燃气输配第7章课件.ppt
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1、 侯根富侯根富 福建工程学院福建工程学院7-1 7-1 管网计算压力降的确定管网计算压力降的确定7-2 7-2 低压管网的水力工况低压管网的水力工况7-3 7-3 高、中压环网的水力可靠性高、中压环网的水力可靠性7-4 7-4 低压环网的水力可靠性低压环网的水力可靠性一一低压管网计算压力降的确定低压管网计算压力降的确定 城市管网与用户的连接方法:城市管网与用户的连接方法:1 1、用户调压器与燃具连接;、用户调压器与燃具连接;2 2、用户直接与低压管网连接、用户直接与低压管网连接图图7-17-1为第二种情况是在为第二种情况是在计算工况计算工况下的压力曲下的压力曲线。线。计算工况计算工况:指管道系
2、统的流量满足最大负荷:指管道系统的流量满足最大负荷(即计算流量(即计算流量Q Q)、燃具前的压力为额定压)、燃具前的压力为额定压力力 PnPn、燃具的流量为额定流量、燃具的流量为额定流量 QnQn 时的工时的工况。况。1.1.P P(计算压力降)(计算压力降)的大小和压降利用的大小和压降利用程度(或称压降利用因素);程度(或称压降利用因素);2.2.系统负荷(流量)的变化情况;系统负荷(流量)的变化情况;(调压调压器出口压力为定值时)器出口压力为定值时)3.3.调压器出口压力调节方法。调压器出口压力调节方法。燃具的最大和最小允许压力可表示为:燃具的最大和最小允许压力可表示为:P Pmaxmax
3、=k=k1 1P Pn n P Pminmin=k=k2 2P Pn n式中:式中:P Pmaxmax、P Pminmin燃具的最大和最小允许压力;燃具的最大和最小允许压力;k k1 1、k k2 2最大压力系数和最小压力系数;最大压力系数和最小压力系数;P Pn n燃具的额定压力;燃具的额定压力;显然:显然:要保证燃具的热负荷,只有取要保证燃具的热负荷,只有取k k2 2=1=1的情的情况下况下燃具前的最小压力等于额定压力燃具前的最小压力等于额定压力。l因为:因为:在计算工况下,管网的流量是最大的,这时燃具前的压力出现最小值。故有:。故有:l管网的计算压力降管网的计算压力降=燃具压力的燃具压
4、力的最大波动范围最大波动范围:lP=PP=Pmaxmax-P-Pminmin=(k k1 1-k-k2 2)P Pn nlP P取决于两个因素,取决于两个因素,(1 1)P Pn n ;(2 2)与)与k k1 1、k k2 2有关有关。l一般民用燃具的正常工作可一般民用燃具的正常工作可以允许其压力在以允许其压力在 50%50%范围内范围内波动,即波动,即k k1 1=1.5=1.5,k k2 2=0.5=0.5。l由于由于k k2 21,即,即允许管网在最大负荷时允许管网在最大负荷时燃具在小于额定压力下工作燃具在小于额定压力下工作。l实际流量小于计算流量实际流量小于计算流量Q。l那么,须考察
5、不同那么,须考察不同k k2 2时,用气高峰期间时,用气高峰期间的管网水力工况。的管网水力工况。l燃具的压力与其流量的关系符合燃具的压力与其流量的关系符合下式:下式:lP=aQ2或或Q=l l当当P 50%Pn时,时,l流量(流量(0.71.2)Q Pa1l取取k k2 2=0.75(=0.75(考虑到用气高峰期间,考虑到用气高峰期间,一部分燃具不宜在过低的负荷下一部分燃具不宜在过低的负荷下工作)工作)则则 Q Qp p=0.865Q=0.865Q(实际上(实际上为为0.92Q0.92Q或更大或更大为什么?为什么?)见见P120122的分析)的分析)l P=P=(k k1 1-k-k2 2)P
6、 Pn n l =(1.5-0.75)P =(1.5-0.75)Pn nl =0.75 P=0.75 Pn n l考虑到燃气表的阻力,则干、支管、低压燃气管道(含室内和庭院管)总的计算压力降还须加大150Pa,故:从调压站到最远燃具的管道允许压力损失,可按下式计算:P Pd d=0.75 P=0.75 Pn n+150+150l原则:原则:因为高、中压管网要通过调压器与因为高、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,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,知道了末端时的用气量。起点压
