燃气管网水力工况
燃气管网水力工况实验指导书
燃气管网水利工况实验指导书一、实验测试目的城市燃气管道构成城市输配管网系统的环网或枝网，输配管网的布置，是根据工业和民用用户的用气量和城区地理特性，全面规划设计而成的管网系统。
对管网进行测试、分析和处置，是减少火灾、爆炸、中毒、输气损失，提高供气的可靠性的关键环节。
二、实验测试原理低压管网中，干管压力降与支管压力降的分配是一个技术经济问题，它与燃气供应地区干管和支管的数量、长度、燃气用具数量及建筑物特点等因素有关，图1是城市低压管网与用户直接连接,在计算工况下的压力曲线。
图中A 为管网起点,1p 为起点压力，即调压器的出口压力，B 为干管的终点，2p 为用户燃具前压力。
E 、F 、G 、B 、为用户1234C C C C 、、、与干管的连接点，A B '''-为干管A-B 的压力线，p '∆为干管A-B 的压力降，p ''∆为用户支管（包括室内管）的压力降。
压力图上的1234E C C C C ''''''''----、F 、G 、B 为支管压力线，1234pc pc pc pc 、、、分别为1234C C C C 、、、用户处的压力。
由图可见，从调压器出口A 到各用户管道的压力降是不同的，这就使用户处出现不同的压力，由A 点到用户2C 和用户4C 的压力降均为计算压力降p ∆，即计算压力降全被利用，而用户1C 和3C 的实际压力降均小于计算压力降p ∆，燃具前压力大于()21232p pc p pc p ＞、＞。
因此，直接连在管网上的用户设备前的燃气压力降随计算压力降利用程度不同而异。
因为管网负荷是随着时间而不断变化的，当调压器出口压力为定值时，随着负荷的降低、管道中流量减小，压力降也就随之减小，因而用户处的压力将增大。
当负荷为零时，所有用户处的压力都落在44A C C A ''''''---范围内。
燃气管网的水力可靠性分析
燃气管网的水力可靠性分析随着城市规模的不断扩大、人民生活水平的不断提高和卫生设施的不断完善，城市用气量在不断地上升，即使在一天的不同时间，节点流量的变化系数也较大，如白天高峰时的用气量就比晚上低谷时用气量大得多。
为此，本文建立了一种基于水力计算的管网可靠性评价方法。
优良的水力性能是保证燃气管网具有高度可靠性的前提[1]，考虑管网实际运行水力条件的变化，根据不同时段用气量不同，建立能较为真实地反映管网实际供气服务质量的城市燃气管网广义可靠性模型——系统服务性能指标法。
1.燃气管网水力可靠性评价基本方法在进行燃气管网系统水力可靠性定量评价时，首先应针对不同评价体系选定相关的状态变量，然后定义标准服务性能曲线用以标定元素级性能指标对状态变量的变化规律，最后选择归纳函数拓展元素级性能评价得到整个管网的性能指标值[2,3]。
1.1状态变量所谓状态变量一般是指管网中节点或管段等元素的量值。
本文中的燃气管网水力可靠性评价的第一步是确定状态变量，即针对不同的评价体系选定相关的状态变量。
对于水力评价体系，则应选择节点压力作为状态变量之一。
通常已知燃气管网的拓扑结构，在选定状态变量后需要通过燃气管网模拟计算及其他相关模型计算来决定状态变量的数值。
无论通过何种途径获得状态变量的数值，都不影响它参与燃气管网的性能评价，但变量数值的精度将直接影响燃气管网性能评价的准确性。
1.2 服务性能曲线燃气管网水力可靠性评价方法的第二步是在不同的评价体系中，针对相应的状态变量定义标准服务性能曲线。
服务性能曲线通常反映了燃气管网元素级的性能指标对状态变量的变化规律，根据所定义的性能曲线可求得相应于各管网元素的性能指标值，即首先对管网元素进行性能评价。
由于燃气管网系统的可靠性与其服务水平密切相关，因此在定义曲线时建立一个性能指标比尺。
随着状态变量值的改变则指标在“无服务”和“最优服务”状态之间变化。
1.3归纳函数对燃气管网系统中的基本元素(如节点或管段)进行水力可靠性评价后，就可得到相对于各个元素的指标值，然后再通过某种归纳函数建立各同类元素指标值之间的相关性，从而得到相对于整个燃气管网系统的总指标值[4]。
燃气输配思考(考试)题
思考题（燃气气源）1、按来源分，城市燃气可分为和。
2、油制气可作为城市燃气的或。
3、小制气厂可用作为制气原料。
