燃气管网水力计算的数学建模与算法设计

大连理工大学

硕士学位论文

燃气管网水力计算的数学建模与算法设计

姓名：张文慧

申请学位级别：硕士

专业：软件工程

指导教师：江贺

20050612

大连理工大学硕士学位论文

摘要

燃气管网水力分析在城市燃气管网的设计、改造、扩建和运行管理中起着十分重要的作用。尤其在燃气管网的设计过程中，燃气管网的水力计算是最重要的环节。因此，正确进行水力计算对整个城市燃气管网的设计尤为重要。长期以来，燃气管网的水力计算沿用的是传统的平差手算方法，它需要假设初始流量和管径，并需要进行多次校正，在多气源情况下还需要增设虚环。这种方法要求不断重复繁琐、复杂的手工计算，不仅延长了设计周期，而且极易出错。尤其是多气源多环的大型管网，计算一种工况就需要一周的时间，而且只能计算～两种情况，同时管径的选择趋于保守，且取值～般偏大，在一定程度上增加了工程投资。

本文在总结前人成果的基础上，首先应用图论的方法分析管网的结构，用矩阵的方法描述管网的各个属性间的关系；其次通过分析水力计算的公式找到管臃属性的接述方式；最后是进行了计算程序的编制，并应用编制的计算程序，对三种不同工作状态下的燃气管网进行的试算，结果满足了各项管网属性及精度的要求。利用此计算程序可以合理地选取燃气管网的管径；可以从管网结构不同的几个方案中选取水力工况优的方案；可以模拟管网系统中可能出现的事故时管网中各节点的压力和流量的变化，从而合理增大供气系数，并预估管网系统改造对整个系统的影响。

本文的工作对于加快燃气管网的水力计算具有一定的促进作用。同时，利用计算机自动实现燃气管网的水力计算对于类似的工程计算具有～定的参考价值。

关键词：燃气管网：水力计算；数学建模；算法分析

燃气管阿水力计算的数学建模与算法设计

Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｄｅｓｉｇｎｏｆ

ｇａｓｎｅｔｗｏｒｋｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｅｘｐａｎｓｉｏｎ

ａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒ０１．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｐｉｐｅ／ｉｎｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎ，Ｓｏ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｔｅｎｔｆｏｒｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｃｉｔｙｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃｏｍｐｕｔｅ．ｎｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅ

ｎｅｔｗｏｒｋｇｏｔｕｓｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｅｔｈｏｄｓ．Ｓｕｃｈｏｌｄｗａｙｎｅｅｄｓｔｈｅｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｏｆｉｎｉｔｉａｌｆｌｏｗａｎｄｐｉｐｅｓｉｚｅ，ａｎｄｎｅｅｄｓｔｏｃｏｒｒｅｃｔｆｏｒｍａｎｙｔｉｍｅｓ．ＳｕｃｈａｄｄｉｔｉｏｎａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｎｏｔｏｎｌｙｐｏｓｔｐｏｎｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｕｒａｔｉｏｎａｎｄｉｓｐｒｏｎｅｔｏｆａｉｌｕｒｅｓＦｏｒｌａｒｇｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｔｈｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅａｎｄｍｕｌｔｉ—ｃｙｃｌｅ，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｎｅｅｄｓｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅｗｅｅｋ，ａｎｄｃａｎｏｎｌｙｃｏｍｐｕｔｅｆｏｒｏｎｅｏｒ

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Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｇｒａｐｈｔｈｅｏｒｙｔｏａｎａｎｙｌｚｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ａｎｄｍａｔｒｉｘｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｎｄｓｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｗａｙｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｐｒｏｐｅｒｔｙｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｇｒａｍｓｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｃｏｄｅｓ，ａｎｄｔｒｉｅｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅｏｆ３ｋｉｎｄｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｎｅｗｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｉｚｅｃｏｕｌｄｂｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃｈｏｓｅｎ．ａｂｅｒｅｔｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｆｏｕｎｄｆｒｏｍｓｅｖｅｒａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｉｓｐｒｏｇｒａｍｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅａｃｃｉｄｅｎｔｓｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｓｈｏｗｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｆｌｏｗｉｎｅｖｅｒｙｎｏｄｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｉｏＡｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍＣａｌｌｂｅａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄ．

Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｈａｖｅｉｍｐｒｏｖｅｄｉｎｎｅｔｗｏｒｋｈｙｄｒａｕｆｉｃｃａｃｕｌａｆｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒｃａｃｕｌａｔｅｎｅｔｗｏｒｋａｕｔｏｍａｆｉｃｌｙａｌｓｏｇｉｖｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｏｆｏｔｈｅｒｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ’ｓｃａｃｕｌａｔｉｏｎ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＧａｓＮｅｔｗｏｒｋ；ＨｙｄｒａｕｌｉｃＣａｃｕｌａｔｉｏｎ；ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ；Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ

Ｄｅｓｉｇｎ

独创性说明

作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：．１绁整日期：递￡！：鱼

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１绪论

１．１系统背景

燃气管网水力分析在城市燃气管网的设计、改造、扩建和运行管理中起着十分重要的作用。尤其在燃气管网的设计过程中，燃气管网的水力计算是最重要的环节，其计算过程是根据燃气的计算流量和允许的压力损失来计算管道直径，以确定整个工程的管道投资和金属耗量。因此，正确进行水力计算对整个城市燃气管网的设计尤为重要［１］。

长期以来，燃气管网的水力计算沿用的是传统的平差手算方法。这种方法需要假设初始流量和管径，并需要进行多次校正，在多气源情况下还需要增设虚环。不断重复繁琐、复杂的手工计算，不仅延长了设计周期，而且极易出错。尤其是多气源多环的大型管网，计算一种工况就需要一周的时间，而且只能计算一两种情况，管径的选择趋于保守，取值一般偏大，在一定程度上增加了工程投资。

管网水力计算的原理是基于质量守恒和能量守恒，由此得到节点的连续方程和环的能量方程，再由压力损失和管段流量的关系列出压降方程，将连续方程、能量方程、压降方程联立可求得管段流量或者节点压力。因此，管网水力计算的实质是求解上述联立方程组。根据求解未知数的不同，求解方法可分为解环方程、解节点方程和解环方程。

城市燃气管网水力计算的目的就是在给定管网布局和供气量的前提下，确定管段的管径和节点压力，以完成多种方案的比较，从中选择符合供气规划要求、技术可行、经济合理的最佳方案。

Ｉ．１．１某城市街区简图

如图１．１所示为某街区的平面位置图，街区内除了有居民小区外，还有美食城、大型酒店、浴池、医院和规划新建小区。街区的北端有气源厂，西北角建有调压站。假设该区域内没有燃气管网，现在需要在已知各个居民小区人数，美食城、大型酒店、浴池、医院的燃气用量，以及气源厂的供气能力，调压站的管道出口压力的前提下，设计该街区的燃气管网。在可能有压力和流量变化的点，设置如图所示的节点如：①②③……。

１．１．２燃气管网水力计算

如何为该街区的燃气管网选择合理的管道直径，同时满足管网各节点的压力及流量的要求，必须应用水力计算的公式进行计算［２］。

水力计算的公式（中、高压）：

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盟Ｌ＝警粥吾ｚ

肘３。””Ｚ：

以往的管网的水力计算是通过手算，工作量大，精度低。近年来，随着微机的普及，加之运算速度的日新月异，管网水力软件也随之出现。由于燃气管网的专业性较强，软件设计人员很难完全理解并掌握燃气专业的真正需求，而燃气专业人员由于没有系统的学习过软件专业的相关理论，在准确描述用户需求的问题上与软件设计人员产生误差，从而影响了软件的质量。

图１．１某街区的平面位置图

Ｆｉｇ．１．１Ｐｌａｎａｒｇｒａｐｈｏｆｏｎｅｃｏｍｍｕｒｄｃｔｙ

本文作者从事燃气管网设计专业多年，通过系统地学习软件工程方面的相关理论，结合实际工作的需要，在充分理解、学习了前人的成果的基础上，应用图论的方法对管网进行分析；应用矩阵的数学方法，建立了管网水力计算的数学模型，用编程语言对水力计算的的过程进行了部分编码。

第二章将详细地分析该街区的管网、建立水力计算的数学模型及编制代码。

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１．１．３几种水力计算方法的比较

对于一个管网，当管径已知时，每条管段有压降和流量两个未知数，共有２Ｗ个未知数，可列出的方程数为１．２：

Ｐ＋（Ⅲ一１）＋ｎ＝２ｗ

（１．２）其中：ｐ为管段数，ｍ为节点数，ｎ为环数。

因此未知数与方程的个数相等，可以求解方程。由于方程组为非线性的，直接求解困难，因此可通过以下两种方法求解。

（１）解环方程法

在满足连续方程组的条件下，用求解各环校正流量的方法，间接解出各管段流量的方法叫解环方程法，也就是ＨａｒｄｙＣｒｏｓｓ法。对第ｉ环列出能量方程，最初确定的管段设计流量一般不能满足能量方程，其能量可用下式表示：

