小区燃气毕业设计计算说明书

安徽建筑工业学院建筑环境与热能工程系安徽建筑工业学院环境与能源工程学院毕 业 设 计 (论 文)专 业： 08建筑环境与设备工程 班 级： (2)班 姓 名： 周 东 飞 学 号： 08203020233 课 题： 肥西县金云国际小区燃气管道工程设计 指导教师： 王造奇 2012年 6 月 10 日摘要本工程为肥西县云谷路金云国际小区天燃气管道设计。根据小区规模和布局,合理规范设地设计管线，使施工便利性和经济性最大化。本设计的主要内容还包括：气源性质计算，庭院燃气管网和室内燃气管道的水力计算，施工图设计，管道的选材、施工、防腐和验收等。关键词：庭院燃气管道 室内燃气管道 水力计算 施工图设计AbstractThis engineering is FeiXi Jin Yun International district gas pipeline design. According to Residential quarters size and layout , Reasonable standard set design of pipeline . The construction convenience and the efficiency maximization.The design of the main content includes: air properties calculation, the courtyard gas network and indoor gas pipeline hydraulic calculation and pipe materials, construction, anti-corrosion and acceptance, etc.Key words：Courtyard gas pipeline Indoor gas pipeline Hydraulic calculation Construction documents design目录第1章 绪论1第2章 设计基础资料12.1设计依据12.2工程概况1第3章 气源性质计算23.1天然气组分23.2气源性质计算23.2.1平均分子量计算23.2.2平均密度和相对密度计算33.2.3 动力粘度和运动粘度计算43.2.4低热值计算53.2.5 爆炸极限计算5第4章 庭院燃气管网的布置74.1 调压柜的选择和选型74.1.1 调压柜的选着74.1.2 小区楼栋情况表74.1.3 小区总用气量的计算84.1.4 调压器的选择-94.1.5 调压装置的设置要求-94.2庭院燃气管网布置104.2.1 布线的依据和要求104.2.2 庭院管网的平面布置图124.3庭院管道管材的选择154.3.1 管材的选择154.3.1 PE管系列选择16第5章 庭院管网水力计算175.1 中压管段的水力计算175.2庭院低压管段水力计算195.2.1庭院管网干管水力计算215.2.2庭院管网支管水力计算23第6章 室内燃气管道布置与水力计算266.1 管材、管件选择要求266.2燃气引入管敷设位置确定276.3架空管的敷设要求286.4 室内燃气管道水力计算306.4.1室内然气管道的计算步骤306.4.2室内燃气管道水力计算31第7章 管道的施工与验收427.1 各类管材管件的技术要求427.2 PE管的敷设与连接427.2.1 燃气用PE管道施工要求427.2.2 PE管焊接437.3 镀锌钢管连接447.4管沟开挖、回填447.4.1 开挖447.4.2 回填447.5阀门的选择与安装477.6管道防腐487.7管道的吹扫487.8强度试验497.9严密性试验497.10 工程验收50致谢51参考文献51附录一：英文原文52附录二：中文译文58附录三：论文综述62附录四：图纸目录70第1章 绪论在我国天然气事业有很好的发展前景，天然气作为优质的有燃料型能源，在优化我国能源消费结构、平衡我国能源分布不均衡，改善生存环境、控制有害气体排放方面将及其重要的作用。城市燃气作为城市基础设施的重要组成部分，不仅关系到人民的生活质量、城市自然环境和经济利益，而且已日益成为国民经济中具有先导性、环保性的基础产业，并已成为我国目前重点扶植和鼓励的产业。伴随着我国能源结构的调整，特别是西气东输，川气东送等一批国家重点天然气工程的相继建成投产和开工建设，为城市燃气的大发展提供前所未有的机遇。在管道气丰富的城市，各类新建小区必然配套天然气管道，为了满足用户的使用要求和安全要求，合理规范的设计小区燃气管网的重要性就尤为突出。本设计便是基于规范要求，合理布置小区庭院和室内燃气管网，通过计算来选择经济有效的方案，并完成施工验收。第2章 设计基础资料2.1设计依据1. 