4、沼气中甲烷占，二氧化碳占。
5、蓄热裂解与催化裂解中产气效率较高的是。
6、干馏煤气是炼焦过程的。
7、气化煤气的生产目的就是得到。
8、是在石油开采过程中通过油气分离得到的组分。
9、天然气包括、、和。
10、可实现由煤向甲烷的转化，并且所产燃气可以直接进入管网不需加压。
11、所产燃气中含CO较多的生产方式是和。
12、燃气是：工业企业生产作的的燃气。
13、液化石油气：石油开采和炼制过程中所获得的。
14.以为主的液化石油气多用于工业；15.以为主的液化石油气用于民用；思考题（城市燃气参数）1、通常的沸点所指的是 Pa压力下，液体沸腾时的温度。
2、烃类混合物与空气混合后露点。
3、就是单位质量（1kg）的液体变成与其处于平衡状态（同温度）蒸汽所吸收的热量。
4、液体温度升高，气化潜热。
5、单位体积的液体在温度升高（或降低），称为该液体的容积膨胀系数。
6、液体容积膨胀系数具有和作用。
7、可燃气体爆炸极限是可燃气体和空气的混合物而引起爆炸时的可燃气体。
8、可燃气体掺入惰性气体后，其爆炸极限范围将，掺入的越，爆炸范围。
9、可燃气体燃烧产物中水的状态的不同，将其热值分为与。
10、热值的量纲是或。
11、燃气互换性用和两个参数表示，只有当燃气两个参数，不同燃气互换时才能保证互换后燃具正常安全工作。
12、华白指数是衡量大小的特性参数，更换燃气时华白指数的波动范围，一般不应超过。
13、燃烧势反映了燃气燃烧的。
14、可燃气体掺入氧气后，其爆炸范围将。
在一定范围内掺入越多，爆炸范围。
15、可燃气体掺入氧气后，爆炸下限和上限都。
思考题（燃气质量指标及加臭）1、我国计量气体体积流量的标准是温度；压力。
2、天然气质量标准，有三个特点、、。
3、天然气质量标准中规定水露点、烃露点、H2S含量、杂质含量。
4、我国标准《天然气》GB17820-1999中规定Ⅰ、Ⅱ类天然气作为，类天然气用于工业燃料。
城市燃气课件 第七章燃气管网水力工况
燃气管网计算压力降确定 低压管网的水力工况 管网的水力可靠性
第一节 燃气管网计算压力降确定
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
一、低压管网计算压力降的确定
三点说明： 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。
由 P1 Pb Pp
P1 Pb x1.75P
管网压力的基本方程式： P1 Pb x1.75P
可绘制任何用户处的压力曲线 取P1=1.5Pn，取ΔP=0.75Pn ，则：
P1 Pb x1.75P
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。
城市燃气管网的水力可靠性
当管网中的某一管段发生故障时，整个管网通过能 力的减少是在许可的范围之内，则认为系统是可靠 的。
燃气管网系统的两种设计理念
等管径设计
等压降设计
一、高、中压管网的水力可靠性
事故工况下，系统的输量减少较大，不能保证正常供 应。
解决办法 增加系统的压力储备，允许事故状态下压力降增大， 从而增加流量，使燃气量不低于计算流量的70%， 使所有用户的供气保证系数为x=0.7。供气保证系数 越高，计算工况下的压降利用系数越小，所需的压 力储备越大。 一般采用等管径设计。
二、低压管网的水力可靠性
低压管网的水力可靠性较好， 不必留压力储备。
事故状态下不同位置用户燃气 流量变化： 不同用户的燃气量减少程 度有显著差别 离环网供应点（调压站） 越近，燃气量减少的量越 少 反之，越远则减少量的越 多。
Pb 1.5 0.75x1.75
城市燃气输配课件：燃气管网的水力工况---两课时
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
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 。
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。
a2—用户燃具的当量阻力系数； Q—用户的计算流量。