２ｂ声ｌｑｆＴｉｌ＝却

（１．３）进行循环校正，直到第ｊ次校正后的ｇ，（／＋１）（，＝１．２，ＡＰ）满足精度要求为止，庄计算过程中，把控制每环的压降残差来达到计算精度要求，转化为控制各管段前后两灾修正后的管段流量差满足一定的计算精度要求为止，迭代结束后，根据式（１．２）算出筹管段压降，按气源点或最小压力节点给定压力推算出各节点压力参数。

不考虑邻环的影响时，称为单一回路法；考虑邻环影响时，称为联立回路法。

（２）解节点方程法

以节点连续方程为基础，把方程中的管段流量通过管段压降计算公式，转化为用管受两端的节点压力表示，这样连续方程转化为满足能量方程，以节点压力为变量的方程丑，通过求解方程组便可得各节点压力，称为节点法。节点法按其解法分为有限元节点去和联立节点法。

①有限元节点法

对天然气管网进行水力计算，要求满足三个方程组：节点流量连续方程组４９＋Ｑ＝ｏ；管段压力降方程组４７Ｐ＝Ｖｐ；管段流量方程组ｑ＝ＣＶｐ。由上述三式可导求解节点压力的方程组：

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［ＡＣＡ７】Ｐ＋Ｑ＝０

（１．４）

式中：４为由元素口，，组成的节点关联矩阵；Ｃ为由元素组成的节点对角矩阵；Ｐ为节点压力向量；Ｑ为节点流量向量；ｇ为管段流量向量；ＵＰ为管段压降向

量；

彳’为矩阵的转置矩阵。

计算步骤：首先初设管段流量，形成方程组，求解节点压力ｐ（，），计算出ｇ（／）；ｇ（，）不满足要求进行修正，再次形成方程组并进行逐次逼近，直到第／＋１次的ｑ（Ｊ＋１）与ｑ（Ｊ）差的绝对值满足计算精度要求为止。

②联立节点法

联立节点法也称为牛顿．拉普森法，求解节点方程的数学模型为［１６—１８】：

（１．５）

将上式按台劳级数展开，为了简化计算，取一次项来逼近。联立节点法所求解的方程组写成下述迭代形式：

圭。声（ｐｆｍ一丑‘。鹄倒“，

』ｚ１

：口睦铲声（ｐｆｍ—ｐ严，）÷＋Ｑｊ】

Ｊ＝１

求解出节点压力修正值６，（七＋１）后，按下式进行修正。ｐ？“＝ｐｒ’＋章Ｐ“’

按给出的迭代形式进行迭代求解，最后解得满足计算精度要求即可。

（３）解管段方程法

（１．６）

（１．７）

Ｑ

Ｐ

，一口

、，

ｐ—

ｐ

（』。，

Ｊ

＂

目

，∑闩

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将节点连续方程和环能量方程联立形成有ｐ个独立方程的方程组，其个数为管网管段数，将其转化为以管段流量为变量的方程组。由于能量方程为非线性方程，难以直接求解，因此可以通过线性化进行迭代逼近，其数学过程表示如下：

由‘㈣＝一Ｏ

船１ｑ仲一’Ｉｑ皿“’＝０

Ｃ＝｛高。一ｔｆ

Ｄ＝１０－Ｑｌ

则式（１．８）、（１．９）联立表示为：Ｃｑ（ｋ＋１、＝Ｄ

（１，８）（１９）（１．１０）

式中：Ｃ由元素岛组成的矩阵：当ｆ≤ｍ—ｌ时，％＝％：ｉ＞ｍ—ｌ时，ｌ＝ｉ—ｍ＋ｈ其中江１，２，Ｌ，ＰＪ＝１，２，Ｌ，Ｐ。

计算步骤：①设各管段初始流量ｇ（ｏ）；②构造线性化方程组，求解口（，）；③当彻不满足计算精度要求时，对管段流量按式（１，ｌ１）修正后进行迭代求解；当满足精度要求，计算出管网其它参数，输出计算结果即可。

ｇ，“’＝细ｊ㈣＋（１一旯）ｇ≯“’

其中：五为流量修正系数，一般取Ｏ～Ｏ．５。

三种算法方程组的系数矩阵均为稀疏矩阵，其中解环方程法和解节点方程法的系数矩阵为正定对称矩阵，解管段方程法的系数矩阵为一般大型稀疏矩阵，三种算法的系数矩阵中元素的位置与节点和管段编号有关，可根据节点、管段的编号找出其规律进行压缩一维储存，节省计算机内存。解环方程法和解节点方程法的方程组易形成，代码简单，解管段方程法的方程组形成较复杂，代码难度大且占用内存多。

三种算法的方程个数分别为管网的环数、节点数减１和管段数，因此三种算法的工作量依次为：解环方程法最小，解节点方程法居中，解管段方程法最大。

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解环方程法需设管段流量的初值，要求管段流量初值必须满足节点连续方程。有限元节点法是求解各节点压力，需初设各管段流量，对管段流量初值要求不高：联立节点法是求解各节点压力修正值，需初设各节点压力，对各节点压力初值要求较高。解管段方程法需初设各管段流量初值，对管段流量初值要求不高。

解环方程法中的联立回路法收敛性好且计算精度较高；单一回路法收敛速度慢且计算精度低；而有限元节点法和联立节点法的收敛性和计算精度都比较好。但是在使用联立节点法时，如果节点的压力初值选取不当，则会使有限元节点法在计算精度和收敛速度上优于联立节点法。节点法在水力计算时，如果遇到大管径低摩阻的管段，其收敛速度和计算精度都降低，这是因为各管段的流量是由两端的压差求得。当大管径管段压差很小，对节点压力影响的灵敏度与相邻管段不同时，所求的管段流量难以满足计算精度要求。解管段方程法收敛速度快，计算精度高，可以用它的计算结果作为标准衡量其它两种算法的精度。

三种方法均需输入节点数、管段数、每条管段的起点号、终点号、管长、管径。解环方程法和解管段方程法需要环的信息，输入环与管段的关联矩阵。节点法的原始数据准备工作量最少。综上所述，在一般情况下进行天然气管网水力计算应优先选用节点法或解环方程法；而在计算精度要求较高时，应当选用解管段方程法。

１．２水力计算的基础知识

１．２．１简化水力计算的方法

如何简化该街区，使之能成为进行水力计算的结构图，我们用了如下的分析和约定［１９］：

（１）选择基准点一节点１４，基准点的压力为已知：Ｐ＝１５００Ｐａ；

（２）给定压力气源节点一节点１３，该点的压力为已知：Ｐ＝１７００Ｐａ；

（３）给定压力气源节点一节点１２，该点的流量为已知：Ｐ＝２０００Ｍ３／ｈ；

（４）集中负荷—节点２、６、８及管段２、２０上，集中负荷的概念参照２．２的相关内容；

（５）环外侧有用户—管段６、１５有环外侧用户；

通过以上的分析和约定该街区的低压管网，其中包括管网的布置、管段长度、用户分布可在图１．２中得以体现：

该街区的低压管网，管网布置、管段长度、用户分布如图。其中节点１４为基准点，

节点１３为给定压力气源节点，节点１２为给定流量气源节点，节点２、６、８及管段２、

！ｏ上有集中负荷，管段６、１５环外侧有用户。

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图１．２某街区的低压管网平面图

Ｆｉｇ．１．２Ｐｌａｎａｒｇｒａｐｈｏｆｌｏｗ－ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｅｔｗｏｒｋｏｆｏｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃｔｙ

１．２．２水力计算的相关参数

在进行燃气管网设计时，首先要确定年用气量，然后再根据年用气量和使用的不均匀情况，确定管网的通过能力和计算流量ｆ２１。

（１）燃气用户

城市燃气一般用于以下４个方面：

（ａ）居民生活用气体；

（ｂ）公共建筑用气；

（ｃ）工业企业生产用气；

（ｄ）建筑物采暖用气。

（２）各类用户的用气指标

用气指标又称用气定额。它是管网设计的基础数据。影响用气指标的因素多且难精确计算，详见附录Ａ中的“城镇燃气设计规范”ＧＢ５００２８．９３推荐的用气定额。设计时可参照该表制定本地区的用气定额，也可以先对本地区用户即有的能源消耗做一个调查，然后再换算成用气量。换算公式如下：