城镇燃气设计规范 （GB50028-2006）2. 燃气工程设计手册 北京（严铭卿）（中国建筑工业出版社）3. 燃气供应工程（张爱凤）（合肥工业大学出版社）4. 城镇燃气输配工程施工及验收规范 （CJJ33-2005）5. 城镇燃气输配工程施工工艺标准 （CJYT QB001-2006）6. 聚乙烯燃气管道工程技术规范 （CJJ63-2004）2.2工程概况（1）本设计为肥西县金寨云谷路金云国际小区庭院及室内燃气管网设计，小区内包括9栋住宅楼，其中多层住宅楼5栋，26F高层住宅1栋，27F高层住宅1栋，28F高层住宅2栋，居民用户共计794户，每户按安装一台双眼灶（0.8m3/h）和一台快速热水器（1.7m3/h）的使用流量来设计。第3章 气源性质计算3.1天然气组分 1、小区气源压力大约为为0.4Mpa，气源参数见表3-1 表3-1 CH4C2H6C3H8C3H6CO2N291.35.52.00.30.500.40 2、天然气各组分在标准状态下基本性质参数见下表3.1-1 表3-2组 分甲烷乙烷丙烷丙烯二氧化碳氮气含量（%）91.35.520.30.50.4分子量16.04330.0744.0942.08144.009828.0134摩尔容积（m3/kmol）22.36222.18721.93621.9922.260122.403密度（kg/m3）0.71741.35532.01021.91361.97711.2504动力粘度106(Pas)10.3958.67.5027.64914.02316.671运动粘度106(m2/s）14.56.413.813.997.0913.3低热值(MJ/m3）35.09264.39793.2487.66700临界温度（K）191.05305.45368.85364.75304.2126.2临界压(Mpa）4.64074.88394.39754.76237.38663.3944爆炸下限（%）52.92.12爆炸上限（%）15139.511.73.2气源性质计算 燃气是由多种可燃与不可燃成分组成的混合物，主要是碳氢化合物、氢气、一氧化碳等可燃成分和二氧化碳、氮气、氧气、硫化氢、水汽、微量的惰性气体氦气等不可燃成分组成。燃气是由互不发生化学反应的多种单一组分气体混合而成。它的平均性质参数可由单一组分气体的性质按混合法则求得，具体计算过程如下述。3.2.1平均分子量计算混合气体不能用一个化学分子式表示，因而没有真正的分子量，所谓混合气体的平均分子量是各组分气体的折合分子量，它取决于组成气体的种类和成分。平均分子量的计算是其余各性质参数计算的基础，计算公式如下：M=（yi Mi）式中：M -混合气体平均分子量yi-各单一气体容积成分（%）Mi-各单一气体分子量M= （yiMi） =（91.316.04+5.530.07+244.09+0.342.081 +0.544.0098+0.428.0134） =17.643.2.2平均密度和相对密度计算1）平均密度：单位体积燃气所具有的质量。 =（yii ）式中： yi-各单一气体容积成分（%） i-标准状态下各单一气体密度（kg/m3）=（yii ） = （91.30.7174 + 5.51.3553 + 22.0102+ 0.31.9136+ 0.51.9991+0.41.2054）= 0.79 kg/m32）相对密度：气体的密度与相同状态的空气密度的比值 S= 式中：-混合气体的平均密度(kg/m3) 1.293-标准状态下空气的密度(kg/m3) S=0.789583/1.293=0.61通过相对密度的计算,发现该燃气的密度比同状态下的空气密度小，这样在室内立管的水力计算时就会产生附加压头；另外在调压柜的放散管的设置上也运用了这一原理。3.2.3 动力粘度和运动粘度计算由于水力计算的需要,我们要计算气源的运动粘度，下面先计算动力粘度。混合气体的动力粘度可以近似地按下式计算：= 其中混合气体的质量成分按下列式计算： gi= 100=%求得： g CH4 =（91.316.043）/1764.125100%=83.03% gC2H6 =（5.530.07）/1764.125100%=9.37%gC3H8 =（244.09）/1764.125100%=5.00%gC3H6=（0.342.081）/1764.125100%=0.72%gN2 =（0.528.0134）/1764.125100%=0.64%gCO2 =（0.544.01）/1764.125100%=1.25%所以：=10.0410-6Pas混合气体的运动粘度可按下列式计算：= =12.7110-6 m2/s3.2.4低热值计算燃气的热值是指单位数量的燃气完全燃烧时放出的全部热量，单位为kJ/m3；燃气的热值分为高热值和低热值。