7、力已知,知道了末端调压器的调压器的最低允许最低允许进口进口压力,两者相减为压力,两者相减为压力降压力降。l中压用户:中压燃烧器的额定压力、专用中压用户:中压燃烧器的额定压力、专用调压站的压力降、用户管道的压力损失等,调压站的压力降、用户管道的压力损失等,并适当留点余量。并适当留点余量。确定最小压力确定最小压力一一.管网起点压力为定值时的工况管网起点压力为定值时的工况 l对对C C2 2、C C4 4用户:用户:P P1 1=P=P2 2+P PlC C1 1、C C3 3用户:用户:P P1 1=P=Pb b+P P lP Pb b用户燃具前压力;用户燃具前压力;l压降利用系数。压降利用系数。
8、l在任何用气工况(任何负荷在任何用气工况(任何负荷下)上式写为:下)上式写为:lP P1 1=P=Pb b+P P p plP P p p=1=1时管道任意流量时管道任意流量下的压力降下的压力降lP Pb b用户燃具前压力用户燃具前压力l低压管道的压力损失可按水力低压管道的压力损失可按水力光滑区计算,即:光滑区计算,即:lP=aQP=aQ1.751.75 lP Pp p=a(xQ)=a(xQ)1.751.75=aQ=aQp p1.751.75l lP P1 1=P=Pb b+P P p p75.175.175.1)(xaQxQaPPP 有有P P1 1=P=Pb b+x x1.751.75P
9、Pl这是管网压力的基本方程式;可用这是管网压力的基本方程式;可用此方程式绘制任何用户处的压力曲此方程式绘制任何用户处的压力曲线。线。l分析:分析:x x:0-10-1,:0-10-1;包括了;包括了任何用户。任何用户。讨论讨论P P1 1=1.5 P=1.5 Pn n(起点压力为常(起点压力为常数)数),P=0.75PP=0.75Pn n时时P Pb b的变化情况的变化情况 (1 1)变形)变形 (2 2)做图,)做图,=1=1时,时,l当当x=0.794x=0.794时时 l x=1x=1时时l见曲线见曲线3 375.175.05.1xPPnb1;1bPnPPPP0.75;0.75bPnPP
10、PP75.175.05.1xPPnbX=0.7940.75l=0.5=0.5时,做出曲线时,做出曲线4 4;l=0=0时,做出曲线时,做出曲线1 1;l可见,可见,从从0 0到到1 1的所有压力曲线的所有压力曲线都落在斜线区,这也是燃具前压都落在斜线区,这也是燃具前压力的波动范围;力的波动范围;l实际上,绝大多数用户的压降利实际上,绝大多数用户的压降利用系数在用系数在0.50.51的范围(双的范围(双斜线斜线区内)区内)l结论结论:l起点压力为定值,绝大部分时间燃具前压力超过额定压力较多,在超负荷下工作。l所以要按负荷的变化调节调压器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,的
11、出口压力,减少压力波动范围,提高灶具工作稳定性。提高灶具工作稳定性。l目标:目标:因为不同的月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。1 1、求出各月最大小时流量和计、求出各月最大小时流量和计算流量的比值:算流量的比值:maxmaxmax1238760yQQKKK8760max3max21ymQKKKQ月高峰系数月不均匀系数max11KKQQxmm月份12345678910 11 12K11.261.261.211.120.990.820.670.680.830.941.081.14例表例表7-5 月不均匀系数表月不均匀系数表人工燃气,Pn=1
12、000Pa2 2、求出各月的最大小时流、求出各月的最大小时流量的压力降量的压力降 1.75()1pmpPP xP 式中时各月最大小时流量时的压力降3 3、确定各月调压器的出口压、确定各月调压器的出口压力力1nppPPPP 1对人工燃气有:P=1000+lP P1 1=P=Pb b+x x1.751.75P P冬季燃具前压力:冬季燃具前压力:P Pb b=P=P1 1-x x1.751.75P=1500-750 xP=1500-750 x1.751.75夏季燃具前压力:夏季燃具前压力:P Pb b=P=P1 1-x x1.751.75P=1255-750 xP=1255-750 x1.751.7
