燃氣課程設計說明書.doc

（燃氣輸配課程）設計說明書某50萬人口城市中壓燃氣管網+一棟民用住宅供氣管網起止日期：2017年11月13日至2017年11月18日學生姓名班 級學 號成 績指導教師土木工程學院（部）2017年11月18日第一章 設計概述31.1 設計目的31.2 設計任務31.3 設計要求3第二章 設計基礎資料42.1 設計參數(shù)42.2 燃氣供應設計參數(shù)42.3燃氣管道允許壓降4第3章 儲氣罐容量的計算及選擇53.1 燃氣量的計算53.1.1 年用氣量的計算53.1.2 日用氣量的計算63.1.3 月用氣量的計算63.2 儲氣容積的計算6第4章 城市燃氣管網系統(tǒng)設計及計算84.1 城市燃氣管道的布線84.2 各環(huán)的單位長度途泄流量計算94.3 計算流量的確定94.4 城市燃氣管道水力計算104.3.2 校正流量104.3.3 零點漂移124.3.4 校核壓力降124.4 管道的布置134.4.1 中壓管道的敷設134.4.2 穿越工程13第五章 居民樓水力計算與管徑選擇145.1室內燃氣管道水力計算145.2 室內燃氣管道管徑選取15設計小結16附錄 室內燃氣管道水利計算表18第一章 設計概述1.1 設計目的本課程設計的目的旨在提高學生所學的理論知識解決實際問題的能力。通過課程設計了解工程設計的內容、方法和步驟，初步培養(yǎng)確定設計方案、設計計算、繪制圖紙、使用技術資料及編寫設計說明的能力。為畢業(yè)后從事該行業(yè)打下堅實基礎。1.2 設計任務城鎮(zhèn)中壓燃氣管網+一棟民用住宅供氣管網1.3 設計要求（1）設計中低壓管網（含管徑設計及附屬設施設計）（2）布置并設計調壓室（設備有規(guī)格型號）（3）系統(tǒng)圖一張。要求附出圖例、標出設備編號及管徑。A1或A2圖。（4）設備平面布置圖一張。要求繪出設備平面布置位置、以規(guī)定畫法繪制，標明設備編號并附設備明細表，設備定位尺寸要齊全清晰。平面布置圖中還應標明指北針。用A1或A2號圖。（5）設備布置剖視圖,設備材料明細表圖,設計與施工說明圖各一張。第二章 設計基礎資料2.1 設計參數(shù)管網壓力中壓B級，民用住宅供氣管網壓力為低壓。2.2 燃氣供應設計參數(shù)1.A類小區(qū)用氣0.1人/立方米，用氣指標：2600MJ/人年；2.B類小區(qū)用氣0.2人/立方米，用氣指標：2600MJ/人年；3.公共建筑用氣0.08人/立方米，用氣指標：2600MJ/人年；4.辦公樓用氣0.03人/立方米，用氣指標：2600MJ/人年；5.商業(yè)用氣0.3人/立方米，用氣指標：2600MJ/人年；6.每座工廠用氣1200立方米/小時；7.燃氣成分，CH4 90%，C2H6 3.5%，C3H81.3%，N2 3%，CO2 2.2%。2.3燃氣管道允許壓降管網壓力中壓B級，貯配站貯罐壓力1.6MPa。中壓管網供氣壓力0.35 MPa，允許壓降0.05MPa；低壓管網供氣允許壓降1050Pa，取1000Pa為允許壓降。第3章 儲氣罐容量的計算及選擇3.1 燃氣量的計算對該城鎮(zhèn)按街區(qū)如下圖分區(qū)：圖3-1 城鎮(zhèn)供氣分區(qū)3.1.1 年用氣量的計算區(qū)域用戶類型面積(m2)人口密度(人/m2)人口用氣指標（MJ/人a）用氣量（Nm3/a）小時用氣量類型比例商業(yè)用房0.750.32396.252600174137.24 99.19 B類小區(qū)0.250.1266.2519348.58 11.02 106502662.5193485.82 110.22 辦公樓108480.03325.4423649.96 13.47 公共建筑148440.081187.5286297.95 49.16 商業(yè)用房217860.36535.8474961.37 270.55 B類小區(qū)63190.1631.945920.64 26.16 6444714005.661017801.562579.77509083.1.2 日用氣量的計算日用氣量 Qd=QaKmKd/(365)=4350Nm3/d3.1.3 月用氣量的計算月用氣量 Qm=QaKm/(12)=110262Nm3/m3.2 儲氣容積的計算計算月最大日用氣量為4350Nm3/d，氣源在一日內連續(xù)均勻供氣。