高热值是指单位数量的燃气完全燃烧后，燃烧产物与周围环境恢复到燃烧前的原始温度，燃烧产物中的水蒸气凝结成同温度的水后所放出的全部热量；低热值则是指在上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸汽状态存在时所获得全部热量。在实际燃烧中，烟气排放温度均比水蒸气凝结温度高得多，水蒸气并没有凝结为水，而是随烟气一起排入大气，水蒸气的凝结热得不到利用，故工程计算中，一般采用低热值为计算依据。混合气体的低位热值计算可按下列式H = (yiHi)式中： H-混合气体的低位热值 yi-各单一气体的容积成分 Hi-各单一气体的低位热值（Mj/Nm）H = (91.335.9025.564.397293.240.387.667) =37.71 MJ/Nm3.2.5 爆炸极限计算因为燃气是易燃爆性物,爆炸极限至关重要.所以我们要对气源的爆炸极限精确计算。爆炸下限：可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量。爆炸上限：当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量。可按下式计算这种燃气的爆炸极限（公式见参考文献【3】中式1-51） 惰性气体与可燃气体组合如下：yCH4+yCO2=(91.3.3+0.5)%=91.8% 由文献【3】中图1-10查得在上述混合比时的爆炸极限为：5.0%16.0%；yC3H8+yN2=(2+0.4)%=2.4% 由文献【3】中图1-11查得在上述混合比时的爆炸极限为：2.9%11.0%；另外由表3.1-1可查得：乙烷的爆炸极限为2.9%-13%；丙烯的爆炸极限为2.0%-11.7%；所以: Ll=Lh=计算结果见表3.2-1 表3-3平均密度（kg/m3） 0.79相对密度S（kg/m3）0.61平均分子量M17.6低位发热值H(MJ/m3）37.71动力粘度(Pa/s)10.0410-6运动粘度(m2/s)12.7110-6爆炸极限L（%）4.71-15.61第4章 庭院燃气管网的布置4.1 小区调压柜的选择和选型调压柜包括调压装置及调压室的建筑物或构建物等，承担用气压力的调节。是城市燃气管网系统中调压和稳定管网压力的设施。通常有调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、监视装置及测量仪表等组成。4.1.1调压柜的选址调压柜的选址:原则上调压柜的选址要设定在燃气负荷中心或接近大型用户的地方，以减少大管径管段的长度，节约成本，并尽可能的避开小区的景观中心和娱乐休闲广场。由于气源位于云谷路上，故要从小区西侧引入气源。有三个入口可以引入气源，分别是云谷路上的北面次入口，中间的主入口，以及南面的次入口。由于主入口人流密集而且主入口对面是中心景观，考虑到小区的美观和居民的出入安全不宜从主入口引入气源，在主入口附近设置调压柜；最北面的次入口离气源中心太远不宜引入；南面的次入口附近有消防登高地故不能设置调压柜，所以要是从南面的次入口引入起源，中压管道要绕过2#楼，到2#北面的开阔地带，西面是3层的商业楼，空气流动顺畅调压柜放散臭气不影响居民生活且靠近起源中心，此处可以设置调压柜。综合考虑从南面的次入口引入气源，在2#楼北面设置调压柜。4.1.2 小区楼栋情况统计表具体楼栋情况统计见表4-1） 表4-1肥西县云谷路金云国际小区楼栋情况统计表楼号层数户型户数备注1#6FA户型362#26FD户型981-3层商业（部分）3#6FB户型364#27FE户型1461-2层商业3层部分商业5#6FB户型366#28FE户型1561-2层商业3层部分商业7#6FB户型368#6FC户型369#28FD户型361-3层商业（部分）总计总计9幢楼，共计794户，其中高层614户，多层180户4.1.3用气量计算本设计的用气量均为居民生活用气量，商业用气仅做中压预留。该小区共有794户，每户用气量指标均按一台双眼灶具和一台燃气热水器计算，双眼灶具的额定流量为0.8Nm/h，燃气热水器的额定流量为1.7Nm/h。小区燃气管道的计算流量：由于居民住宅使用燃气的数量和时间变化较大，所以小区燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额度用气量和同时工作系数K0来确定。用同时工作系数法求管道的计算流量的公式如下： Q=KtK0QnN 公式（4-1）式中 Q-小区燃气管道的计算流量（Nm/h） Kt-不同类型用户的同时工作系数，当资料缺乏时，可取为1 K0-相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数 N-相同燃具或相同组合燃具数 Q0-相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm/h） 注：当K0没有直接对应可查的值时采用插入法计算求得。