13、5根据以上两式刻画出燃具前压力随根据以上两式刻画出燃具前压力随x x的变化曲线的变化曲线1255l该情况下,管网起点压力是根据在任意工况下燃具前压力等于或接近额定压力而确定的。lP P1 1=P=Pb b+x x1.751.75P Pl若取:=1;P Pb b=Pn=Pn;P=0.75P=0.75Pn,Pn,l则有:则有:P P1 1/Pn=1+0.75/Pn=1+0.75x x1.75 1.75 l (7-20)(7-20)设计成环,保证供气的可靠性。个别管段出设计成环,保证供气的可靠性。个别管段出现事故,整个系统过流能力的减少在许可的范现事故,整个系统过流能力的减少在许可的范围,则认为该系
14、统是可靠的。围,则认为该系统是可靠的。一一.管径管径d d为常数时的可靠性为常数时的可靠性l 水力计算公式:水力计算公式:20225.522QaQdlkPPBA1.1.计算工况下的计算计算工况下的计算半环的压力半环的压力损失损失l这是计算工况下总的阻力损失这是计算工况下总的阻力损失2020232225.0)5.0(QaQaPP22221200(1.5)2.25PPaQa Q22222130()2.5ABLPPPPa Q2 2、事故工况的计算、事故工况的计算l 假设在最不利点(即假设在最不利点(即1 1点)点)出了事故,并假设各个节点出了事故,并假设各个节点的流量减少的比例数相等的流量减少的比例
15、数相等.l 设该比例为设该比例为x,x,即:即:Q=xQQ=xQ 20220252225.0)5.0(QaxQxaPP20220222325.2)5.1(QaxxQaPP20220232425.6)5.2(QaxxQaPP20220242125.12)5.3(QaxxQaPPxQQ 20222252100.21)(QaxPPPPSBA+l如果计算工况和事故工况的起点如果计算工况和事故工况的起点压力和终点压力相同,则压力和终点压力相同,则2222ABABLsPPPP2022000.215.2QaxQa345.0 xl即事故工况下,各个节点的即事故工况下,各个节点的流量与各个节点计算流量的流量与各
16、个节点计算流量的比值只有比值只有34.5%34.5%。l供气量达不到要求,需要供气量达不到要求,需要设置压力储备。设置压力储备。3 3、压力储备的计算、压力储备的计算l计算工况下,为了可靠性的计算工况下,为了可靠性的要求,选定管网末端压力与要求,选定管网末端压力与最低允许压力的差值,叫压最低允许压力的差值,叫压力储备。力储备。l将将x x提高到提高到0.70.7称为供气保称为供气保证系数,计算压力降的利用证系数,计算压力降的利用程度:程度:2220222202.5()0.25()21 0.7ABLABSa QPPPPa Q即:计算压力降利用系数为即:计算压力降利用系数为25%l压力储备值与:管
17、网布置、负荷、压力储备值与:管网布置、负荷、供气保证系数等有关。供气保证系数等有关。l对于单环、供气保证系数为对于单环、供气保证系数为0.70.7时,时,计算压降利用程度的数值可取计算压降利用程度的数值可取0.250.250.30.3;l对于多环,应由最不利工况下的校对于多环,应由最不利工况下的校核计算确定;这种情况可能有几个。核计算确定;这种情况可能有几个。l压力储备随管网环数的增多而减少,压力储备随管网环数的增多而减少,而用户的供气保证系数则随环数的而用户的供气保证系数则随环数的增多而增大。增多而增大。l采用采用单位长度等压力降法单位长度等压力降法时,时,管径不一样了管径不一样了。1 1、
18、计算工况、计算工况 l各管段长度一致(见图各管段长度一致(见图7-77-7)l l =C=C LPPBA22dd不同,不同,各管段的阻抗各管段的阻抗a a也不也不同。同。2324244123222221PPPPPPPP20225.522QaQdlkPPBA223223232225.0)5.0(QaQaPP212212222125.2)5.1(QaQaPP23222221PPPP22325.0Qa21225.2Qa12239aa)(2)(25.4)(23222221212222321PPPPQaPPPPLBA+2 2、事故工况、事故工况(见图(见图7-7b7-7b)2122212252225.0
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