第07章-燃气管网的水力工况

燃气输配主讲教师：焦文玲第七章第七章第七章第七章燃气管网的水力工况燃气管网的水力工况燃气管网的水力工况燃气管网的水力工况教学内容：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、及低压环网的水力可靠性。基本要求：掌握用户处的压力波动及其影响因素、低压管网的计算压力降的确定，调压站出口压力的确定，高中压环网的水力可靠性、低压环网的水力可靠性及提高输配管网水力可靠性途径。第2页第一节第一节第一节第一节管网计算压力降的确定管网计算压力降的确定管网计算压力降的确定管网计算压力降的确定一．低压管网计算压力降的确定问题的提出：低压管网的最末端是用户，用户处的压力必须在一定范围内波动。但是管网的负荷是变化的，则用户处的压力也是变化的。通过管网的合理设计控制用户处压力波动在允许的范围内。第3页城市管网与用户的连接方法：1.管网通过用户调压器与燃具连接，则燃具在恒定的压力下工作；2.低压管网与用户直接连接，则燃具前压力有波动；分析第二种情况直接连接用户的低压燃气管网在计算工况下的压力变化。第4页P1起点压力即调压器的出口压力，P2用户燃具前压力；C1、C2、C3、C4为用户；A``-B`为干管A-B的压力线，△P`为A-B的压力降；△P``为用户支管（包括室内管）的压力降；△P为计算压力降，△P=△P`+△P``第5页（一）用户处的压力波动（一）用户处的压力波动（一）用户处的压力波动（一）用户处的压力波动及其影响因素及其影响因素及其影响因素及其影响因素1.△P的大小和压降利用程度；2.系统负荷（流量）的变化情况；3.调压器出口压力调节方法。第6页（二）管网计算压力降的确定（二）管网计算压力降的确定（二）管网计算压力降的确定（二）管网计算压力降的确定燃具额定热负荷。保证燃具在额定热负荷下工作的灶前压力称额定压力。燃具允许的压力波动范围，表示：Pmax=k1Pn；Pmin=k2PnPmax、Pmin——燃具的最大和最小允许压力；k1、k2——最大和最小压力系数；Pn——燃具的额定压力。第7页管网的计算压力降：△P=Pmax-Pmin=（k1-k2）Pn△P取决于两方面因素，（1）Pn；（2）k1、k2。第8页一般民用燃具正常工作可以允许其压力在50%范围内波动，即：k1=1.5，k2=0.5。燃具的压力与其流量的关系符合下式：P=aQP=aQP=aQP=aQ2222当PPPP————————50%50%50%50%时，流量为多少？流量为（0.7~1.20.7~1.20.7~1.20.7~1.2）QQQQ±第9页取Qmin=0.85Q0→k2=0.75∴△P=（k1-k2）Pn=(1.5-0.75)Pn=0.75Pn如果想提高最低流量，怎么办？第10页低压管网的计算压力降为：△P=0.75Pn调压站出口压力为：△P=1.5Pn+150低压燃气管道压力降分配：表7-37-37-37-3第11页二、高中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二、高中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原则：因为高、中压管网要通过调压器与低压管网或用户连接，所以确定最小压力时，应保证区域调压站能通过用户在高峰时的用气量。起点压力已知，知道了末端调压器的最低允许进口压力，两者相减为压力降。第12页需要考虑的问题：1.专用调压站最低允许进口压力：工业燃烧器；2.压力储备的要求。第13页�思考题1）用户处的压力波动及其影响因素是什么？2）低压管网的计算压力降如何确定？3）调压站出口压力如何确定？第14页第二节第二节第二节第二节低压管网的水力工况低压管网的水力工况低压管网的水力工况低压管网的水力工况一.管网起点压力为定值时的工况对C2、C4用户：P1=P2+△PC1、C3用户：P1=Pb+β△P在任何用气工况（任何负荷下）上式写为：P1=Pb+β△Pp第15页∴有P1=Pb+βx1.75△P这是管网压力的基本方程式；分析：x：0-1，β：0-1；包括了任何用户。讨论P1=1.5Pn,△P=0.75Pn时Pb的变化情况第16页（1）变形（2）做图，β=1时，当x=0.794时当x=1时75.175.05.1xPPnbβ−=75.175.05.1xPPnb−=第17页;1=nbPP;75.0=nbPPβ=0.5时，做出曲线4；β=0时，做出曲线1；β从0到1形成斜线区，即燃具前压力波动；第18页结论：起点压力为定值，压力超过额定压力较多，所以要按负荷的变化调节调压器的出口压力，减少压力波动范围，提高灶具工作稳定性。第19页二、按月（或季节）调节调压器出口二、按月（或季节）调节调压器出口二、按月（或季节）调节调压器出口二、按月（或季节）调节调压器出口压力时的水力工况压力时的水力工况压力时的水力工况压力时的水力工况标准：因为不同的月份中，最大小时流量不一样，调节时应保证各个月的最大小时流量的情况下，使燃具前的压力为额定压力。第20页确定各月调压器出口压力步骤确定各月调压器出口压力步骤确定各月调压器出口压力步骤确定各月调压器出口压力步骤1、求出各月最大小时流量和计算流量的比值：8760max3max2max1ykQKKKQ=8760max3max21ymQKKKQ=第21页月高峰系数月不均匀系数===max11KKQQxmm2、求出各月的最大小时流量的压力降3、确定各月调压器的出口压力75.1)(mpxPP∆=∆第22页pnPPP∆+=1第23页作业3333调压器出口压力的调整已知：人工燃气额定压力1000Pa1000Pa1000Pa1000Pa，K1K1K1K1最大值为1.311.311.311.31，八月份的月不均匀系数0.710.710.710.71。