燃气双眼灶热水器同时工作系数见下表4-2： (表4 -2) 同类型燃根据建筑燃气设计手册表2-13可查得居民生活用燃具的同时工作系数具数目N燃气双眼灶和快速热水器同类型燃具数目N燃气双眼灶和快速热水器11.00400.1820.56500.17830.44600.17640.38700.17450.35800.17260.31900.17170.291000.1780.272000.1690.263000.15100.254000.14150.225000.138200.217000.134 小区的计算流量有公式4-1计算如下： =10.1332.5794 =264.005m/h调压柜包括调压装置及调压室的建筑物或构建物等，承担用气压力的调节。是城市燃气管网系统中调压和稳定管网压力的设施。通常有调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、监视装置及测量仪表等组成。4.1.4 调压器的选择进口压力影响所选调压器的类型和尺寸，气源压力不能保证百分之百无变化，所以调压器要能满足调压柜进口压力变化是需求；调压器的压力降，应根据调压器前燃气管道的最低压力与调压器后燃气管道的需要的压力之差值确定；为保证调压器在最佳状况下工作，调压器的计算流量，应按该调压器所承担的管网的管网计算流量的1.2倍来确定。在选择调压器时，应采用满足所需调节精度的调压装置。调节精度是以出口压力的稳压精度来衡量的，即调压器出口压力偏离额定值的偏差与额定出口压力的比值。4.1.5 调压器的选型本工程中气源压力变化范围为0.2- 0.4Mpa，小区管网的小时最大输送量为264.005 m/h,所以要选择的调压器的计算流量为：Q264.0051.2=316.81 m/h,根据上述要求，查相关设备样本可选用RTZ（直接作用式）系列燃气调压柜。考虑到小区内部分楼栋有商业户，为了后期的用气量增加，应稍微增大计算流量，查样本可取额定流量为450 m3/h的调压柜,具体参数见下表4-3。 表4-3调压器型号RTZ-31-80FQ关闭压力Pb1.25P2进口压力范围0.6MPa额定流量m3/h450出口压力范围1-50KPa进口管径DN80调压精度10%出口管径DN80箱体尺寸(mm) abc17008001700 RTZ系列燃气调压柜是将天然气的过滤、调压、计量、安全控制等设备集合一体的装置；FQ系列调压器采用模块化结构设计，信号管均为内置式，性能稳定、流量大、造价低、结构紧凑可在线维护，极为方便。广泛用于住宅小区、酒店、宾馆、工厂、学校等单位供气使用。主要特点有：1调压柜设置有1+1旁通，用于对调压柜维修等异常情况时保障用户正常用气。 2调压柜主要部件有：调压器、超压切断装置、流量计、控制仪表等 3调压柜配有高精度过滤器，过滤精度达10m，差压表可反映滤芯肮脏的程度，用户可及时更换滤芯。 4调压器配备超高自动切断装置及安全放散装置，当系统调压失控时，它能自动切断气源，保证系统压力稳定和安全。 5 调压柜可供双路调压，手动和自动切换，以确保系统安全可靠地连续供气。4.1.5 调压装置的设置要求调压装置的设置，应符合下列要求：根据小区用气量和小区环境，本设计调压装置单独的落地式调压柜，设置在牢固的基础之上，柜底距离地坪高度设置在0.3米为宜。小区调压器入口为中压，根据规范：调压柜距离建筑物外墙面要大于4米，重要的公共建筑物要大于8米，城镇道路要大于1米，公共电力变配电柜要大于4米。调压柜四周应设护栏加以保护。本设计中小区调压柜距周围最近建筑的净距分别是13.8m，距最近道路的净距别是4.4mm。调压柜的设置还要符合规范的下列要求。1当输送干燃气时，无采暖的调压器的环境温度应能保证调压器的活动部件正常工作。本设计输送的是天然气，属于干燃气，合肥地区的气候属于夏热冬冷地区，查得合肥的常年温度足够保证调压器的部件正常工作，所以本小区的调压柜不设采暖装置。2本设计选择的调压柜体积V=1.71.70.8=2.32m大于1.5m，故应有爆炸泄压口，爆炸泄压口不应小于上盖或最大柜壁面积的50%(与较大者为准)。爆炸泄压口宜设在上盖上，通风口面积可包括在计算泄压口面积内。3由表3-3知该气源的相对密度=0.79 kg/m3大于0.75 kg/m3 ，应在柜体上、下各设1%柜底面积通风口； 4调压柜的设计，其噪音应符合现行的国家标准城市区域环境噪音标准GB3096的规定。另外其他详见附图-：调压柜及其护栏、基座制作及静电接地安装大样图。4.2庭院燃气管网布置小区燃气管网系统的布置既小区燃气管道的布线，是指小区管网系统在原则上选定之后，确定各管段的具体位置。