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９＝等笋

∽埘９——呜：用气量，ｍ３／年。

囝——其他燃料年用量，ｔ，年。

（３）年用气量

（ａ）民生活及公共建筑用气量

在计算居民生活及公共建筑用气量时，需要确定用气人数，居民用气人数取决于城镇居民人口数及气化百分率：对于公共建筑，用气量取决于城市居民的人口总数和公共设施的标准。根据用气量指标、居民数、气化百分率，可计算出居民年用气量。再根据用气量指标、居民数及公共设施标准和规模，就可计算出公共建筑的年用气量。

（ｂ）工业企业用气量

工业企业用气量可以利用各种工业产品用气定额及年产量来计算。工业产品的用气定额可根据有关设计资料，或者参照已用气企业的产品用气定额选取。在缺乏产品用气定额资料的情况下，可以利用公式（１．１２）进行换算。

（Ｃ）建筑物采暖年用气量

建筑物采暖用气量与建筑面积、耗热指标及采暖长短有关，其计算公式如下：

０ｙ：Ｆｑｎ

Ｈｉｔ／ｆ１．１３１９—年用气量，ｍ３侔；

ｐ一建筑面积，ｍ２；

ｇ—耗热指标，ＫＩ／ｍ２．ｈ；

胁—燃气低热值，ＫＪ／ｍ２；

叩—燃气燃烧热效率；

ｎ—采暖最大负荷利用小时数，ｈ．。

（ｄ）未预见量

城镇年用气量中还应计入未预见量。它包含管网的燃气漏损和将来发展中未预见的供气量。一般未预见量按总用气量的５％计算。

（４）燃气小时计算流量

燃气管道的通过能力者５应按照计算月的小时最大流量进行计算。其计算方法有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。这两种方法各有其特点和使用范围。

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（ａ）不均匀系数法

各种压力的居民生活、公共建筑城市燃气管道小时计算流量是按照计算月最大用气量计算的，其计算公式如下：

Ｑ。＝！Ｑ。

／＇／

９——燃气小时计算流量，ｍ３／年。Ｇ——年燃气用量，ｍ３／年。ｎ——燃气最大负荷利用小时数，ｈ。

３６５×２４

ｎ＝————————————一

ＫｍＫｄＫｈ（１．１４）（１．１５）

居民生活和公共建筑用气高峰系数缺乏用气量实际资料时，高选择范围为：

匿ｉ卜一１．１～１．３

Ｋ醇—一１．０５～１。２

确———－２．２－３．２

（ｂ）同时工作系数法

对于独立小区和庭院的燃气支管计算流量，应根据燃气具的额定流量及同时工作系数决定，计算公式如下：

幺＝墨（∑瑚。）

９－—燃气小时计算流量，ｍ３／ｈ。

Ｑ－—燃具额定流量，ｍ３／ｈ。

硒—不同类型用户的同时工作系数，一般取值为１。

舻一同一类型燃具数量。

肛—燃具同时工作系数，详见附录２。

（５）压力

①燃气管道的压力分级

城镇燃气管道按输送压力分为５级，并应符合表１．１的要求。

②压力级制

城镇燃气输配系统采用下列压力级制：

（１．１６）

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定。ａ一种压力的一级系统

ｂ两种压力的两级系统

Ｃ三种压力的三级系统

ｄ四种压力的多级系统

表１．１燃气管道的压力分级

③各种压力的有关规定

（ａ）用户室内燃气管道的最高压力不应大于表１．２的规定

表１．２各种压力的有关规定

燃气用户最高压力

工业用户及单独锅炉房

公共建筑和居民用户（中压进户）

公共建筑和居民用户（低压进户）

０．４

０，２

０．００５

（ｂ）燃气供应压力应根据用气设备燃烧器的额定压力及其允许的压力波动范围确用气设备的燃烧器的额定压力可按表１．３的规定。

④压降

（ａ）低压管道

低压管道从调压站到最远燃具的管道允许压降按下式计算

叱２０．７５Ｐ，一＋１５０

（１。１７）△Ｂ——＿从调压站到最远燃具的管道允许阻力损失，Ｐａ。

只——低压燃具的额定流量，Ｐａ。

盔坚三奎兰堡主堂垡丝圣——表１，３用气设备的燃烧器的额定压力

（ｂ）中压管道

中压燃气管道的允许压降可由设计决定，但必须符合表１．２、１－３的规定。

（ｃ）附加压力

计算低压燃气管道阻力损失时，应该考虑因高程差而引起的燃气附加压力。

燃气的附加压力按下式计算：

埘＝１０ｘ（Ｐｘ—Ｐ。）ｘｈ（１?ｌＳ）Ａ阿——燃气的附加压头：

ｐ。——空气的密度；

Ｐ。，——燃气的密度；

＾——燃气管道终、起点高程差，ｍ。

１．３本文研究并解决的工作

１．３．１管网结构的图论分析

如图为一个燃气管网的草图，图论上称之为有向图。它的基本元素是节点，如图中的①、②……⑥（六个节点）、管段，如图中的１、２……７（七个管段）及环，如图中的Ｉ、ＩＩ（两个环）。箭头的方向指明气体的流动方向（一般为假设的流动方向）［２０一２１］。

燃气管网的基本元素可以被表述为数学形式，矩阵是一种简单且有效的方法。本文进行如下约定：

＋１表示管段，进入节点ｆ时

一１表示管段，离开节点ｉ时

０表示管段，不与节点ｊ连接

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图１．３管网结构图１

Ｆｉｇ．１，３Ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１

这样的话可以写出一个６ｘ７的矩阵，即节点与管段关系的矩阵（有的书上叫关联矩

阵、连接矩阵、衔接矩阵，本文约定为爿矩阵）。

１２３４５６

Ｃ一１

００

００

１１—１

００

３

７——管段数

１．３．２矩阵建模

但图１．３中的燃气管网的其他信息（如管段与环的关系），并没有在矩阵Ａ中表现

出来。因此需要用另一个矩阵（本文约定为Ｂ矩阵）来表达［２１］这些信息。

同样本文进行如下的约定：

＋１

当管段Ｊ与环ｉ同向

一１当管段，与环ｉ反向０

当管段，不在环ｆ上

ｊ●０Ｏ可一０

一，～０

０

０

０■

①②③④⑤瀑

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１．３－３分析水力计算方程组

由图论可知，对一个环状管网在管段为Ｐ，

节点数为ｍ，环数为／７的情况下存在

下列关系［２２－３５】：

Ｐ２ｍ＋ｎ＋１

（１，１９）

管网在稳定供气时，在任何情况下均需满足管道压降计算公式、节点流量方程和环

能量方程，其中后两个方程称为基本方程。

（１）管段压力降计算公式

Ａｐ．＝一酊

Ｊ＝１，２，Ｌ，Ｐ

（１．２０）

式中：Ｓｊ为管段，的阻力系数：Ｖｐ』为管段Ｊ的压力降；ｑｊ为管段，的流量；ＯＬ为常数，该值可根据天然气的流态来确定。

（２）节点流量连续方程

天然气管网处于稳定流状态时，对任一节点ｆ均满足流量平衡，可用下式表示：

艺ａＦ毋＋Ｑ＝０

ｆ＿１，２，Ｌ，ｍ

（１．２１）

，＝！

式中：

ａＦ为管段，与节点ｆ的关联元素。ａ。＝ｌ，管段／与节点ｆ关联，且是管段

的起点；ａＦ＝～１，管段，与节点ｆ关联，且是管段的终点；ａ。＝０，管段，与节点ｉ

不关联。根据是（１．２１）总共可建立ｍ一１个独立的方程。

（３）环能量方程

任一环路均应满足压降之和为零，可用式（１．２３）表示：

一，＿１

７●●

６

ｏ一∽一

５●０

４口：８

，丁一０

—．．．．Ｌ

。。ｌ张

燃气管网水力计算的数学建模与算法设计

∑岛ｓ』ｇ；＝ｏｉ＝ｌ，２，Ｌ，聊（１．２２）ｙ＝ｌ

式中：ｂ，ｊ为管网环路与管段的关联元素。吃＝１管段．，在第ｉ个环中，且管段，的方向与环ｆ的方向一致；玩＝一１，管段，在第ｆ个环中，且管段的方向与环的方向相反；瓦＝０，管段Ｊ不在第ｆ个环中。根据式（１．２２）总共可建立ｎ个独立的环能量方程。

