燃气管网水力计算方法汇.doc

《现代燃气工程》结课论文 ------------------------------------------------------------------------ 题目： 燃气管网水力计算 姓名： 王 朋 飞 学号： 教师： 范 慧 方 引言 随着能源结构的不断改变，燃气开发规模和应用规模的不断扩大。城市燃气管网是现代化城市人民生活和工业生产的一种主要能源配送方式，燃气输配管网的设计和运行要求对系统进行水力计算，获取必要的参数。 燃气输配管网系统由高度整体化的管网所组成，在系统内燃气压力和流量变化很大，需要通过水力计算来确定管网中每一管段的尺寸（如管径、管径）、材质等参数以及压缩机的台数功率以保证既向用户合理地供应天然气，又能降低操作管理费用。[1] 同时，考虑在满足用户用气量的前提下，当某一条或几条管道的使用有一定的压力要求时，水力计算数据可确定在这种最大承受压力下管道各个节点的压力，从而保证管网的正常运行。另外，水力计算也用于调整各个调压阀的出口压力来适应事故工况下输送压力的要求。 随着燃气事业的发展，燃气输配管网系统也日趋庞大和复杂，为了掌握燃气在管道内的运行规律，合理地确定管道系统的设计和改造方案，保证管道系统的优化运行，提高管道系统的调度管理水平，解决管网流动的动态特性，在一些比较大型的城市燃气管网的水力计算分析中，必须要依靠相关的计算分析软件进行，以减少手工量和人工误差。 1燃气管网水力计算 燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃气的流动是不稳定流，由压送机站开动压缩机不同台数的工况以及用户用气量变化的工况，这些因素都导致了燃气管道内燃气压力和流量的变化。管内燃气沿程压力下降会引起燃气密度的减小。但是在低压管道中燃气密度变化可以忽略不计。所以，除了单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线要用不稳定流进行计算外，在大多数情况下，设计燃气管道时都将燃气流动按稳定流计算。此外，很多情况下，燃气管道内的流动可认为是等温的，其温度等于埋管周围土壤的温度。燃气管网按照敷设形式可分为两大类：枝状管网和环状管网。[2]下面就分别介绍两种形式的管网的水力计算特点和方法。 1.1枝状管网水力计算 1.1.1枝状管网水力计算特点 枝状管网是由输气管段和节点组成。任何形状的枝状管网，其管段数P和节点数m的关系均符合： 燃气在枝状管网中从气源至各节点只有一个固定流向，输送至某管段的燃气只能由一条管道供气，流量分配方案也是唯一的，枝状管道的转输流量只有一个数值，任意管段的流量等于该管段以后（顺气流方向）所有节点流量之和，因此每一管段只有唯一的流量值，如图1所示。 管段3-4的流量为： 管段4-8的流量为： 此外，枝状管网中变更某一管段的直径时，不影响管段的流量分配，只导致管道终点压力的改变。因此，枝状管网水力计算中各管段只有直径与压力降两个未知数。 1.1.2枝状管网水力计算步骤  = 1 \* GB2 ⑴ 对管网的节点和管段编号。  = 2 \* GB2 ⑵ 确定气流方向，从主干线末梢的节点开始，利用的关系，求得管网各管段的计算流量。  = 3 \* GB2 ⑶ 根据确定的允许压力降，计算管线单位长度的允许压力降。  = 4 \* GB2 ⑷ 根据管段的计算流量及单位长度允许压力降预选管径。  = 5 \* GB2 ⑸ 根据计算选定的标准管径，求摩擦阻力损失和局部阻力损失，计算总的压力降。  = 6 \* GB2 ⑹ 检查计算结果。若总的压力降超出允许的精度范围，则适当变动管径，直至总压力降小于并趋近于允许值为止。 1.1.3摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 一、摩擦阻力损失的计算方法 根据《城镇燃气设计规范》（GB50028-93,2003版）附录A燃气管道摩擦阻力计算: 1、低压燃气管道 根据燃气在管道中不同的运动状态，其单位长度的摩擦阻力损失采用下列各式计算： (1)层流状态 ： (2)临界状态： (3)湍流状态： 1）钢管： 2）铸铁管： 2、中压燃气管道 根据燃气在管道中不同的材质，其单位长度的摩擦阻力损失采用下列各式计算： 1）钢管： 2）铸铁管： 根据《聚乙烯燃气管道工程技术规程》（CJJ63-95）知，聚乙烯燃气管道单位长度的摩擦阻力计算和钢管