燃气管道敷设宜沿小区道路敷设，一般敷设在人行便道或者绿化到内。4.2.1布线的依据和要求本小区庭院天然气管道均设计成埋地敷设，地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距要满足下表：表4-4地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距（m）项目地下燃气管道压力（MPa）低压0.01 中压 B0.2A0.4建筑物基础 0.7 1.0 1.5 给水管0.5 0.5 0.5 污水、雨水排水管1.0 1.2 1.2 电力电缆（含电车电缆） 直埋 0.5 0.5 0.5 在导管内 1.0 1.0 1.0 通信电缆 直埋 0.5 0.5 0.5 在导管内 1.0 1.0 1.0 其他燃气管道DN300mm 0.4 0.4 0.4 热力管 直埋 1.0 1.0 1.0 在管沟内（至外壁） 1.0 1.5 1.5 电杆（塔）的基础 35kV 1.0 1.0 1.0 35kV 2.0 2.0 2.0 通讯照明电杆（至电杆中心） 1.0 1.0 1.0 街树（至树中心） 0.75 0.75 0.75 地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间垂直净距要满足下表表4-5项目 地下燃气管道（当有套管时，以套管计） 给水管、排水管或其它燃气管道 0.15 热力管的管沟底（或顶） 0.15 电缆直埋 0.50 在导管内 0.15 在庭院燃气管道的布线时必须考虑到下列基本情况：1.管道中燃气的压力:本工程仅有中压和低压具体情况参见表4-4；2.中压管道和低压管道同沟敷设时水平距离至少要保持0.4米，垂直距离至少1.5米。3.庭院的地下其他管道的密集程度及布置情况，和燃气管道保持规范距离。4.庭院路面结构情况，以及交通干线的分布情况，管道走向应按小区规划道路布线，尽可能避免横穿小区主要道路；5与管道连接的用户数量及用气情况；线路上所遇到的障碍物情况；6管道在施工、运行和万一发生故障时，对小区的影响情况；7. 不得与非燃气管道或电缆同沟敷设；8管道跨越障碍物时可以采用架空敷设，注意防腐。9.不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越地下燃气管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应符合下列要求：1 埋设在车行道下时，不得小于0.9m；2 埋设在非机动车车道（含人行道）下时，不得小于0.6m；3 埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于0.3m； 注：当不能满足上述规定时，应采取行之有效的安全防护措施。4.2.2庭院管网的平面布置图 本次设计采用设置一台小区低压调压柜调压的方案，这样庭院管网的中压管道长度会减少，保障小区燃气管段事故时候，危险可控，而且低压管网布置也具有系统性。 首先如上文所说小区的气源是从小区西侧云谷路上的市政管线（De160埋地中压管道）接入，中压管从西南的次入口进入，然后在2#楼下的绿化带中平行其南面墙敷设，绕过2#楼的楼角和地下室安全出口与2#的西面基础敷设至小区已选定好的煤气调压站位置，经调压后再由埋地低压管道输送至每栋楼每单元的引入管位置。庭院管网布置简图如下，具体管线布置详见附图1-庭院燃气管道平面布置图。图4-1小区庭院燃气管道平面布置简图有关上图中布线情况的几点说明1.中压引入管沿小区2#楼东南面墙布置，部分中压管段要与调压后的低压管道同沟敷设，两管道的水平间距为0.5m，其中有中低压段管交叉敷设时，两管段垂直净距管要大于0.15米。中压管段埋深（管顶至路面的覆土深度）要不小于1.2m，如达不到要求，需加套管；2.2# 高层北面有自行车地下车库，此处埋地管要绕过地下室出口，在满足规范中与建筑物外墙面和地下室出口间距要求的同时尽量简化管道敷设，故管线布置多加上两个90度弯头，以绕过车库路面，此外2#楼的管线由于距离调压柜较近，弯头增加了阻力，使得整个官网系统水力更接近平衡。3.9#最西南面的用户由于1、2层是物管用房，地上钢管要通过沿墙面架空敷设，所以这个单元的引入管管道敷设到商业楼西面墙下与9#楼南面墙相距2米处 。4.东面的多层楼栋分布很规则，所以在布线时的低压主管线在距3#、5#、7#西面墙基础1.5米处成直线敷设，通过90度弯头使主管网布置成横平竖直。本设计中压埋地管道距构筑物间距不小于2.0m，考虑到建筑物基础外伸的长度及楼前其他管线的间距，楼前埋地低压管距墙面间距大于2.0m，楼侧面埋地管道距侧面墙面间距定为1.5m，具体可根据实际情况进行调整，但必须保证符合规范要求。