燃气管网的水力工况---两课时.

月 份 7 8 9 10 11 12
K1
0.67 0.68 0.83 0.94 10.08 1.14
xm
0.532 0.54 0.659 0.746 0.857 0.905
.75 x1 m
ΔPp
248 255 361 449 572 630
1 1 0.931 0.816 0.656 0.472
0.331 0.34 0.482 0.599 0.763 0.84
一、管网系统起点压力为定值时的工况

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：

P 1 P b P

系统起点压力为定值,任意用气工况时：
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， P P P P1 - P2 。 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。
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：

β＝0.5的曲线4 β＝0的压力线即直线1
由0~1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0.5~1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
6
1350
12
1500
⑸比较冬季、夏季（8月为例）用户燃具前的压力变化范围 （取β=1） ①冬季燃具前压力：
1.75 Pb P P 1500 750 x 1 p
②夏季燃具前压力
1.75 Pb P P 1255 750 x 1 p
Pb P 1 Pp 1500 750x
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。
第七章 城市配气管网的水力工况

管网计算压力降的确定 低压管网的水力工况


高、中压环网的水力可靠性
低压环网的水力可靠性
第一节
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
第一节
管网计算压力降的确定
一、低压管网计算压力降的确定 几点说明：
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有两种： 通过用户调压器与管网相连；在调压器出口输出恒定 压力，管网内压力波动不影响用户； 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； 本章所讨论的问题指的都是第二种连接方式。
P 1 P b x

1.75
P
上式反映了在一定的β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。
Pb 1.75 1.5 0.75x Pn

几何图解如下：
Pb 1.75 1.5 0.75x Pn 讨 论



末端最小压力的确定可以从三个方面来考虑：

①应保证区域调压站及专用调压站能正常工作
②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。 ③为满足事故工况下管网的过流能力，高、中压管网应该留 有适当的压力储备。

2．低谷核算时 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。
①计算压力降的大小 ②压降利用系数，压降利用系数不同，燃具前的压力不同 ③管网负荷（流量）的变化情况
④调压器出口压力调节方法。
2、管网计算压力降的确定
⑴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。
1650
4350
2250
（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： Pd 1650Pa

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
低压管网在不同调压器出口压力运行方案下，管网压力随 负荷变化的规律不同。 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


随管网负荷变化调节调压器出口压力时的水力工况
Pn—燃具的额定压力。
式中： Pmax、Pmin—燃具的最大和最小 允许压力；
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。
0
0



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
月份 1 2 3 4
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。
5
6
0.99
0.82
11
12
1.08
1.14
解:
⑴计算压力降 ΔP＝0.75Pn＝0.75×1000＝750Pa ⑵求各月的xm
K1 K1 xm max 1.26 K1
1.75
1.75 Pb P P 1255 750 x 1 p
①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； ②白天x在0.3以上 P1＝1500Pa， +41%～－25%. P1＝1500Pa， +16％～0％。 ③ 夏季不降低调 压器出口压力，仍 保持为1500Pa，则 +16％～0％上升为 +41％～+24.5%。
⑷ 确定各月调压器的出口压力
P 1 P n Pp 1000 Pp
月份 1 2 P1(Pa) 1500 1500 月份 7 8 P1(Pa) 1250 1255
3
4 5
1500
1500 1490
9
10 11
1360
1450 1500
如果两项之和大 于1500Pa，调压 器出口压力仍取 1500Pa。这样， 用气高峰时所有 燃具前的压力总 是等于或小于 Pn0.75Pn。
街区： 1050Pa 多层建筑： 庭院 250Pa; 室内 350Pa 见表7-3
3.低压天然气支管设计


等压降设计 各支管允许压力降取相等的数值，各分支管线末端设 计压力是不同 全压降设计 使得支管末端的设计压力基本相同，各条支管压力降 的取值不同
1400Pa 1500Pa 1300Pa 1200Pa
P Pmax Pmin k1Pn k 2 Pn k1 k 2 Pn
P Pmax Pmin k1Pn k 2 Pn k1 k 2 Pn
①取决于燃具的额定压力Pn ②与k1、k2或者说与二者的差值有关，

（2）管网计算压力降的确定 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1.5。
P 1 P b Pp
令
x
Qp Q
1.75
Pp Q p P
1.75
Pp Px
由P 1 P b Pp
P 1 P b x
1.75
P
管网压力的基本方程式：
P 1 P b x
1.75
P
可绘制任何用户处的压力曲线 取P1=1.5Pn，取ΔP=0.75Pn ，则：
低压燃气管道允许总压降
液化 石油气 2800 4200 2100
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
人工煤气 800 1200 600 1000 1500 750
天然气 2000 3000 1500
调压站出口最大压力
允许总压降
1350
750
1650
900
3150

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。

当β=1和燃具前出现额定 压力时 ，即Pb/Pn=1，管 道中的流量为最大流量的 79.4%； 当x=0~0.794时，燃具前 的压力将大于额定压力； 当x=0.794~1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β <1
4、不同月份调压器出口压力P1的确定步骤 (1)各月最大小时用气量的计算
Qm K1 K 2 K 3
Qy 8760
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
(2) 求各月最大小时流量与管道计算流量的比值Xm
⑶各月最大小时流量时的最大压力降
.75 1.75 Pp x1 P 750 x m m
月 份 1 2 3 4 5 6
K1
1.26 1.26 1.21 1.12 0.99 0.82
xm
1 1 0.96 0.89 0.785 0.651
.75 x1 m
ΔPp
750 750 698 612 492 354
Qm K1 xm max Q K1
(3) 根据各月的xm值计算压力降
Pp P( xm )1.75
(4) 确定各月调压器的出口压力（该月最大小时用气量时 燃具前的压力为额定压力）
P 1 P n Pp
例 题：

已知一年中各月的月不均匀系数，Pn=1000Pa
K1 1.26 1.26 1.21 1.12 月份 7 8 9 10 K1 0.67 0.68 0.83 0.94

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。 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示：
Pmax k1 Pn K1、k2—最大压力系数和最小压力系数； Pmin k 2 Pn
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 保证不同用户燃具前压力基本一致。 施工和设计麻烦

缺点

管网系统发生事故，干管压力发生变化，可能导致 支管末端压力低于设计要求
具体采用什么方式，在学术上值得探讨。目前，一般均采 用等压降设计。
二

高、中压管网计算压力降的确定

P k1 k 2 Pn 0.75P n
燃气表的压力损失以150Pa计，
Pd 0.75Pn 150
式中：ΔPd—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。
举例说明：对于天然气，燃具的额定压力 Pn=2000Pa 燃具前最大压力：Pmax=k1Pn=1.5× Pn=3000Pa 燃具前最小压力：Pmin=k2Pn=0.75× Pn=1500Pa 管网计算压力降：0.75Pn=1500 低压管网允许总压力降： P d 0.75P n 150=1500+150=1650 调压站出口最大压力： P1 Pd Pmin 1650 1500 3150Pa