大连理工大学硕士学位论文

２管网结构的图论分析

２．１节点流量

２．１．１节点流量的概念

在城市燃气环网计算中，节点流量是由管段的途泄流量及工业或大型公共建筑等集

中负荷换算而来的［２】。

途泄流量是由小区居民用气量决定的，可由式（２１）计算：

Ｑｆ＝咒Ｘｑ

（２．１）式中：Ｏ——小区居民用气量，ｍ‰。

ｑ——居民用气指标，ｍ３／人?ｈ。

ｆ／——小区人口数，人（对于小区人口数不详的，可以根据小区面积及规划人口密度计算）。

单位长度途泄流量为：

驴鲁（２２）式中：ｇ。——单位长度途泄流量，ｍ３／ｍ－ｈ。

Ｏ——小区居民用气量，ｍ３／ｈ。

∑，——小区周边长度之和，ｍ。计算ｇ。时，要注意相邻两环的公用段，该

段的途泄流量为该段所在两环的单位长度途泄流量之和。如图２．１所示：

西煮亿。、第１环单位途泄流量：

ａ茹焘

第１Ｉ环单位途泄流量：

（２．４）管段１、３、６的单位长度途泄流量为心。

管段２、５、７的单位长度途泄流量为譬：。

燃气管网水力计算的数学建模与算法设计

管段４的单位长度途泄流量为９０＋ｇ嚣。

图２．１管网结构图２

Ｆｉｇ．２．１Ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ２

节点流量为与该节点相连的管段的途泄流量的二分之～，郎：

ＱＱ＝Ｏ．５∑ｇ：

当管段上有工业或大型公共建筑用户时，除按上式计算的途泄流量外，还要将这些集中负荷分摊到节点上，分摊的比例与该负荷距节点的距离成反比。

如图２．１中，管段６上有一集中负荷乏ｐ，则节点１、２的节点流量为：

ＱＱｉ＝ｑＩｃｐＸ（１３＋１６）ｘｏ．５＋２／３Ｑ．ｐ

ＱＱ２＝ｌｑＩｃｐＸ１６七ｑＩｌｃｐＸｌ７÷（ｑＩｃｐ＋ｑｆｆｃｐ）Ｘ１４１Ｘ０．５＋１／３０ｐ

２．１．２各环的周长及单位长度途泄流量的标识符

ＢＮ——管段数

ＭＭ——管网环数

Ｉ侣№——管段长度数组

ｏＩｏｍ驴—椰周长数组

ＱＭ（２，Ｂ№——＿环号数组

ＱＭ数组是由管段所在的环号组成的数组，其符号表示该管段在此环的流向，顺时针为正、逆时针为负，对于第二行不为０的管段，表示该管段同时是另外一环的组成部分，其数字表示流在该环的方向。

低压燃气管道水力计算公式

低压燃气管道水力计算 公式 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

燃气管道输送水力计算 一、适用公式 燃气的管道输配起点压力为10KPa，按《城镇燃气设计规范》，应纳入中压燃气管道的范围。 但本设计认为，虽然成套设备的输出压力为10KPa，出站后，压力即降至10KPa以下。整个管网系统都在10KPa以下的压力状态下工作，因此，在混空轻烃管道燃气输配过程的水力计算，应采取低压水力计算公式为宜。 二、低压燃气管道水力计算公式： 1、层流状态 R e≤2100 λ＝64/R e R e＝dv/γ ΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0） 2、临界状态 R e＝2100~3500 λ＝＋（R e－2100）/（65 R e－1×105） ΔP/L＝×106［1＋（ Q0－7×104dγ）/（－1×105dγ）］ （Q02/d5）ρ0（T/T0） 3、紊流状态 R e≥3500 1）钢管λ＝［（Δ/d）＋（68/ R e）］ ΔP/L＝×106［（Δ/d）＋（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0） 2）铸铁管λ＝［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］ ΔP/L＝×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃气管道的沿程压力降（Pa） L——管道计算长度（m）λ——燃气管道的摩阻系数 Q0——燃气流量（Nm3/h） d——管道内径（mm）ρ0——燃气密度（kg/Nm3）γ——0℃和时的燃气运动粘度（m2/s） Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm） R e——雷诺数 T——燃气绝对温度（K） T0——273K v——管内燃气流动的平均速度（m/s） （摘自姜正侯教授主编的《燃气工程技术手册》——同济大学出版社1993版P551）

城市燃气输配管网系统的水力计算分析

城市燃气输配管网系统的水力计算分析 摘要：本文主要介绍了城市燃气输配管网水力计算的意义和计算方法并以实例分析运用和验证了方法的使 用。 关键词：燃气输配管网、水力计算。 1水力计算分析的意义 管网的水力分析是城市管网科学管理的基础,其任务是在输入节点流量及管长、管材、管径的情况下了解管网各管段的实际流量分配,各节点的压力,以及气源的工作情况,即了解整个管网的实际运行工况,从而得到科学、精确的信息.这样既为改建!扩建管网设计提供准确的数据资料,避免工程的盲目性。同时,也为城市管网的科学管理提供数据信息,以便有关部门对管网突发事件作出快速反应、能否正确地进行水力计算,直接影响到输配系统的经济性和可靠性。 2水力计算 2.1燃气管网的水力计算基本公式 2.1.1气体管段流量的基本方程 天然气在管内流动时，沿着气体流动方向，压力下降，密度减少，流速不断增大，温度同时也在变化，决定燃气流动状态的参数有：压力p 、密度ρ、流速v 。为求解这些参数有三个基本方程:连续性、运动方程和气体状态方程。气体流动方程如下。 利用牛顿运动方程、质量连续性方程、气体状态方程,并假设： a 地下燃气管道的温度变化不大,可以假定燃气在管内等温流动。 b 地下燃气管道的标高变化较小,可以不计算管道纵轴方向的重力作用分力。 得可压缩气体的不稳定流动方程组 运动方程 （2.1） 连续性方程 气体状态方程P zg RT ρ= τ---时间； x---离管道始端的距离； v---τ时刻x 处燃气的速度； P---τ时刻x 处燃气的压力； () () 22 2P x x d ρυρυλυρτ???+++=???()0x ρυρτ??+=??

燃气管道水力计算

1．高压、中压燃气管道水力计算公式： Z T T d Q L P P 0 5 210 2 2 2 110 27.1ρ λ ?=- 式中：P 1 — 燃气管道起点的压力（绝对压力，kPa ）； P 2 — 燃气管道终点的压力（绝对压力，kPa ）； Q — 燃气管道的计算流量（m 3/h ）； L — 燃气管道的计算长度（km ）； d — 管道内径（mm ）； ρ — 燃气的密度（kg/m 3）；标准状态下天然气的密度一般取0.716 kg/m 3。 Ｚ — 压缩因子，燃气压力小于1.2MPa （表压）时取1； Ｔ — 设计中所采用的燃气温度（K ）； Ｔ0 — 273.15（K ）。 λ— 燃气管道的摩擦阻力系数； 其中燃气管道的摩擦阻力系数λ的计算公式： 25 .06811.0??? ? ??+ =e R d K λ K — 管道内表面的当量绝对粗糙度（mm ）；对于钢管，输送天然 气和液化石油气时取0.1mm ，输送人工煤气时取0.15mm 。 R e — 雷诺数（无量纲）。流体流动时的惯性力Fg 和粘性力(内摩擦 力)Fm 之比称为雷诺数。用符号Re 表示。层流状态，R e ≤ 2100；临界状态，R e =2100～3500；紊流状态，R e >3500。 在该公式中，燃气管道起点的压力1P ，燃气管道的计算长度L ，燃气密度ρ，燃气温度T ，压缩因子Z 为已知量，燃气管道终点的压力2P ，燃气管道的计算流量Q ，燃气管道内径d 为参量，知道其中任意两个，都可计算其中一个未知量。 如燃气管道终点的压力2P 的计算公式为： ZL T T d Q P P 0 5 210 2 1210 27.1ρ ?-= 某DN100中压输气管道长0.19km ，起点压力0.3MPa ，最大流量1060 m 3/h ，输气温度为20℃,应用此公式计算，管道末端压力2P =0.29MPa 。

城镇燃气设计规范

《城镇燃气设计规范》 10.2.14 燃气引入管敷设位置应符合下列规定： 1 燃气引入管不得敷设在卧室、卫生间、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算机房、电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。 2 住宅燃气引入管宜设在厨房、走廊、与厨房相连的封闭阳台内（寒冷地区输送湿燃气时阳台应封闭）等便于检修的非居住房间内。当确有困难，可从楼梯间引入，但应采用金属管道和且引入管阀门宜设在室外。 3 商业和工业企业的燃气引入管宜设在使用燃气的房间或燃气表间内。 4 燃气引入管宜沿外墙地面上穿墙引入。室外露明管段的上端弯曲处应加不小于DN1 5 清扫用三通和丝堵，并做防腐处理。寒冷地区输送湿燃气时应保温。引入管可埋地穿过建筑物外墙或基础引入室内。当引入管穿过墙或基础进入建筑物后应在短距离内出室内地面，不得在室内地面下水平敷设。 10．2．15 燃气引入管穿墙与其他管道的平行净距应满足安装和维修的需要，当与地下管沟或下水道距离较近时，应采取有效的防护措施。 10．2．16 燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设置在套管中，并应考虑沉降的影响，必要时应采取补偿措施。 套管与基础、墙或管沟等之间的间隙应填实，其厚度应为被穿过结构的整个厚度。套管与燃气引入管之间的间隙应采用柔性防腐、防水材料密封。 10．2．17 建筑物设计沉降量大于50mm时，可对燃气引入管采取如下补偿措施： 1 加大引入管穿墙处的预留洞尺寸。 2 引入管穿墙前水平或垂直弯曲2 次以上。 3 引入管穿墙前设置金属柔性管或波纹补偿器。 10．2．18 燃气引入管的最小公称直径应符合下列要求： 1 输送人工煤气和矿井气不应小于25mm； 2 输送天然气不应小于20mm； 3 输送气态液化石油气不应小于15mm。 10．2．19 燃气引入管阀门宜设在建筑物内，对重要用户还应在室外另设阀门。