4.3庭院管道管材选择4.3.1 管材选择本工程是小区工程，管道内燃气压力为中压和低压，其可选用的管材范围很广泛，其中聚乙烯管由于市场供应量大，价格便宜，质轻、施工方便、使用寿命长而被广泛使用在天然气输送上。故本工程庭院埋地管材选择pe管。燃气管道选用的聚乙烯管道、管件应符合国家标准GB15558.1燃气用埋地聚乙烯管材 和GB15558.2燃气用埋地聚乙烯管件的规定，阀门执行燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统 第3部分：阀门 GB15558.3-2008的要求。PE管的主要优点体现在：(1) 耐化学腐蚀性好：PE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。聚乙烯是电的绝缘体，因此不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象；此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长。(2) 连接可靠：聚乙烯管道系统之间采用电热熔方式连接，接头的强度高于管道本体强度。(3) 可挠性好：PE管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物，在许多场合，管道的柔性能够减少管件用量并降低安装费用。(4) 耐老化，使用寿命长：含有2-2.5%的均匀分布的碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年，不会因遭受紫外线辐射而损害。(5) 多种全新的施工方式： PE管道具有多种施工技术，除了可以采用传统的开挖方式进行施工外，还可以采用多种全新的非开挖技术如顶管、定向钻孔、衬管、裂管等方式进行施工，这对于一些不允许开挖的场所，是唯一的选择，因此PE管道应用领域更为广泛。4.3.2 PE管系列选择 Pe管，即聚乙烯燃气管道分为SDR11和SDR17.6两个系列。其中SDR为公称外径与壁厚之比。SDR11系列宜用于输送人工煤气、天然气、气态液化石油气；SDR17.6系列宜用于输送天然气。表4-5为De160以下的管道选用SDR11系列PE80材质的聚乙烯管。 表4-5PE管规格外径SDR114bar重量De壁厚内径kg/m203.0 14.0 0.15 253.0 19.0 0.20 323.0 26.0 0.26 403.7 32.6 0.40 504.6 40.8 0.62 635.8 51.4 0.99 756.8 61.4 1.38 908.2 73.6 2.00 11010.0 90.0 2.98 12511.4 102.2 3.87 第5章 庭院管网水力计算 5.1庭院管网水力计算5.1.1 中压管段水力计算计算方法中压管段水力计算以调压柜为计算节点，根据调压柜所带户数来确定该管段的计算流量，然后由流量查天然气中压PE管水力计算图表来选择管径，修正压降，最后校核总的压降，是否满足要求。计算过程1）计算草图见下图；（图5.3-1 庭院中压管网水力计算简图）2）计算管段为AC，详细计算如下：AC管段：此段全长101m，共794户，每户额定流量为2.5 m3/h，其同时工作系数0.133，故该管段计算流量为Q=7840.1332.5=264 m3/h根据流量，选定管径为110mm，查水力计算图得比摩阻=0.275 Kpa2/m，故实际比摩阻=0.2750.79=0.217 Kpa2/m，故该段实际压力损失P2=1010.217=21.917 Kpa2计算结果详见表5 -1表5-1管段号户数每户额定流量m3/h同时工作系数流量m3/h管径mm实际比摩阻（Kpa2/m）管长m压降P2KPa2A-C7942.50.1332641100.21710121.9175.2 庭院低压水力计算庭院管网的水力计算，是根据允许压降和计算流量来确定各管段管径并计算出总压力降的过程，本设计中采用平均压降法，确定管径，并校核所选管径后的总压降是否符合允许压降。城镇燃气低压管道从调压站到最远燃具管道允许阻力损失，可按下算：Pd0.75Pn150 式中Pd-从调压站到最远燃具的管道允许阻力损失（Pa）； Pn-低压燃具的额定压力（Pa）。 注：Pd含室内燃气管道允许阻力损失。低压燃气管道压力数值表 （Pa） 表5 -2 燃气总类天然气燃气灶额定压力Pn2000燃气灶前最大压力Pmax3000燃气灶前最小压力Pmin1500调压站出口最大压力3150低压燃气管道总的计算压力降（包括室内和室外）1650上表只是给出了低压燃气管道总压力降，至于其在庭院管和室内管中的分配，根据技术经济分析比较后，列出的数值如下表所示，可供参考。