如取k2＜1，即允许在最大负荷时燃具在小于额定压力下工作； 而管网则是按最大流量设计的 ； 燃具的流量与管网的流量是不相匹配。 所以管网的流量就不可能达到计算流量Q 。
设用气高峰时管网和用户的实际流量与计算流量的比值为x， 即Qp＝xQ 在用气高峰时，管道压力降ΔPp和燃具前压力Pb之和等于管道起 点压力P1，
P Pmax Pmin k1Pn k 2Pn 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 k1 k2 Pn 0.75Pn
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。
燃气输配完整版小抄
第一章城镇燃气的分类及其性质1.燃气的分类（按气源）：天然气（甲烷），液化石油气（丙烷，C3H8，丙烯C3H6，丁烷C4H10，丁烯C4H8，习惯上称为C3C4，城镇燃气），人工煤气（又名人工煤气，多用于厂区，焦油多），生物气（俗称沼气，用于乡镇，蛋白质，纤维素等）。
2.混合气体相对密度S=标准状态下混合气体的平均密度与标准状态下空气密度（1.293kg/Nm3）之比3.临界温度：温度超过一定值，对气体进行加压，可以使气体液化，而在临界温度之上，无论加多大压力都不能使气体液化。
临界压力：在临界温度下，使气体液所必须的压力。
4.实际气体状态方程：pv=ZRT Z-压缩因子随温度和压力而变化5.对比温度Tr：工作温度T和临界温度Tc的比值对比压力Pr：工作压力P和临界压力Pc的比值对于混合气体，在确定Z之前，要先确定平均临界压力和平均临界温度再求Z。
6.爆炸极限：可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时可燃气体浓度范围爆炸下限：可燃气体和空气混合物中，当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的含量爆炸上限：可燃气体和空气混合物中，当可燃气体的含量增加到不能形成爆炸混合物时的含量7.水合物：如果烃类气体中的水分超过一定含量，在一定温度压力条件下，水能与液态或气态的C1,C2,C3,C4生成结晶水合物CmHn.xH2O。
若在输气管中生成，则会缩小管路的流通截面积，造成堵塞；但是在深海和永久冻土层下存在大量的甲烷水合物（可燃冰），在低压或高温的条件下易分解成烃类气体和水，具有潜在的开发价值。
含湿烃类气体的温度小于临界分界点才有可能形成水合物8.水合物的防止：（1）降低压力，升高温度或可以使水合物分解的反应剂（防冻剂，甲醇，甘醇）；（2）对含烃类气体脱水，使其中水分含量降低到不致形成水合物的程度9.人工煤气与天然气中的主要杂质：（1）焦油与尘（堵塞管道）；（2）萘，（结晶堵塞）；（3）硫化物（腐蚀，堵塞）；（4）氨（腐蚀管道，燃烧产物有害健康、污染环境，但是能中和酸类物质、保护金属）；（5）一氧化碳（剧毒）；（6）氧化氮（有害人体，NO胶质引起堵塞）；（7）水（形成固态水合物，堵塞）第二章城镇燃气需用量及供需平衡1.供气对象：（1）居民用户；（2）商业用户；（3）工业用户；（4）采暖、制冷用户；（5）燃气汽车用户2.居民用气供气原则：（1）应优先满足城镇居民炊事和生活用热水及商业用户的用气；（2）采暖与空调对于改善北方冬季的室内外环境及缓解南方夏季用点高峰有着重要的作用，天然气气量充足的前提下应积极发展3.城镇各类用户用气情况是不均匀的。
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
• 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。
•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➢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
• 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。
• 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.