城镇燃气管道布置设计要素分析

城镇燃气管道布置设计要素 城镇燃气管道布线的依据 城镇燃气管道布线时，必须考虑到下列基本情况： ( l ）城镇燃气门站、储配站的位置； ( 2 ）管道中燃气的压力。高压燃气管道不宜进入城镇四级地区； ( 3 ）城镇燃气各级调压站的位置； ( 4 ）街道其他地下管道的密集程度与布置情况； ( 5 ）街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况； ( 6 ）所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况； ( 7 ）与该管道相连接的用户数量及用气量情况，该管道是主要管道还是次要管道； ( 8 ）线路上所遇到的障碍物情况； ( 9 ）土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度； ( 10 ）该管道在施工、运行和万一发生故障时，对城镇交通和人民生活的影响。城镇燃气管道平面布置时需考虑因素 城镇燃气管道平面布置时，要考虑下列各点： ( l ）要使主要燃气管道工作可靠，燃气应从管道的两个方向得到供应，为此，管道应尽可能逐步连成环形； ( 2 ）次高压、中压管道最好不要沿车辆来往频繁的城镇主要交通干线敷设，否则对管道施工和检修造成困难，来往车辆也将使管道承受较大的动荷载。对于低压管道，有时在不可避免的情况下，征得有关方面同意后，可沿交通干线敷设；( 3 ）燃气管道不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面通过。燃气管道不宜与给水管、热力管、雨水管、污水管、电力电缆、电信电缆等同沟敷设。在特殊情况下，当地沟内通风良好，且电缆系置于套管内时，可允许同沟敷设； ( 4 ）燃气管道可以沿街道的一侧敷设，也可以双侧敷设。在有有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20m 或管道单位长度内所连接的用户分支管较多等情况下，经过技术经济比较，可以采用双侧敷设； ( 5 ）燃气管道布线时，应与街道轴线或建筑物的前沿相平行，管道宜敷设在人行道或绿化地带内，并尽可能避免在高级路面的街道下敷设； ( 6 ）燃气管道布线时应在门站、储配站、调压站进出口、分支管起点、主要河流、主要道路、铁路两侧设置阀门，次高压、中压管道上每2km 左右设分段阀门。高压燃气干管上，分段阀门最大间距为：以四级地区为主的管段不应大于8km ；以三级地区为主的管段不应大于13km ，以二级地区为主的管段不应大于24km；以一级地区为主的管段不应大于32km ( 7 ）在空旷地带敷设燃气管道时，应考虑到城镇发展规划和未来的建筑物布置的情况； ( 8 ）为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下各级压力燃气管道与建筑物、构筑构基础以及其他各种管道之间应保持的最小水平净距分别列于表 4.1-15-1 、表

【精品】燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制

燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制 摘要：利用VisualC++6。0和有限元节点法编制了燃气管网水力计算程序，水力计算全部实现界面化。数学模型中采用了前苏联谢维列夫的摩阻系数公式.采用高斯——赛德尔迭代法解线性方程组，提高了收敛速度。探讨了利用矩阵调行技术解决多气源管网水力计算问题。 关键词：燃气管网水力计算 1引言 随着我国燃气事业的发展,用气城市越来越多,用气量也越来越大,燃气管网相应的变得越来越普及和庞大，其结构也越来越复杂。在管网的新建和扩建中,准确、迅速的燃气管网水力计算是实现高质量的管网设计、施工以及运行调度的必要条件.目前国内存在的大多数水力计算程序，原始数据的准备以文本形式为主，管网的编号也是人工操作，非常麻烦，容易出错；解水力计算线性方程组以雅克比法占多数，收敛速度慢,而且在处理多气源管网时也不是十分方便。 本文从水力计算模型出发,采用有限元节点法，利用VisualC++6.0编制燃气管网水力计算程序。管网初始数据的准备通过界面直观输入；利用高斯-—

赛德尔求解管网线性方程组；通过矩阵调行的方法处理所选基准点不位于最大编号的问题；同时对于多个给定压力的气源点，通过调行和对方程组进行常数项修正来解决。 2数学模型 在使用以下燃气管道水力计算公式时有如下假设条件:燃气管道中的气体运动是稳定流；燃气在管道中的流动时的状态变化为等温过程;燃气状态参数变化符合理想气体定律。 2。1燃气管道水力计算公式 2.1.1对于低压燃气管道 （1） 2。2.2对于中高压燃气管道 （2） （1）、（2)式中： ——压力降（Pa），（注意:在高压管网中表示2次方量）；

燃气水力计算

Excel 在燃气管道水力计算中的应用 摘要：利用Excel 的控件和函数功能，制作了枝状燃气管道的计算程序。 关键词：Excel 燃气管道 水力计算 0引言 在燃气管道设计中，水力计算是非常重要的一部分，它不仅能保证我们的设计安全合理，同时可使我们的设计更为经济。但手工计算必须需要经过预选管径、判别流动状态、选择计算公式和校核压力降这几步来反复试算，过程极其烦琐和复杂，效率低下，也容易出错。很多同行使用各种计算机语言编写了水力计算程序，大多采用VB 、VC 等高级语言。但以上程序制作过程复杂，需要懂得专业的计算机编程知识，而且定制和更改过程复杂，一般设计人员难以操作。本文介绍了一种利用公办软件Excel 制作水力计算程序的方法，过程简单，界面友好，定制和更改方便。 1制作思路 1.1水力计算依据 燃气管道水力计算的流程见图一： 图一 燃气管道水力计算流程 根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)（以下简称“规范”），低压燃气管道的水力计算公式如下： 05271026.6T T d Q l p ρλ?=? （1） 由上式可以看出影响压降的参数有： L -燃气管道的计算长度，km ； Q -燃气管道的计算流量，m 3/h ； d -管道内径，mm ； ρ-燃气的密度，kg/m 3；

λ-燃气管道的摩擦阻力系数； T-设计中采用的温度（K）；T0=273.15K。 其中λ按流动状态分为以下三种计算公式： a.当Re≤2100时，属层流状态：λ=64/Re； b.当Re=2100～3500时，属临界状态：λ=0.03+(Re-2100)/(65Re-100000) c.当Re>3500时，属湍流状态， 对于钢管和PE管λ=0.11(K/d+68/Re)0.25 对于铸铁管λ=0.102236（1/d+5158dv/Q）0.284 =0.102236（1/d+1824.9Re）0.284 可见λ又与以下参数有关 ν-标准状态下燃气的运动粘度，m2/s； K -管壁内表面的当量绝对粗糙度，mm。 在计算低压燃气管道阻力损失时，还应考虑因高程差而引起的燃气附加压力。规范中给出低压管道附加压力的计算公式为： ΔH=10×(ρk-ρ)×h 式中： △H-燃气的附加压力，Pa； 可见影响压降的参数还有 ρk -空气的密度，kg/m3；取1.29kg/m3 ρ-燃气的密度，kg/m3；h -管道的终、起点高程差，m。 综上所述，影响压降的参数有L、Q、d、ρk、ρ、ν、K。将这些参数分类，其中ρk、ρ、ν、K这些是与气体性质及管材不同而变化的物性参数；而L、Q、d 是跟管段相关的参数，不同管段有不同的L、Q、d值。那么由公式可以知道，当物性参数ρk、ρ、ν、K固定即选定气体及管材后，压降只与L、Q、d的值不同而不同；当管段的L、Q、d值不变时，换用不同气种或选用不同管材会得到不同压降。基于以上分析，我们的程序也应该做成参数驱动的参数化的程序，即计算结果随着参数的改变而自动改变。 1.2程序制作 1.2.1界面制作 图2为水力计算程序的界面：