低压燃气管道压力降分配参考表 （Pa） 表5-3 燃气种类及燃具额定压力总压力降多层建筑庭院室内天然气200013001000300在计算水力计算时，所得出的数据尽量符合上述要求。 下图是根据庭院燃气管道总平面布置图所简化的小区庭院水力计算草图。(图中以楼前引入管为节点)图5-1 金云国际小区庭院水力计算草图5.2.1庭院管网干管水力计算由上图可以看出，在次区域中，最不利环路为ABCDEFGHIJKKLMNO，计算最不利环路各管段的计算流量：燃气管道的用气量计算，是按所有燃气用具的额定好气量和同时工作系数来确定的，其计算式同公式4-1NO段中共计用户25户，查表得同时工作系数0.2， 额定流量2.5m3/h，故 Q=250.22.5=12.5 m3/hMN段中共计用户51户，查表得同时工作系数为0.178，额定流量为2.5m3/h， 故 Q=510.1782.5=22.695 m3/h最不利环路各管段计算流量如下表： 表5-4小区最不利环路各管段流量计算表管段号额度流量q（m3/h）用户数N（户）同时工作系数k计算流量（m3/h）O-N2.5250.212.5N-M2.5510.17822.695M-L2.5790.17233.79L-K2.51070.169345.288K-J2.51430.165759.238J-I2.52500.155096.875I-H2.52860.1514108.251H-G2.53390.1461123.820G-F2.53750.1425133.594F-E2.54780.13844165.436E-D2.55750.1365196.219D-C2.56110.13578207.404C-B2.56600.1348222.42B-A2.57940.1327263.412）、根据计允许压力降确定管径并计算实际阻力损失 a、最不利环路水力计算 庭院允许压力降由表5-3查得且考虑实际情况为1000pa，由图5 -1量得最不利环路总管长为239.5m，考虑局部阻力损失取10%，单位长度摩擦损失为： P/L=1000/（239.51.1）=4.18pa/m以最不利环路各管段为例，列出水力计算的过程如下：ON段中计算流量12.5 m3/h，为了利用水力计算图，要对密度进行修正，修正后的比摩阻为：（P/L）=4.18/0.79=5.29 pa/m由计算流量为12.5 m3/h，在比摩阻=5.15 pa/m附近查得d=32mm，比摩阻=10.53pa/m，对应实际密度下的比摩阻=10.530.79=8.32pa/m。该管段管长为0.5m，摩擦阻力损失=8.320.5=4.16 pa KJ管段中，计算流量为15.04 m3/h，在比摩阻=5.15pa/m附近查得d=40mm，比摩阻=7.96pa/m，对应实际密度下的比摩阻=7.960.79=6.29pa/m，该段管长为51.7m，故摩擦阻力损失=6.2951.7=325.22 pa其他管段计算过程同上述 计算结果见表5.3-4。最不利环路水力计算表 表5-5管段号户数流量m3/h管径mm实际比摩阻（pa/m）管长m压降PPaO-N2512.5630.862118.2N-M5122.695632.4817.543.30M-L7933.79634.9814.672.75L-K10745.288638.35617.5146.23K-J14359.238902.4223.657.08J-I25096.875905.7611.666.80I-H286108.251907.0025.9181H-G339123.820908.8914.7130.68G-F375133.5941103.8810.841.92F-E478165.4361105.5630.7173.88E-D575196.2191601.2815.319.61D-C611207.4041608.4417.324.45C-B660222.421601.5911.919.02B-A794263.411602.157.115.3总计总压降为1010 pa由上表计算结果，得出最不利环路压力降：P=1010.1pa根据计算，得出该最不利环路的总压力降1010.1pa1000pa，故不符合压力降要求。应对管径做相应调整，考虑到实际工程中，不宜过多的改变管径，这样会影响输气的平稳性，也加大工程量。所以对此最不利环路管径做如下调整，调整后的水力计算见表5.1.2-5。