每小時用氣量與日用氣量的百分數(shù)如表所示：每小時用氣量占日用氣量的百分數(shù)時間（時）01122334455667788991010111112%1.90 1.51 1.40 2.05 1.58 2.91 4.12 5.08 5.18 5.21 6.32 6.42 時間（時）121313141415151616171718181919202021212222232324%4.90 4.81 4.75 4.75 5.82 7.60 6.16 4.57 4.48 3.25 2.77 2.46 表3-1儲氣容積計算表時間（時）燃氣供應量的累計值（%）用氣量（%）燃氣的儲存量（%）該小時內累計值12345014.171.901.902.27128.341.513.414.932312.501.404.817.693416.672.056.869.814520.841.588.4412.405625.002.9111.3513.656729.174.1215.4713.707833.345.0820.5512.798937.505.1825.7311.7791041.675.2130.9410.73101145.846.3237.268.58111250.006.4243.686.32時間（時）燃氣供應量的累計值（%）用氣量（%）燃氣的儲存量（%）該小時內累計值12345121354.17 4.90 48.58 5.59 131458.34 4.81 53.39 4.95 141562.50 4.75 58.14 4.36 151666.67 4.75 62.89 3.78 161770.84 5.82 68.71 2.13 171875.00 7.60 76.31 -1.31 181979.17 6.16 82.47 -3.30 192083.34 4.57 87.04 -3.70 202187.50 4.48 91.52 -4.02 212291.67 3.25 94.77 -3.10 222395.84 2.77 97.54 -1.70 2324100.00 2.46 100.00 0.00 表3-2 設每日起源供氣量為100，每小時平均供氣量為4.17。 表2-6中的第2項為從計算開始時算起的燃氣供應量累積值；第4項為從計算開始算起的用氣量累積值；第2項與第4項數(shù)值之差。即為該小時末燃氣的儲存量（儲氣設施中應有的氣量）。在第5項中找出最大和最小的數(shù)值，這兩個數(shù)值的絕對值相加為：13.70% + 4.02% = 17.72% 所需儲氣容積占日用氣量的17.72%，即4350Nm3/d*17.72%=770.82Nm3/d.第4章 城市燃氣管網系統(tǒng)設計及計算4.1 城市燃氣管道的布線綜合考慮該城鎮(zhèn)實際情況（城市性質、規(guī)模及城市地理條件；用戶類型、分布情況；已有城市燃氣設施情況；）及氣源情況（燃氣種類、供氣壓力、儲氣設施情況等）采用中壓B-低壓二級系統(tǒng)。沿城市道路布置燃氣管網，并與城市氣源相連。根據(jù)城市道路分布情況，設計了兩種方案，具體見下圖。圖4-1其中實線表示低壓管網，虛線表示中壓管網。兩方案中，工業(yè)用戶均采用中壓供氣，其管網設計相同，均由點1處供氣，點2處有一集中負荷。方案一：如圖，本方案中低壓環(huán)網共有3個環(huán)路，9個節(jié)點，設點2,5,9為零點，調壓站設在點4。工業(yè)用戶均采用中壓供氣，其中區(qū)域的兩座工廠作為集中負荷接入中壓環(huán)網。本方案有一條中壓管線敷設在城鎮(zhèn)中，但該設計保證了調壓站設置在負荷中心，這保證了各個環(huán)路管段供氣比較均勻。方案二：本方案設計與方案一類似，共有3個環(huán)路，9個節(jié)點，與前者不同，在點1而非城鎮(zhèn)中間的點四設置一個調壓站，設點9為零點。盡管該方案盡量避免了在城鎮(zhèn)內敷設中壓管網，但在實際計算中發(fā)現(xiàn)氣源點設置不合理，導致各管段流量極不平衡。綜合設計的合理性，初投資，運行維護費用和占地面積等因素，最終確定方案一。4.2 各環(huán)的單位長度途泄流量計算環(huán)號本環(huán)供氣量（Nm3/h）環(huán)周邊長（m）沿環(huán)周的單位長度途泄流量（Nm3/(mh)）I173.0528470.2043II114.2525730.1993III182.4605590.3264Q469.7654.3 計算流量的確定環(huán)號管段號管段長度單位長度途泄流量流量途泄流量0.55Q1轉輸流量計算流量I4-61580.404 63.785 35.082 81.956 117.038 6-71140.204 23.292 12.810 33.142 45.953 7-91580.210 33.142 18.228 0.000 18.228 4-31510.531 80.138 44.076 97.366 141.442 3-81140.210 23.913 13.152 31.674 44.826 8-91510.210 31.674 17.421 0.000 17.421 II1-51580.199 31.504 17.327 0.000 17.327 4-11280.526 67.302 37.016 80.791 117.807 4-61580.404 63.785 35.082 81.956 117.038 6-51280.199 25.522 14.037 0.000 14.037 III4-11280.506 64.776 35.627 80.791 116.418 1-21510.326 49.287 27.108 0.000 27.108 4-31510.531 80.138 44.076 97.366 141.442 3-21280.326 41.780 22.979 0.000 22.979 。