水力计算教材

燃气工程庭院户内水力计算 重庆市川东燃气工程设计研究院 齐海鸥 2010.01

= 6.26 ?10λ 5ρ dv 0.25 Q 2 ) Q d 1 一、水力计算基础知识 水力计算的目的：树立“成本意识”，合理的确定管网的管径、流量、压力 （压力降）。 由于项目公司所做设计多为小区内的燃气管道，因此这里主要介绍小区庭 院燃气管道水力计算、户内燃气管道水力计算、商业用户燃气管道水力计算。 1、水力计算步骤 （1）选择一条最不利管路（离已知压力点最远的一条管路），标好节点及 管道长度； （2）确定节点流量； （3）初选管径，再进行校核并修改； （4）完善水力计算图（标管径，压力降，节点压力）。 2 、水力计算的基本公式 （1）总压力降=局部压力降+沿程压力降 （简化计算：总压力降=1.05~1.1 倍沿程压力降） （2）压力降计算公式： A 、低压管道计算公式 ?P l 7 Q 2 d T T 0 B 、中压管道计算公式 P 2 - P 22 L = 1.4 ?109 ( K d + 192.2 5 ρ T T 0 C 、速度控制 低压管道流速控制在 5m-8m （经济流速为 6m ）,中压管道流速控制在 10- 16m 。 3、燃气小时计算流量的确定 燃气管道及设备的通过能力都应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。 小时计算流量的确定，关系着燃气输配系统的经济性和可靠性。确定燃气小时 计算流量的方法有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。

（1）不均匀系数法 适用于城镇燃气分配管道计算流量，对于整个城市管网的水力计算一般用此方法。计算公式如下： Q h＝（1／n）·Q a 式中：Q h—燃气小时计算流量（m3／h）； Q a—年燃气用量（m3／a）； n—燃气最大负荷利用小时数（h）；其值n＝（365×24）／K m K d K h K m—月高峰系数。计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比； K d—日高峰系数。计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比； K h—小时高峰系数。计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量之比； 居民生活和商业用户用气的高峰系数，应根据该城镇各类用户燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料，经分析研究确定。当缺乏用气量的实际统计资料时，结合当地具体情况，可按下列范围选用。月高峰系数取1.1～1.3；日高峰系数取1.05～1.2；小时高峰系数取 2.2～ 3.2。 工业企业和燃气汽车用户燃气小时计算流量，宜按每个独立用户生产的特点和燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料确定。 采暖通风和空调所需燃气小时计算流量。可按国家现行的标准《城市热力网设计规范》CJJ34有关热负荷规定并考虑燃气采暖通风和空调的热效率折算 确定。 （2）同时工作系数法 在设计庭院燃气支管和室内燃气管道时，燃气的小时计算流量，应根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数确定。计算公式如下： Q h＝K t（∑KNQ n）（公式1）式中Q h—燃气管道的计算流量（m3／h）；

燃气管网水力计算方法

《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：S2******* 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： 1P m =- 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： 10985443q q q q q Q ++++=- 管段4-8的流量为： 109884q q q Q ++=-

《城镇燃气规划规范》GB／T 51098-2015

《城镇燃气规划规范》GB／T 51098-2015 目录 1总则 2术语 3基本规定 4用气负荷 4.1 负荷分类 4.2 负荷预测 4.3 规划指标 5燃气气源 6燃气管网 6.1 压力级制 6.2 管网布置 6.3 水力计算 7调峰及应急储备 7.1 调峰 7.2 应急储备 8燃气厂站 8.1 一般规定 8.2 天然气厂站 8.3 液化石油气厂站 8.4 汽车加气站 8.5 人工煤气厂站 9运行调度系统 附录A 城镇燃气规划编制需调研收集的资料及规划编制内容 附录B 燃气设施用地指标 本规范用词说明 引用标准名录 1总则 1 总则 1.0.1 为提高城镇燃气规划的科学性、合理性，贯彻节能减排政策，保障供气安 全，促进燃气行业技术进步，指导城镇燃气工程建设，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于城市规划或镇规划中的燃气规划的编制。 1.0.3 城镇燃气规划应结合社会、经济发展情况，坚持安全稳定、节能环保、节 约用地的原则，以城市、镇的总体规划和能源规划为依据，因地制宜进行编制。

1.0.4 城镇燃气规划除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语 2 术语 2.0.1 集中负荷concentrated load 大型工业用户、燃气电厂、大型燃气锅炉房等对管网布局和稳定运行构成较大影响的负荷。 2.0.2 可中断用户interruptible customer 在系统事故、气源不足或供气高峰等特定时段内，可中断供气的用户。 2.0.3 不可中断用户uninterruptible customer 停止供气将严重影响生活秩序或威胁设备及人身安全的用户。 2.0.4 非高峰期用户off-peak customer 在低于城镇燃气管网年平均日供气量时才用气的用户。 2.0.5 负荷曲线load curve 在一定时间内，一类或多类用户负荷叠加后的用气量变化曲线，包括：年负荷曲线、周负荷曲线、日负荷曲线。年负荷曲线反映月负荷波动，周负荷曲线反映日负荷波动，日负荷曲线反映小时负荷波动。 2.0.6 小时负荷系数hourly load coefficient 年平均小时用气量与高峰小时用气量的比值。 2.0.7 日负荷系数daily load coefficient 年均日负荷与高峰日负荷的比值，表示负荷变化的程度。数值越接近于1，表明用气越均衡。 2.0.8 最大负荷利用小时数the maximum load utilization hours 年总用气量与高峰小时用气量的比值。 2.0.9 最大负荷利用日数the maximum load utilization days 年总用气量与高峰日用气量的比值。 2.0.10 用气结构structure of gas consumption 不同种类燃气用户年用气量占年总用气量的百分比。 2.0.11 年负荷增长率yearly load growth rate 当年用气增长量与上年用气量的比值。 2.0.12 负荷密度load density

燃气管道水力计算

目录 目录 (1) 常用水力计算Excel程序使用说明 (1) 一、引言 (1) 二、水力计算的理论基础 (1) 1.枝状管网水力计算特点 (1) 2.枝状管网水力计算步骤 (2) 3.摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2) 3.1摩擦阻力损失的计算方法 (2) 3.2局部阻力损失的计算方法 (3) 3.3附加压头的计算方法 (4) 三、水力计算Excel的使用方法 (4) 1.水力计算Excel的主要表示方法 (5) 2.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (5) 2.1计算流程： (5) 2.2计算模式： (6) 2.3计算控制： (6) 3.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (7) 3.1计算流程： (7) 3.2计算模式： (7) 3.3计算控制： (7) 4.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (8) 4.1计算流程： (8) 4.2计算模式： (8) 4.3计算控制： (9) 5.中压外管水力计算表格的使用方法 (9) 5.1计算流程： (9) 5.2计算模式： (9) 5.3计算控制： (10) 6.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (10) 6.1计算流程： (10) 6.2计算模式： (10) 6.3计算控制： (11) 四、此水力计算的优缺点 (11) 1.此水力计算的优点 (11) 1.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (11) 1.2.减少了查找同时工作系数，当量长度的繁琐工作 (12) 1.3.进行了计算公式的选择 (12) 1.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (12) 2.此水力计算的缺点 (12) 2.1不能进行环状管网的计算 (12)

城镇燃气用不锈钢管道相关国家规范的要求.docx

6燃气管道和调压设施 6．1 一般规定 6．1．2 燃气管道的设计使用年限不应小于 30 年。 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006 第 10 章燃气的应用 10． 2． 3室内燃气管道宜选用钢管，也可选用铜管、不锈钢管、铝塑复合管和连接用软 管，并应分别符合第10． 2．4～ 10． 2． 8 条的规定。 10． 2． 6 室内燃气管道选用不锈钢管时应符合下列规定： 1薄壁不锈钢管： 1)薄壁不锈钢管的壁厚不得小于0． 6mm(DN15及以上 ) ，其质量应符合现行国家标准《流体 输送用不锈钢焊接钢管》 GB／T 12771 的规定； 2) 薄壁不锈钢管的连接方式，应采用承插氩弧焊式管件连接或卡套式管件机械连接，并宜优先选用承插氩弧焊式管件连接。承插氩弧焊式管件和卡套式管件应符合有关标准的规定。 GB50028第 378 页对不锈钢管规定的要求，管道的连接方式一般可以分为以下六大类：螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、粘接连接、机械连接（如胀接、压接、卡压、卡 套等）。 10．2．12 室内燃气管道的阻力损失，可按本规范第6．2．5 条和第 6．2．6 条的规定计算。室内燃气管道的局部阻力损失宜按实际情况计算。 10．2．29燃气水平干管和高层建筑立管应考虑工作环境温度下的极限变形，当自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器；补偿器宜采用Ⅱ形或波纹管形，不得采用填料型。 3 薄壁不锈钢管和不锈钢波纹管必须有防外部损坏的保护措施。 《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》CJJ94-2009 2术语 城镇燃气室内工程indoor gas engineering 指城镇居民、商业和工业企业用户内部的燃气工程系统，含引入管到各用户燃具和用气设备 之间的燃气管道( 包括室内燃气道及室外燃气管道) 、燃具、用气设备及设施。 室内燃气管道internal gas pipe 从用户引入管总阀门到各用户燃具和用气设备之间的燃气管道。 引入管 service pipe 室外配气支管与用户室内燃气进口管总阀门( 当无总阀门时，指距室内地面高处) 之间的管道。含沿外墙敷设的燃气管道。配气支管指最靠近燃气用户的室外燃气配气管道。 4室内燃气管道安装及检验 一般规定 燃气管道穿过建筑物基础、墙和楼板所设套管的管径不宜小于表的规定；高层建筑引入管 穿越建筑物基础时，其套管管径应符合设计文件的规定。 表燃气管道的套管公称尺寸 燃气管DN10 DM15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN150