燃气管网水力工况
管网流量与单个燃具流量之间的关系
• K2<1时的水力工况分析结论
从上述分析可知，取 =0.75，当用气高峰时，满足了最大负荷的92%（x=0.92）。 但在管网实际运行中，高峰用气时的管网负荷可能会十分接近最大负荷，这是因为： 当管网处于最大负荷时，燃具前将出现最小压力，因而使燃具在负荷不满足的情 况下工作，势必延长燃具的使用时间，也就是使同时工作的燃具数增加，管网中的 实际流量仍有可能接近计算流量。 以上是按压降利用系数β=1进行分析的，但实际上有一部分用户并未充分利用计 算压力降，因此，这些用户燃具前的压力在用气高峰时，将大于按 K2=0.75计算的 压力，燃具则可能在额定负荷下工作。
• 高、中压管网计算压力降的确定
4.2 低压管网水力工况
• 低压管网水力工况 • 水力工况分析思考题一 • 防止燃具超负荷的措施
• 管网系统起点压力为定值时的工况
不同的beta值对应一类不同的用户， 这类用户的燃具前压力相等，也就 是调压器出口到这些用户处的压力 降相等。
水力工况分析思考题一
• 管网超负荷与大多数燃具超负荷有没有可能 同时发生？
防止燃具超负荷的措施
• 对调压器出口压力按负荷进行调节。（按负 荷改变调压器出口压力）
掌握P429[例2-6-1]
4.3 管网水力可靠性
• 高、中压管网水力可靠性 • 低压管网水力可靠性 • 提高输配管网水力可靠性的途径
高、中压管网水力可靠性
• 计算工况 • 管网流量方面的几个思考题 • K2小于1时的水力工况分析结论
• 计算工况
• 管网流量方面的几个思考题
燃气管网何时处于计算工况？ 管网计算流量、管网流量与管网中同时工作着 的燃具总流量的关系？ 管网流量与单个燃具流量之间的关系如何？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 当P1为定值时，燃具大部分时间在超负荷下 工作（为什么？）
• 管网超负荷与大多数燃具超负荷有没有可能 同时发生?
• 对大多数用户来说，其压降利用系数β在0.5~1之 间（为什么？）
• 当P1为定值时，燃具大部分时间在超负荷下 工作（为什么？）
• 高、中压管网计算压力降的确定
4.2 低压管网水力工况
• 低压管网水力工况 • 水力工况分析思考题一 • 防止燃具超负荷的措施
• 管网系统起点压力为定值时的工况
不同的beta值对应一类不同的用户， 这类用户的燃具前压力相等，也就 是调压器出口到这些用户处的压力 降相等。
水力工况分析思考题一
• 管网超负荷与大多数燃具超负荷有没有可能 同时发生？
防止燃具超负荷的措施
• 对调压器出口压力按负荷进行调节。（按负 荷改变调压器出口压力）
掌握P429[例2-6-1]
4.3 管网水力可靠性
• 高、中压管网水力可靠性 • 低压管网水力可靠性 • 提高输配管网水力可靠性的途径
高、中压管网水力可靠性
• 2. 低压管网不需要压力储备。
提高输配管网水力可靠性的途径
1.管网系统应有两个或两个以上供气点以防供气中断。向大用户、调压室及小区 居民用户供气时，都应双侧供气。高、中、低压管网都要连成环形。如果管网系 统是由几个压力级别组成，则应设立一定的连接点（即调压室）以保证多点供气。