求：八月份的调压器出口压力。第24页第三节第三节第三节第三节高、中压环网的水力可靠性高、中压环网的水力可靠性高、中压环网的水力可靠性高、中压环网的水力可靠性一.管径d为常数时的可靠性水力计算公式：20225.522QaQdlkPPBA==−第25页1111.计算工况的计算这是计算工况下总的阻力损失2020232225.0)5.0(QaQaPP==−202223215.2)(QaPPPPLBA=−=−第26页2020222125.2)5.1(QaQaPP==−2、事故工况的计算�假设在最不利点（即1点）出了事故，并假设各个节点的流量减少的比例数相等.�假设：（1）事故工况不与用气高峰期相重合；（2）在高峰季节停工业。第27页20220252225.0)5.0(QaxQxaPP==−20220222325.2)5.1(QaxxQaPP==−20220232425.6)5.2(QaxxQaPP==−20220242125.12)5.3(QaxxQaPP==−xQQ=`20222252100.21)(QaxPPPPSBA=−=−第28页如果计算工况和事故工况的起点压力和终点压力相同，则()()sBAlBAPPPP2222−=−2022000.215.2QaxQa=345.0=x第29页即事故工况下，各个节点的流量与各个节点计算流量的比值只有34.5%，∴供气量达不到要求，要有压力储备。第30页3、计算压力降的利用程度计算工况下，为了可靠性的要求，选定管网末端压力与最低允许压力的差值，叫压力储备。x提高到0.7，计算压力降的利用程度：25.07.0*215.2)()(202202222==−−QaQaPPPPSBALBA第31页压力储备值与什么因素有关？�与管网布置、负荷供气保证系数等有关。�对于单环、供气保证系数为0.7时，计算压降利用程度的数值可取0.25至0.3；�对于多环，应由最不利工况下的校核计算确定。第32页二、压力降为常数时的可靠性压力降为常数时的可靠性压力降为常数时的可靠性压力降为常数时的可靠性等单位长度压力降法，∴管径不一样了∵各管段长度一致=CLPPBA22−第33页�两种方法金属用量的分析条件：在水力可靠性相同的条件下进行，即要求x相同，总压降相同，根据这些，就可以假定一种方法的管径，求出另一种方法的管径。结论：相同的水力可靠性，等管径方法比等压降的金属耗量要少。第34页以上是假设了事故工况下用户负荷均匀降低，这只能是：1、事故工况不与用气高峰重合，而发生在用气量较低的季节，季节性用量的减少比事故工况的减少还要多；2、一旦在高峰期出了事故，要缩减工业用户，也可以使用气量均匀降低。第35页第四节第四节第四节第四节低压环网的水力可靠性低压环网的水力可靠性低压环网的水力可靠性低压环网的水力可靠性假设：1、各用户用气量的减少是不相同的；取决于两个因素：（1）支管的压力降的大小；（2）支管与环网连接点的压力降低的程度。近降的少，远降的多。2、低压管网应用水力光滑区计算，仍用阻力平方区公式。第36页3、低压管网环网部分用同管径法计算；4、把压力降从调压站出口到用户进行分配，干管（环网）=0.5PPPPnnnn，支管（包括庭院支管、引入管）和室内管=0.25=0.25=0.25=0.25PPPPnnnn，最远用户燃具前的压力=0.75P=0.75P=0.75P=0.75Pnnnn，第37页�计算工况的计算假设环网部分相等；求出各个节点和支管的压力降（并确定出支管的阻抗）。第38页事故工况下的供气量�（一）用全压降计算支管时用户供气量�（一）用等压降计算支管时用户供气量第39页结论：1、通过计算得到的各用户的供气量，与我们假设是一致的，离调压站近减少得少，反之，则多（远近指管道流经途径的长短）2、低压管网的可靠性高于高、中压管网的可靠性。第40页原因：高中压：起点是气源，末端是调压站，压力降不能增加；低压：调压站出口压力一定，用户压力可变0.75Pn。用户的用量减少，则压力降增加，在d一定的条件下，管网流量相对增加。第41页3、事故工况下干管的压力降都增大，支管的压力降都减少，所以事故工况下，干管的过流能力大于计算工况的，但用户的用气量却减少了。（因为转输流量大大增多）如9节点，支管仅为0.235nP第42页结论：全压降和等压力降计算支管时，各用户的供气量基本相同，末端用户（10）等压力降方法的供气量大于用全压降的（46%﹥39%）；采用支管压力相等的计算方法，不能充分利用支管中的压力降，从而增大管径，所以支管压力降相等的方法不可取。第43页提高输配管网水力可靠性途径提高输配管网水力可靠性途径提高输配管网水力可靠性途径提高输配管网水力可靠性途径1、对大城市尽可能多气源点供气，可适当建立分置罐站。若由多级管网组成，则调压站要有一定数量，以保证多点供气。2、高、中压一定成环，并按等管径计算，保留足够的压力储备，若城市的高、中压是多环，各环的压力降分配应均衡。第44页3、低压管网尽量成环，但有天然障碍，可分成若干小区；每一小区内要成环，每小区内至少有两个调压站，两个调压站选最短的线路用等管径的管道连接。4、低压环网可按单位长度压力降计算，但相邻管径不能相差很大，否则事故工况不能保证一定供气量。第45页�思考题1）说明高中压环网的水力可靠性如何？2）说明低压环网为什么不需要压力储备？3）提高燃气输配管网水力可靠性的途径有哪些？第46页