低压燃气管道水力计算公式

燃气管道输送水力计算 一、适用公式 燃气的管道输配起点压力为10KPa，按《城镇燃气设计规范》，应纳入中压燃气管道的范围。 但本设计认为，虽然成套设备的输出压力为10KPa，出站后，压力即降至10KPa以下。整个管网系统都在10KPa以下的压力状态下工作，因此，在混空轻烃管道燃气输配过程的水力计算，应采取低压水力计算公式为宜。 二、低压燃气管道水力计算公式： 1、层流状态R e≤2100 λ＝64/R e R e＝dv/γ ΔP/L＝1.13×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0） 2、临界状态R e＝2100~3500 λ＝0.03＋（R e－2100）/（65 R e－1×105） ΔP/L＝1.88×106［1＋（11.8 Q0－7×104dγ）/（23.0Q0－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0） 3、紊流状态R e≥3500 1）钢管λ＝0.11［（Δ/d）＋（68/ R e）］0.25 ΔP/L＝6.89×106［（Δ/d）＋192.26（dγ/ Q0）］0.25（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝0.102［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］0.284 ΔP/L＝6.39×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］0.284（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃气管道的沿程压力降（Pa）L——管道计算长度（m）λ——燃气管道的摩阻系数Q0——燃气流量（Nm3/h） d——管道内径（mm）ρ0——燃气密度（kg/Nm3） γ——0℃和101.325kPa时的燃气运动粘度（m2/s） Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm）R e——雷诺数 T——燃气绝对温度（K）T0——273K v——管内燃气流动的平均速度（m/s） （摘自姜正侯教授主编的《燃气工程技术手册》——同济大学出版社1993版P551）

城镇燃气管道设计技术规定

城镇燃气管道设计技术规定 邯郸市瑞达设计有限公司 二O一三年十月

城镇燃气管道设计技术规定 1 设计规定 1.1 设计准则 （1）城镇燃气输配系统压力级制和总体布置应该根据城镇地理环境、燃气供应来源和供气压力、用户需求和用户分布、原有燃气设施状况等因素合理确定。 （2）燃气管道的设计使用年限不应小于30年。 （3）城镇燃气管道应按设计压力分级进行建设、运行维护和使用。管道的管径应本着合理利用压力降的原则，在水力计算的基础上确定。 （4）不同压力级制的燃气管道之间应通过调压装置连接。 （5）燃气管道与附件的材质应根据管道的使用条件确定，其性能应符合国家现行相关标准的规定。 （6）钢质燃气管道和钢质附属设备应根据环境条件和管道的重要程度采取腐蚀控制措施。 （7）当高层建筑内使用燃气作为燃料时，应采用管道供气。 （8）在管道安装结束后，应进行管道吹扫、强度试验和严密性试验，并应符合国家现行标准的规定。 1.2输配管道 （1）燃气管道与建（构）筑物及其他管道之间应保持一定的距离，并应符合国家有关标准的规定。液态液化石油气管道不得穿越居住

区。 （2）地下燃气管道不得从建筑物和地上大型构筑物的下面穿越，但架空的建筑物和大型构筑物除外。 （3）地下燃气管道应根据冻土层、路面荷载和道路结构层确定其埋设深度。当埋设深度不能满足技术要求时，应采取有效的安全防护措施。 （4）当燃气管道架空敷设时，应采取防止车辆冲撞等外力损害的有效防护措施。 （5）当地下燃气管道穿过排水管沟、热力管沟、电缆沟、联合地沟、隧道及其他沟槽时，应采取防止燃气泄露到沟槽中的措施。 （6）当燃气管道穿越铁路、公路、河流和城镇组要干道时，应采取不影响交通、水利设施和保证燃气管道安全的防护措施。 （7）在设计压力大于或等于0.01MPa的燃气管道上，应根据检修和事故处置的要求设置分段阀门。 （8）在燃气管道的建设和维护过程中，应保证施工人员及其周边环境的安全。 （9）对停用或废弃的燃气管道应采取有效措施，保障其安全性。（10）新建的下列燃气管道必须采用外防腐层辅以阴极保护系统的腐蚀控制措施： （a）设计压力大于0.4MPa的燃气管道； （b）公称直径大于或等于100mm,且设计压力大于或等于0.01MPa 的燃气管道。

燃气用气量和计算流量、燃气管道水力计算及附录

12.3燃气用气量和计算流量 12.3.1燃气用气量 民用建筑燃气用气量包括：居民生活用气量、商业用气量、采暖及通风空调用气量。 1用户的燃气用气量，应考虑燃气规划发展量，根据当地的用气量指标确定。 2居民生活和商业的用气量指标，应根据当地居民生活和商业用气量的统计数据分析确定。当缺乏实际统计资料时，结合当地情况参考选用附录D中附表D.1-1、附表D.1-2、附表D.1-3、附表D.1-4数据。 3采暖用气量，可根据当地建筑物耗热量指标确定（方案和初步设计阶段也可按附录D中附表D.1-5中数据估算）。 4通风空调用气量，取冬季热负荷与夏季冷负荷中的大值确定（方案和初步设计阶段也可按附录D中附表D.1-6中数据估算）。 5居住小区集中供应热水用气量，参照《建筑给水排水设计规范》GB50015中的耗热量计算。 12.3.2燃气计算流量 1燃气管道的计算流量，应为小时最大用气量。 2居民生活和商业用户 1）已知各用气设备的额定流量和台数等资料时，小时计算流量按以下方法确定：

①居民生活用燃气计算流量： Q h=∑kNQ n(12.3.2-1) 式中Q h——居民用户燃气计算流量（m3/h）; k——用气设备同时工作系数，可参照附录E中附表E.1-1、附表E.1-2的数据； N——同种设备数目； Q n——单台用气设备的额定流量（m3/h）。 ②商业用户（包括宾馆、饭店、餐馆、医院、食堂等）的燃气计算流量，一般按所有用气设备的额定流量并根据设备的实际使用情况确定。 2）当缺乏用气设备资料时，可按以下方法估算燃气小时计算流量（0℃，101325Pa，以下同）： Q hl=（1/n）Q a (12.3.2-2) n=(365×24)/K m K d K h (12.3.2-3) 式中Q hl——燃气小时计算流量（m3/h）； Q a——年燃气用量（m3/a）； n ——年燃气最大负荷利用小时数（h）; K m——月高峰系数，计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比； K d——日高峰系数，计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比；

城镇燃气管道计算

城镇燃气管道计算 目录 低压燃气管道采用什么水力计算公式？ 高、次高、中压燃气管道采用什么水力计算公式？ 城镇燃气管道水力计算中摩擦阻力系数久如何计算？ 城镇燃气管道的局部阻力如何计算？ 城镇燃气管网与分配管道流量如何计算？ 城镇燃气环状管网的计算步骤如何？ 城镇燃气管网计算采用什么计算机软件？ 城镇燃气高压管道的壁厚如何计算？ 城镇燃气高压管道的强度设计系数F 应如何确定？ 城镇燃气高压管道穿越铁路、公路和人员集中场所以及门站、储配站、调压站内管道强度设计系数F 应如何确定？ 高压燃气管道焊接支管连接口的补强应符合哪些规定？ 高压燃气管道附件的设计和选用应符合哪些规定？

低压燃气管道采用什么水力计算公式？ 低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失按下式计算： 2750 6.2610v q P T L d T λρ?=? ( 4.1.36 ) 式中 △P － 燃气管道摩擦阻力损失，Pa ； λ― 燃气管道摩擦阻力系数； L ― 燃气管道的计算长度，m ； q v － 燃气管道的计算流量，ｍ3／h ； d ― 管道内径，mm ； ρ― 燃气的密度，kg/m 3； T ― 设计中所采用的燃气温度，K ； T 0 －273．15 , K 。 高、次高、中压燃气管道采用什么水力计算公式？ 高、次高、中压燃气管道水力计算公式如下： 222101250 1.2710v q P P T Z L d T λρ-=? ( 4.1.37 ) 式中 Pl ― 燃气管道起点压力，绝压KPa ； P2 ― 燃气管道终点压力，绝压KPa ； Z ― 压缩系数，当燃气压力＜l.2MPa ( G ）时z 取l ； L ― 燃气管道计算长度，km ； λ ― 燃气管道摩擦阻力系数。 城镇燃气管道水力计算中摩擦阻力系数久如何计算？ 燃气管道的摩擦阻力系数λ可按柯列勃洛克（F.Colebrook ）公式计算。 2lg 3.7K d ?= ? ( 4.1.38 ) 式中 lg ― 常用对数； K ― 管壁内表面的当量绝对粗糙度，其大小与管道材质、制管工艺、施工焊接情况、燃气质量、管材存放年限和条件等因素有关。一般采用旧钢管的K 值。当输送天然气与气态液化石油气时取0.1mm ，输送人工燃气时取0.15； Re ― 雷诺数。 城镇燃气管道的局部阻力如何计算？ 由于管道摩擦阻力系数λ是反映燃气沿着管道长度方向流的阻力系数。在燃气管道压力损失计算中，尚需考虑流体在流经管道扩大、缩小、弯头、三通及阀门等配件的局部阻力损失。局部阻力可按下式计算：