2.如果存在天然或人工障碍，低压管网最好分区布置，而不要连成整体系统，但 每一独立区至少应有两个调压室。各调压室出口可用同径管道以最短的线路互相 连接，以保证当一个调压室关断时由另一个调压室共给必要数量的燃气。 3.如果高、中压管网只有一个环网时，可采用相同或相近的管径，并留一定的压 力储备，以提高事故工况下的通过能力。对由许多环路组成的管网，整个压力降 应当在沿燃气流向方向依次布置的各环路之间均匀分配，并且每个环应由管径相 同的管道构成。管网中的环路越多，压力储备可越少。 4.低压管网可按单位长度压力降等于常数进行计算，而相邻管段直径不能相差很 大，否则在事故情况下就不能保证供应一定的燃气量。
• 1. 计算表明，在最不利事故工况下，用户得 到的燃气量将减少到计算流量的34.5%，可 靠性太低；
• 2. 为保证可靠性，要求在最不利事故工况下， 用户得到的燃气量不低于计算流量的70%；
• 3. 当取供气保证系数为0.7时，压力降利用系 数的计算值为0.243，工程实际常取0.25~0.3；
• 4. 压力储备值与管网结构、用气负荷和供气 保证系数有关；
• 用户与城市燃气管网的连接方式 • 低压支管的设计方法
前者： 后者：
• 用户处的压力与管网压力降
• 低压管网计算压力降的计算公式
按GB50028-2006城镇燃气设计规范的规定： △P=0.75Pn+150
• 低压管网压力降的分配
一般低压干管压降为总压降的55%~75%。
K2小于1时的水力工况分析
第4章 燃气管网水力工况
• 管网计算压力降的确定 • 低压管网水力工况 • 管网水力可靠性
4.1 管网计算压力降的确定
• 低压管网计算压力降的确定 • 高、中压管网计算压力降的确定
低压管网计算压力降的确定
• 用户与城市燃气管网的连接方式 • 低压支管的设计方法 • 用户处的压力与管网压力降 • 低压管网计算压力降的计算公式 • 低压管网压力降的分配 • K2小于1时的水力工况分析
• 5. 所取压力储备值是否正确，应按最不利事 故工况进行校核，保证在最不利的事故工况 下能可靠供应（即能达到供气保证系数的要 求）；
• 6. 管网允许压力降是根据可靠供应的原则在 设计阶段就计算好的，是不可能根据管网的 运行状况而改变。
低压管网水力可靠性
• 1. 计算表明，在最不利事故工况下，用户得 到的燃气量为计算流量的64%，可靠性大大 高于高、中压管网；
• 计算工况 • 管网流量方面的几个思考题 • K2小于1时的水力工况分析结论
• 计算工况
• 管网流量方面的几个思考题
燃气管网何时处于计算工况？ 管网计算流量、管网流量与管网中同时工作着 的燃具总流量的关系？ 管网流量与单个燃具流量之间的关系如何？
燃气管网何时处于计算工况 管网计算流量、管网流量与管网中
同时工作着的燃具总流量的关系
管网流量与单个燃具流量之间的关系•来自K2<1时的水力工况分析结论
从上述分析可知，取 =0.75，当用气高峰时，满足了最大负荷的92%（x=0.92）。 但在管网实际运行中，高峰用气时的管网负荷可能会十分接近最大负荷，这是因为： 当管网处于最大负荷时，燃具前将出现最小压力，因而使燃具在负荷不满足的情 况下工作，势必延长燃具的使用时间，也就是使同时工作的燃具数增加，管网中的 实际流量仍有可能接近计算流量。 以上是按压降利用系数β=1进行分析的，但实际上有一部分用户并未充分利用计 算压力降，因此，这些用户燃具前的压力在用气高峰时，将大于按 K2=0.75计算的 压力，燃具则可能在额定负荷下工作。