=1、Pb=Pn、ΔP=0.75Pn ,则
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•图6—4 P1与Pn的最佳压力调节曲线 燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 在0≤x ≤0.794时,为保持燃具前的压 力Pb=Pn，调压器出口压力应按曲线1进 行调节。当x≥0.794时,调节器出口压力P1 达到最大值1.5 Pn ,并应维持1.5 Pn 不变 ，而随着x的增大，即x=0.794～1,燃具前 的压力将逐渐减小。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•[解] 调压器出口压力：
Pg=1.2Pn=1.2×1000=1200 （Pa）
•孔板直径：
•由图6—6得
，因而
• d0=0.55×156=85.8（mm）
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• 因此，在选取Pn时要进行综合的 技术、经济比较。
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
• 增大燃具的压力波动范围，就可以
增大管网计算压力降，节省金属用量。 但是，燃具的正常工作却要求其压力波 动不超过一定的范围.
• 实际测定表明，当燃具前压力波动为 0.5Pn～1.5Pn时，燃烧器的性能能够达到 燃具质量标准的要求，即k1=1.5，k2=0.5 ，但实际k2=0.75是可行的。
口压力)为定值时的工况
•计算压力降
利用系数
•在计算工况下， P1=Pb+βΔP
•在任意用气工况时， P1=Pb+βΔPp
•管道压力降和流量的关系如下：
燃气输配06第六章燃气管网的水力工 况
•可得管网压力的基本方程式： • P1=Pb+x1.75βΔP
• 系统起点压力为定值，即取 P1=1.5Pn，取计算压力降ΔP=0.75Pn代 入上式，整理得：