燃气输配6.ppt

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1、第六章第六章 燃气管网的水力工况燃气管网的水力工况第六章第六章 燃气管网的水力工况燃气管网的水力工况6-1 管网计算压力降的确定管网计算压力降的确定6-2 低压管网的水力工况低压管网的水力工况一、用户的压力波动及其影响因素 二、管网计算压降的确定6-1 6-1 管网计算压力降的确定管网计算压力降的确定三、低压管网的水力工况图图6 61 1 计算工况下管网的压力曲线计算工况下管网的压力曲线一、用户的压力波动及其影响因素 用户处的压力及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）；2.系统负荷（流量）的变化情况；3.调压器出口压力调节方法。二、管网计算压

2、降的确定低压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P应等于用户处燃具压力的最大波动范围，即 P=Pmax-Pmin=(K1-K2)pn式中 Pmax、Pmin燃具的最大和最小允许压力，Pa。k1、k2最大压力系数和最小压力系数；Pn燃具的额定压力，Pa。燃具的额定压力Pn增大，管网计算压力降P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.因此，在选取Pn时要进行综合的技术、经济比较。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

3、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0.5Pn1.5Pn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。低压燃气管网（包括庭院和室内管）总的计算压力降为：P=(k1-k2)Pn =（1.5-0.75）Pn=0.75Pn u最小压力系数最小压力系数k21时的工况分析时的工况分析 当管网的起点压力为定值时，燃具前的压力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，燃具前具前的压力最大，随着管网负

4、荷的增加，燃具前的压力将随之降低，管网负荷最大时，燃具前出的压力将随之降低，管网负荷最大时，燃具前出现最小压力。现最小压力。只有只有k2=1时，燃具前的最小压力等时，燃具前的最小压力等于额定压力。若取于额定压力。若取k21，即允许燃具在最大负荷，即允许燃具在最大负荷时处在小于额定压力下工作。时处在小于额定压力下工作。当当k21时，不能保证高峰用气。设用气高时，不能保证高峰用气。设用气高峰时，管网和用户的实际流量峰时，管网和用户的实际流量Qp与计算流量与计算流量Q的比值为的比值为x，即，即Qp=xQ。在用气高峰时，燃具前压力在用气高峰时，燃具前压力Pb和管道和管道压力降压力降Pp之和等于管道起点

5、压力之和等于管道起点压力P1,即即 P1=Pb+Pp 或或 k1Pn=s2(xQ)2+s1(xQ)1.75 又在计算工况下：P=(k1-k2)Pn=s1Q 1.75 Pn=s2Qn2 x2+(k1-k2)x1.75-k1=0 由此可得：以k1=1.5代入得出k2与x的对应关系。x10.980.960.940.90.850.80.759k210.9410.8790.8130.6710.4670.2280 当当k21时，随着时，随着k2值的减小，管道流量与计值的减小，管道流量与计算流量之比算流量之比x值也越来越小，但二者的减小程度值也越来越小，但二者的减小程度不同，当不同，当k2=0时时,x=0.

6、759，远远大于，远远大于0。这是因。这是因为为当管道中的实际流量小于计算流量时，管道的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实际压力降也小于计算压力降。管道的压力降加。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，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，即按使得剩余压力降加大，即按k2、Pn计算的燃具前计算的燃具前压力增大，其相应的流量随之增大。压力增大，其相应的流量随之增大。现以现以k1=1.5,k2=0.75为例分析管道的压力为例分析管道的压力工

7、况。工况。当当k1=1.5,k2=0.75时，系统起点压力时，系统起点压力1.5Pn等于燃具前压力等于燃具前压力0.85Pn和管道压力降和管道压力降0.65Pn 之和。之和。从上述分析可见，取从上述分析可见，取k2=0.75，在高峰用，在高峰用气时，仅满足了最大负荷的气时，仅满足了最大负荷的92%(x=0.92)。高、中压燃气管网计算压力降的确定高、中压燃气管网计算压力降的确定 高、中压燃气管网的压降，即高、中压燃气管网的压降，即管网始、管网始、末端压力之差末端压力之差，应按管网的投资和运行费，应按管网的投资和运行费用进行经济技术比较后确定，此外还应考用进行经济技术比较后确定，此外还应考虑城市