注：根据甲方燃气公司的有关要求，对楼前引入管做如下规定：高层楼前引入支管统一为De63；多层楼前引入支管统一为De32）最不利环路水力计算修正表 表5-6 管段号户数流量m3/h管径mm实际比摩阻（pa/m）管长m压降PPaO-N2512.5900.15213.3N-M5122.695900.4517.57.83M-L7933.79900.9014.613.13L-K10745.288901.517.526.33K-J14359.2381100.9323.621.83J-I25096.8751102.2011.625.5I-H286108.2511102.6725.969.24H-G339123.8201103.3914.749.81G-F375133.5941103.8810.841.86F-E478165.4361105.6630.7173.70E-D575196.2191107.6615.3117.219D-C611207.4041108.4517.3146.20C-B660222.421109.5711.9113.88B-A794263.4111012.937.293.1总计总压降为904.3pa根据计算得出该最不利环路的总压力降904.3pa1000pa，且相差不大故符合压力降要求。5.2.1庭院管网干管水力计算 支管的水力计算有两种方法：全压降法和等压降法。全压降法充分利用允许压力降，减少管径，提高设计经济性，但在管网发生故障时，由于干管压力变化而影响支管压力，特别是支管末端的压力偏低，而等压降法正好相反。鉴于以上两种方法的优缺点，本设计支管的水力计算将这两种方法相结合，即与最不利环路末端并联的支路采用全压降法计算，在离最不利环路较远处的并联支路可以采用等压降法，计算出压降后再与之校核，如与允许压降相差很大，可采取变径或节流等方法来平衡压降，这样可以充分平衡整个环路的压降，对于稳定管网气流及节约管径管材有很大作用。 以支路BE水力计算为例，计算草图如下： 图5-2 支路B-E水力计算草图 由于支管BE与离最不利末端较远，如采用全压降法：此支路干管BO并联，其允许压力降=908pa，该支路共计134户，这样的压降会造成此管段的管径很小，不利于输气的稳定。故采用等压降法较为合理。同干管的计算方法，用等压降法求得各管段的计算结果如下表5-7 表5-7管段号户数流量m3/h管径mm实际比摩阻（pa/m）管长m压降PPaEC4921.805632.453.8126.59DC8536.444636.42.514.64C-B13455.811902.112.126.5总计总压降为167.7pa由结果可知总压降远小于允许压力降908 pa，故根据实际情况和对高层引入管的要求，需对管径做相应调整，调整后的水力计算见表5-8。 表5-8管段号户数流量m3/h管径mm实际比摩阻（pa/m）管长m压降PPaEC4921.805632.3453.8126.59DC8536.444635.922.5014.68C-B13455.8116312.19121147.5总计总压降为289.03pa所以调整后的管径统一改为De63，P=289.03pa，在允许压力降范围内符合要求。同以上计算，调整后的其他支路的计算结果见下表。庭院其他主要支路水力计算表 表5-9管段号用户数N（户）同时工作系数k计算流量（m3/h）管径（mm）实际比摩阻（pa/m）管长（m）阻力损失（pa）KK1360.18416.56631.5338.558.3JJ21070.169345.29901.5153.580.40II1360.18416.56631.5037.856.7H-H2530.177823.56632.7045.5122.8GG1360.18416.56631.5341.562.53FF21030.169743.70901.4372.5103.6E1E2490.17822.1632.3718.844.5E1E3500.17822.25632.5737.596.3EE1970.16339.53906.8322.6154.38DD1360.18416.56631.3541.556.21D-1360.18416.56631.2642.557.5C1490.17821.81632.4323.256.3CC1490.17821.81632.4126.563.3综上，本设计庭院北区管网PE管管径分布为De110、De90、De63及De32这四种.第6章 室内燃气管道布置与水力计算本设计的楼栋燃气管道包括室外立管和室内管。 6.1 管材、管件选择要求1、 管材的选择室内管材本设计选择钢管。PE管材虽然有较多优点，由于聚乙烯管道刚性差，作明管易受碰撞破损，并且要是常年在空气中，容易老化，导致漏气，同时受大气中紫外线与氧气的影响，会加速老化，厨房的气温的变化及油烟或其他化学剂的侵蚀对聚乙烯管道也不利，作为易燃易爆的燃气输送管道，聚乙烯管材不是楼栋管材的最佳选择。所以本工程室内采用钢管。根据城镇燃气设计规范，对于不大于DN80的室内燃气管道应采用镀锌钢管；对于大于DN80的室内燃气管道宜采用无缝钢管。室内燃气管道使用的管道、管件