4.4 城市燃氣管道水力計算環(huán)號管段初步計算管段號臨環(huán)號長度 L (m)管段流量 Q (Nm3/h)管徑 d (mm)單位壓力降p/L (Pa/m)管段壓力降p (Pa)p/QI4-6II158117.038 1001.44227.521.944 6-711445.953 800.96109.442.382 7-915818.228 501.44227.5212.482 4-3III151-141.442 1250.72-108.720.769 3-8114-44.826 800.896-102.1442.279 8-9151-17.421 501.312-198.11211.372 155.50431.227 31.95%II1-515817.327 501.32208.5612.037 4-1III128117.807 1001.456186.3681.582 4-6I158-117.038 1001.456-230.0481.966 6-5128-14.037 500.92-117.768.389 47.1223.973 12.69%III4-1II128-116.418 1001.44-184.321.583 1-2151-27.108 700.92-138.925.125 4-3I151141.442 1250.72108.720.769 3-212822.979 700.5671.683.119 -142.8410.596 -56.72%4.3.2 校正流量一次校正（接上表）：QQQ=Q+Q管段校正流量校正后管段流量 Qnp/L管段壓力降p-2.8456 0.1197 -2.7259 -1.8778 115.1604 1.44227.52-2.7259 43.2267 0.891.2-2.7259 15.5023 0.96151.68-10.0548 -151.4972 0.8-120.8-2.7259 -47.5518 1.04-118.56-2.7259 -20.1465 1.84-277.84-46.8-9.48%-1.1232 0.2750 -0.8481 -0.8481 16.4791 1.36214.88-8.1771 109.6303 1.28163.841.8778 -115.1604 1.28-202.24-0.8481 -14.8854 0.96-122.8853.614.28%7.7032 -0.3742 7.3289 8.1771 -108.2412 1.12-143.367.3289 -19.7790 0.48-72.4810.0548 151.4972 0.8120.87.3289 30.3078 0.96122.8827.8412.12%二次校正：QQQ=Q+Q管段校正流量校正后管段流量 Qnp/L管段壓力降p0.8640 -0.1213 0.7427 2.0272 117.1876 1.44227.520.7427 43.9694 0.92104.880.7427 16.2450 1.2189.62.4573 -149.0400 0.8-120.80.7427 -46.8090 1-1140.7427 -19.4038 1.76-265.7621.444.19%-1.2478 -0.0366 -1.2845 -1.2845 15.1947 1.08170.640.4301 110.0604 1.36174.08-2.0272 -117.1876 1.4-221.2-1.2845 -16.1699 1.2-153.6-30.08-8.36%-1.6166 -0.0979 -1.7145 -0.4301 -108.6713 1.28-163.84-1.7145 -21.4935 0.512-77.312-2.4573 149.0400 0.8120.8-1.7145 28.5933 0.92117.76-2.592-1.08%4.3.3 零點漂移經過校正流量的計算，使管網中的燃氣流量進行重新分配，因而零點的位置有所移動。管段7-9的計算流量由18.23Nm3/h減至16.25Nm3/h，因此零點向點7方向移動了L8mL7=18.23-16.250.550.210=17.14m管段1-5的計算流量由17.33Nm3/h減至15.19Nm3/h，因此零點向點1方向移動了L1mL1=17.33-15.190.550.200=19.45m管段1-2的計算流量由27.11Nm3/h減至21.49Nm3/h，因此零點向點1方向移動了L1mL1=27.11-21.490.550.326=31.34m4.3.4 校核壓力降校核從供氣點至零點的壓力降p4-6-7-9=250.272+115.368+208.56=574.2Pap4-6-5=243.32+168.96=412.28Pap4-3-2=132.88+129.536=262.416Pa此壓力降充分利用了計算壓力降的數(shù)值，在一定程度上說明了計算達到了經濟合理的。