8、规模，远、近期城市燃气的发展状虑城市规模，远、近期城市燃气的发展状况和现有压缩机运行能力等。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。的最小进口压力和过滤器的阻力确定。6-2 6-2 低压管网的水力工况低压管网的水力工况一、管网系统起点压力一、管网系统起点压力(即调压器的出即调压器的出口压力口压力)为定值时的工况为定值时的工况二、按月（或季节）调节调压器出口压二、按月（或季节）调节调压器出口压力时的水力工况力时的水力工况三、随管网负荷变化调节调压器出口压三、随管网负荷变化调节调压器出口压力时的水力工况力时的水力工

9、况一、管网系统起点压力一、管网系统起点压力(即调压器的出即调压器的出口压力口压力)为定值时的工况为定值时的工况在计算工况下，P1=Pb+P 在任意用气工况时，P1=Pb+Pp 计算压力降计算压力降利用系数利用系数 管道压力降和流量的关系如下：可得管网压力的基本方程式：P1=Pb+x1.75P 系统起点压力为定值，即取系统起点压力为定值，即取P1=1.5Pn，取计算压力降，取计算压力降P=0.75Pn代入上式，整代入上式，整理得：理得：反映了在一定值情况下，任意用户燃具前的压力比和流量比x的函数关系。图图6 62 2 起点压力为定值时，燃具压力随流量的变化曲线起点压力为定值时，燃具压力随流量的变

10、化曲线 在系统起点压力为定值的情况下，燃具大部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压器出口压力若不随燃气用量的变化而进行相应调节调节,那么燃具就不能在良好的状况下工作；如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果调压器的出口压力按用气负荷的变化进行相应调节调节,就可以减小燃具前的压力波动范围就可以减小燃具前的压力波动范围,提高燃提高燃具工作的稳定性。具工作的稳定性。存在问题：二、按月（或季节）调节调压器出口压二、按月（或季节）调节

11、调压器出口压力时的水力工况力时的水力工况 按月（或按季节）调节调压器的出口压力，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足该月最大小时用气量时燃具前的压力为额定压力。力。各月调压器的出口压力各月调压器的出口压力P1可按下述步骤确可按下述步骤确定定:1.确定各月最大小时流量与管道计算流量确定各月最大小时流量与

12、管道计算流量的比值的比值xm 2.根据各月的根据各月的xm值，计算压力降值，计算压力降 Pp=P（xm）1.753.确定各月调压器的出口压力，即确定各月调压器的出口压力，即 P1=PnPp 例：例：已知上海一年中各月的月不均匀系数如已知上海一年中各月的月不均匀系数如表表2-3所示。燃具的额定压力所示。燃具的额定压力Pn=1000Pa，按月调节调压器出口压力，试求：按月调节调压器出口压力，试求：1.各月的调压器出口压力。各月的调压器出口压力。2.在在=1时，作图比较冬、夏季（以时，作图比较冬、夏季（以8月份为月份为例）燃具前压力在不同流量比时的波动范围。例）燃具前压力在不同流量比时的波动范围。三

13、、随管网负荷变化调节调压器出口压三、随管网负荷变化调节调压器出口压力时的水力工况力时的水力工况 随管网负荷变化调节调压器出口压力时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。的压力等于或接近额定压力而确定的。P1=PbPp=Pb+Px1.75 取=1、Pb=Pn、P=0.75Pn,则 图图6 64 P14 P1与与PnPn的最佳压力调节曲线的最佳压力调节曲线 在在0 x 0.794时时,为保持燃具前的压力为保持燃具前的压力Pb=Pn，调压器出口压力应按曲线，调压器出口压力应按曲线1进行进行调节

14、。当调节。当x0.794时时,调节器出口压力调节器出口压力P1达达到最大值到最大值1.5 Pn,并应维持并应维持1.5 Pn 不变，不变，而随着而随着x的增大，即的增大，即x=0.7941,燃具前的燃具前的压力将逐渐减小。压力将逐渐减小。注：此调注：此调节方法是假设所有用户的节方法是假设所有用户的值均相值均相同的理想情况下，来确定调压器出口压力同的理想情况下，来确定调压器出口压力的最佳曲线。的最佳曲线。在调压器出口在调压器出口安装节流孔板安装节流孔板的方法使调压器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的出口压力随着负荷的变化而进行调节如图65所示。所示。图图6 65 5 调压器和