燃气管道水力计算

燃气管道水力计算 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

1．高压、中压燃气管道水力计算公式： 式中：P 1 —燃气管道起点的压力（绝对压力，kPa）； P 2 —燃气管道终点的压力（绝对压力，kPa）； Q —燃气管道的计算流量（m3/h）； L —燃气管道的计算长度（km）； d —管道内径（mm）； ρ—燃气的密度（kg/m3）；标准状态下天然气的密度一般取0.716 kg/m3。 Ｚ—压缩因子，燃气压力小于1.2MPa（表压）时取1； Ｔ—设计中所采用的燃气温度（K）； Ｔ — 273.15（K）。 λ—燃气管道的摩擦阻力系数； 其中燃气管道的摩擦阻力系数λ的计算公式： K —管道内表面的当量绝对粗糙度（mm）；对于钢管，输送天然气和液化石油气时取0.1mm，输送人工煤气时取0.15mm。 R e —雷诺数（无量纲）。流体流动时的惯性力Fg和粘性 力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。层流状态，R e 2100；临界状态，R e =2100～3500；紊流状态，R e >3500。 在该公式中，燃气管道起点的压力 1 P，燃气管道的计算长度L，燃气密度ρ，燃气温度T，压缩因子Z为已知量，燃气管道终点的压力2 P，燃气管道的计算流量Q，燃气管道内径d为参量，知道其中任意两个，都可计算其中一个未知量。

如燃气管道终点的压力 P的计算公式为： 2 某DN100中压输气管道长0.19km，起点压力0.3MPa，最大流量1060 m3/h，输气温度为20℃,应用此公式计算，管道末端压力 P=0.29MPa。 2 2．低压燃气管道水力计算公式： 式中：P —燃气管道的摩擦阻力损失（Pa）； Q —燃气管道的计算流量（m3/h）； L —燃气管道的计算长度（km）； λ—燃气管道的摩擦阻力系数； d —管道内径（mm）； ρ—燃气的密度（kg/m3）； Ｚ—压缩因子，燃气压力小于1.2MPa（表压）时取1； Ｔ—设计中所采用的燃气温度（K）； — 273.15（K）。 Ｔ

城镇燃气用不锈钢管道相关国家规范的要求

《城镇燃气技术规范》ＧB5０４９4—2０09 6.1.2燃气管道得设计使用年限不应小于6燃气管道与调压设施?6．1一般规定? 30年。 《城镇燃气设计规范》 GB5０028—2０0６ 第10章燃气得应用 1０。2.3 室内燃气管道宜选用钢管，也可选用铜管、不锈钢管、铝塑复合管与连接用软管，并应分别符合第10.2．４～1０.２。8条得规定. 10.２．6 室内燃气管道选用不锈钢管时应符合下列规定： 1 薄壁不锈钢管: 1)薄壁不锈钢管得壁厚不得小于0。６mｍ(DN１5及以上），其质量应符合现行国家标准《流体输送用不锈钢焊接钢管》GＢ/T 12７7１得规定； 2）薄壁不锈钢管得连接方式，应采用承插氩弧焊式管件连接或卡套式管件机械连接，并宜优先选用承插氩弧焊式管件连接。承插氩弧焊式管件与卡套式管件应符合有关标准得规定. ＧB500２8第37８页10、2、6对不锈钢管规定得要求，管道得连接方式一般可以分为以下六大类:螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、粘接连接、机械连接（如胀接、压接、卡压、卡套等）。 10.２．12 室内燃气管道得阻力损失，可按本规范第6．2．５条与第6。2．6条得规定计算。 室内燃气管道得局部阻力损失宜按实际情况计算。 １0。2。２9 燃气水平干管与高层建筑立管应考虑工作环境温度下得极限变形,当自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器;补偿器宜采用Ⅱ形或波纹管形，不得采用填料型。 3 薄壁不锈钢管与不锈钢波纹管必须有防外部损坏得保护措施。 《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》CJJ９４-2０09 2 术语 2、0、1 城镇燃气室内工程ｉndoｏr gas engineeｒing 指城镇居民、商业与工业企业用户内部得燃气工程系统,含引入管到各用户燃具与用气设备之间得燃气管道（包括室内燃气道及室外燃气管道)、燃具、用气设备及设施。 2、0、２室内燃气管道inｔernal gas piｐe 从用户引入管总阀门到各用户燃具与用气设备之间得燃气管道。 2、0、3 引入管 service pipｅ 室外配气支管与用户室内燃气进口管总阀门（当无总阀门时，指距室内地面1、Om高处)之间得管道。含沿外墙敷设得燃气管道。配气支管指最靠近燃气用户得室外燃气配气管道。 4 室内燃气管道安装及检验 ４、1 一般规定 4、1、5 燃气管道穿过建筑物基础、墙与楼板所设套管得管径不宜小于表4、1、５得规定；高层建筑引入管穿越建筑物基础时,其套管管径应符合设计文件得规定. 表４、1、5 燃气管道得套管公称尺寸

城市中低压燃气管网水力计算软件的开发

城市中低压燃气管网水力计算软件的开发 【摘要】以AutoCAD为平台，采用AutoCADObjectARX的二次开发技术实现对燃气管网水力计算图的数据自动化处理，包括建立管网节点和管段信息的拓扑关系、读取Excel表中的管网数据并显示到图中，以获得管网的可视化；采用C#语言，编制了中低压燃气管网水力计算软件。 【关键词】AutoCADObjectARX;水力计算软件 前言 随着天然气在城市燃气的大力推广应用，城市燃气管网的规模越来越大，在进行规划、设计和管网运行时，水力计算需要处理的数据越来越多。准确、快速地生成水力计算图，实现水力计算与管网AutoCAD图形的无缝结合成为提高燃气管网水力计算效率的重要途径[1-4]。为准确、快速的生成水力计算图及进行水力计算，本文开发了城市中低压燃气管网水力计算软件GASNET。软件包含了两个模块，以AutoCAD为平台开发的ARX模块和采用C#语言开发的水力计算模块。 1 燃气管网图的ObjectARX二次开发 本文采用ObjectARX技术针对AutoCAD进行二次开发，目的是开发一个ARX模块，当AutoCAD载入该模块后，仅需人工输入管网图上所有节点的节点号，即可实现对燃气管网图的数据自动化处理。 ObjectARX是AutoDesk公司针对AutoCAD平台上的二次开发而推出的一个开发软件包，能真正快速的访问AutoCAD图形数据库。使用ObjectARX编程的函数的执行速度可以大大提高。（1）管网节点数据的处理 ARX模块功能需求：对于水力计算图中的管网节点，一般有三个信息需要在图中显示：节点号、节点流量和节点压力。将这些节点信息保存在一个Excel表中，通过ARX模块可把Excel 表中的节点信息显示到管网图中相应的节点上。 算法：打开管网图后，运行MLeader命令对管网图上的节点进行标识，添加相应的节点号。提取管网图中每个节点的节点号，判断是否有重复的节点号，如有，则报错，提醒操作人员修改；如无，则读取Excel表中的节点信息，并依次绘制到管网图中的相应节点上。 （2）管网管段数据的处理 ARX模块功能需求：对于水力计算图中的管网管段，一般有6个信息需要在图中显示：管段号、管材、管径、管段长度、管段流量和管段压力降。将这些信息保存在Excel表中，通过ARX模块可把Excel表中的管段信息显示到图中相应的管段上。 算法：为方便管段数据的处理，ARX模块要为图中所有的节点和管段建立拓扑关系。①找到图中所有的节点和管段，为每个节点找到与其相连接的管段，并保存信息；②为每个管段找到与其连接的管段，并保存信息；③给定任意两个节点，查找其相连的路径，如果此路径上的管段路线上还有其他的节点，则这两个节点之间定义为没有相连管段；否则，此路径上的管段定义为相连管段。 ARX模块可实现的功能：遍历管网图中所有节点，找出所有节点之间的相连管段并编制管段号；记录连接管段的两个节点号和自动测量管段长度；将管网的管段号、管段长度、管段起点号及管段终点号等数据保存到Excel表中，以备水力计算软件调用；将水力计算软件生成的Excel表中的数据绘制到管网图的相应管段上，以生成水力计算图。