4.4 管道的布置4.4.1 中壓管道的敷設工業(yè)用戶均采用中壓供氣，中壓管網的計算是按環(huán)狀管網的計算方法進行計算的。計算表如下。環(huán)號管段號管段長度單位長度途泄流量流量附注途泄流量0.55Q1轉輸流量計算流量IV1-21591.9951 317.2201 174.4710 452.8865 627.3576 集中負荷預定由1-4管供應2-3681.9951 135.6664 74.6165 317.2201 391.8366 3-61591.9951 317.2201 174.4710 0.0000 174.4710 1-41511.9951 301.2593 165.6926 771.6583 937.3510 4-5681.9951 135.6664 74.6165 165.6926 240.3092 5-61511.9951 301.2593 165.6926 0.0000 165.6926 4.4.2 穿越工程詳見設計施工說明圖第五章 居民樓水力計算與管徑選擇5.1室內燃氣管道水力計算每家用戶安裝燃氣雙眼灶及燃氣熱水器各一臺，額定用氣量為2.35Nm3/h，雙眼灶額定用氣量為0.70 Nm3/h，熱水器額定用氣量為1.65 Nm3/h，天然氣密度為0.8Kg/Nm3 ，運動黏度為v=1510-6m2/s。由管道系統(tǒng)圖可知，此居民樓為四層兩戶式。根據(jù)系統(tǒng)圖，將各個管段按順序編號014，據(jù)（7-1）相同燃具或相同組合燃具的同時工作系數(shù)N 相同燃具或相同組合燃具數(shù)計算各管段的計算流量。根據(jù)系統(tǒng)圖確定各管段管段的長度，再根據(jù)根據(jù)計算流量預選各管段管徑。統(tǒng)計如下表:表7-1管段編號額定流量（Nm3/h)同時工作系數(shù)計算流量（Nm3/h)管段長度L1(m)管徑d(mm)010.7010.701.215122.3512.350.915232.3512.350.815342.3512.352.925454.700.562.632.9255611.750.354.114.4326718.800.275.080.6327821.150.265.502.2328923.500.255.8811.03214130.7010.701.21513122.3512.350.91512112.3512.350.81511102.3512.353251054.700.562.630.6255.2 室內燃氣管道管徑選取由公式計算，求出其當量長度L2，局部阻力系數(shù)聯(lián)合可確定各管段各管件局部阻力系數(shù)：實際計算長度：L=L1=L2確定計算流量和預選管徑后，通過水力計算圖表確定各管段的單位長度壓力降；得到單位長度壓力降后，由計算長度乘以單位長度壓力降算出各管段的壓力損失；計算各管段的附加壓頭，燃氣的附加壓頭可按公式附=g(1.293-0) （7-2） g9.8100.8算出各管段的實際壓力損失，為 （7-3）計算的所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下：壓力降的校核：對于天然氣計算壓力降一般不超過300pa，將總壓力實際壓力降與之比較，發(fā)現(xiàn)在允許范圍內，所以預選管徑即確定為實際管徑。設計小結這為期一周的課程設計已經到了尾聲，看著自己這一周的成果，心里還是頗有成就感的。在這一周的課程設計中，由起初的迷茫，找不到方向，不知所措，在到后來的找到方向，成功完成課程設計，在此過程中，來自于同學和老師的幫助起到了很大的作用，當然自己的堅持不懈也是重要因素。一個人的努力往往是不夠的，僅靠個人有時是不能達成或者說快速達成目標的，在此次課程設計中我深有體會。在進行管網水力計算時，校正計算花了很大功夫，然而真正消耗在其上的時間確實因為公式寫錯和查表中出現(xiàn)的失誤。發(fā)現(xiàn)這些問題的，正是同組共事的同學，是依靠他們的幫助與共同努力才及時發(fā)現(xiàn)并糾正了計算中的錯誤。這一次的課程設計時間比較緊，而要做的工作卻不少，同時有逢考試及復習任務，這讓本就有些挑戰(zhàn)的課程設計周更加緊張。在這一周中，我除了與設計的相關的學習，還有不少這之外的體會。在這一周剛開始時，我的電腦出現(xiàn)了故障，這極大地拖后了我的工作進度，使得時間變得更加緊迫，任務更加困難，也面臨了更多的挑戰(zhàn)與抉擇，讓我深刻理解了統(tǒng)籌兼顧和抓住主要矛盾的重要性以及在實踐中的應用。這次的課程設計，培養(yǎng)了我們許多的能力，我個人也是收獲良多。在起初設計的時候，常常因為計算上的失誤導致進度緩慢，有時甚至在使用Excel時出現(xiàn)了公式弄錯的問題，花了好長的時間才發(fā)現(xiàn)問題得以解決。設計過程中，耐心和細心是必不可少的，因為計算量比較大，甚至需要反復計算，所以缺少耐心以及細心是不可能完成的。此外，這次的課程設計，讓我明白熟練使用CAD的重要性，由于我對CAD的操作的不夠熟練，畫同樣的圖，往往要比別人畫更多時間。 這次的課程設計，暴露了我的許多