15、节流孔板联合工作时的调节曲线调压器和节流孔板联合工作时的调节曲线 1 1调压器；调压器；2 2导压管；导压管；3 3孔板；孔板；4 4管道管道 调压器将以孔板后的静压调压器将以孔板后的静压Pg为定值。当燃气用为定值。当燃气用量增加时量增加时,在孔板处的气流动压也增加在孔板处的气流动压也增加,管网起点的管网起点的燃气压力燃气压力P1就会增高；反之，当燃气用量减少时就会增高；反之，当燃气用量减少时,管网起点的燃气压力管网起点的燃气压力P1就会减小。即就会减小。即管网起点压力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随燃气用量的变化而变化。可通过选择不同的孔板孔径孔径d0，得到不同变化

16、幅度的管网起点压力，得到不同变化幅度的管网起点压力P1。管网起点压力方程式管网起点压力方程式:其中其中Pg是调压器所应保证的压力，可用改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。变调压器薄膜上荷重的方法来调整。式中：式中：m孔口与管道截面之比。孔口与管道截面之比。F管道截面积，管道截面积，cm2。孔板流量系数；孔板流量系数；调压器和孔板联合工作时的特性方程式调压器和孔板联合工作时的特性方程式:它给出了在一定的调压器出口压力它给出了在一定的调压器出口压力Pg和和一定的孔口截面积一定的孔口截面积mF的条件下，管网起点的条件下，管网起点压力压力P1随流量比随流量比x的变化关系。的

17、变化关系。式中：式中：Qmax燃气流量，燃气流量，m3/h；S燃气相对密度；燃气相对密度；D管道内径，管道内径，mm。在选择在选择Pg和和mF时，应保证燃具前的压时，应保证燃具前的压力波动在力波动在0.75 1.2的范围内的范围内，这时，系，这时，系统起点压力变化范围应是统起点压力变化范围应是1.2Pn1.5 Pn。上式为孔板的计算公式。然后由表为孔板的计算公式。然后由表65或图或图66求出孔板直径求出孔板直径d0（曲线和表是按标（曲线和表是按标准的流量系数作出的）。准的流量系数作出的）。系统起点压力及用户燃具前压力随负荷系统起点压力及用户燃具前压力随负荷变化的关系式：变化的关系式：调压器和孔

18、板联合工作，调压器和孔板联合工作，值取值取1和和0.5时，时，和随和随x变化的曲线，见图变化的曲线，见图67。用孔板调节管网起点压力改善了燃具的工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。况，缩小了燃具前压力的波动范围。燃具前的最大压力由燃具前的最大压力由1.5 Pn降到降到1.2Pn，其相应的，其相应的最大超负荷由最大超负荷由+22%降到降到+10%。在在=1时，燃具流量在时，燃具流量在10%30%内波动。而绝内波动。而绝大部分用户的压降利用系数是在大部分用户的压降利用系数是在0.51之间，之间，故流量偏离额定值在故流量偏离额定值在10%-13%范围内范围内。由于调

19、压器出口压力调节曲线比较平缓，与图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示的最佳调节曲线相比，低于额定压力的用户有所增加。所增加。例例6-2已知人工燃气燃烧器的额定压力已知人工燃气燃烧器的额定压力Pn=1000Pa，管道内径，管道内径D=156mm（1654.5），燃气的相对密），燃气的相对密度度S=0.328，Qmax=1000m3/h，试确定调压器出口压，试确定调压器出口压力力Pg和孔板直径和孔板直径d0，并绘图表示，并绘图表示=1时燃烧器前压力时燃烧器前压力可能的波动范围。可能的波动范围。解解 调压器出口压力：调压器出口压力：Pg=1.2Pn=1.21000=1200（Pa）孔板直径：孔板直径：由图由图66得得 ，因而，因而 d0=0.55156=85.8（mm）图图6 68 P8 P1与与P Pb随随x x的变化曲线的变化曲线