燃气输配设计说明书
长春市阳光小区燃气输配设计
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吉林建筑大学市政与环境工程学院
2015年7月
长春市阳光小区燃气输配设计
学生： ***
指导教师： ***
专业：建筑环境与能源应用专业
所在单位：市政与环境工程学院
答辩日期： 2015年 7 月 14日
目录
第1章绪论 (1)
第2章设计基础资料 (2)
2.1设计依据 (2)
2.2工程概况 (2)
第3章气源参数 (3)
3.1燃气参数 (3)
第4章庭院燃气管网的布置 (4)
4.1 调压柜的选择和选型 (4)
4.1.1 调压柜的选着 (4)
4.1.2 小区楼栋情况表 (4)
4.1.3 小区总用气量的计算 (5)
4.1.4 调压器的选择----------------------------------------------------------6
4.1.5 调压装置的设置要求-------------------------------------------------6
4.2庭院燃气管网布置 (8)
4.2.1 布线的依据和要求 (8)
4.2.2 庭院管网的平面布置图 (9)
4.3庭院管道管材的选择 (11)
4.3.1 管材的选择 (11)
4.3.2 PE管系列选择 (12)
第5章庭院管网水力计算 (13)
5.1庭院低压管段水力计算 (14)
5.1.1庭院管网干管水力计算 (14)
5.1.2庭院管网支管水力计算 (16)
第6章室内燃气管道布置与水力计算 (18)
6.1 管材、管件选择要求 (18)
6.2燃气引入管敷设位置确定 (19)
6.3架空管的敷设要求 (21)
6.4 室内燃气管道水力计算 (22)
6.4.1室内然气管道的计算步骤 (22)
6.4.2室内燃气管道水力计算 (23)
第7章管道的施工与验收 (26)
7.1 各类管材管件的技术要求 (26)
7.2 PE管的敷设与连接 (26)
7.2.1 燃气用PE管道施工要求 (26)
7.2.2 PE管焊接 (27)
7.3 镀锌钢管连接 (28)
7.4管沟开挖、回填 (28)
7.4.1 开挖 (28)
7.4.2 回填 (29)
7.5阀门的选择与安装 (30)
7.6管道防腐 (31)
7.7管道的吹扫 (31)
7.8强度试验 (32)
7.9严密性试验 (32)
7.10 工程验收 (33)
参考文献 (34)
附录： (35)
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）本设计为长春市博学路阳光小区庭院及室内燃气管网设计，小区内包括9栋住宅楼，其居民用户共计141户，每户按安装一台双眼灶（0.7m3/h）和一台快速热水器（1.7m3/h）的使用流量来设计。
第3章气源参数
3.1燃气参数
低压燃气管网计算压力降和室内燃气管道允许压力降（不含燃气表压降）取为：
燃气基本参数：
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3#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）
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141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0.7\Nm3/h，燃气热水器的额定流量为1.7Nm3/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K
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=K
t ∑K
Q
n
N 公式（4-1）
式中 Q-----小区燃气管道的计算流量（Nm3/h）
K
t
-----不同类型用户的同时工作系数，当资料缺乏时，可取为1
K
-----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
Q
------相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm3/h）
注：当K
没有直接对应可查的值时采用插入法计算求得。
小区的计算流量有公式4-1计算如下：
N Q K K Q n t h 0∑=
=1×0.166×2.4×141 =56.17m 3/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56.17 m 3/h,所以要选择的调压器的计算流量为：
Q ≥56.17×1.2=67.41 m 3/h,
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400 m 3/h 的调压柜,具体参数见下表4-3。
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10μm，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。
4.1.6 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=1.7×1.7×0.8=2.32m3大于1.5m3，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ρ=0.75kg/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：
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）表4-4
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
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3#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3#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。
第5章庭院管网水力计算
5.2 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：
△P
d ＝0.75P
n
＋150
式中△P
d
--从调压站到最远燃具的管道允许阻力损失
（Pa）；
P
n
--低压燃具的额定压力（Pa）。
注：△P
d
含室内燃气管道允许阻力损失。
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。
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 长春市博学路阳光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A—B—C—D—E—F—G—H—I —J—K—K—L—M，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4-1
M—L段中共计用户1户，查表得同时工作系数1，额定流量2.4m3/h，
故 Q=1×1×2.4=2.4 m3/h
L—K段中共计用户11户，查表得同时工作系数为0.25，额定流量为2.4m3/h，故 Q=11×0.25×2.4=6.6 m3/h
最不利环路各管段计算流量如下表：
2）、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274.2m，考虑局部阻力损失取10%，单位长度摩擦损失为：△P/L=1000/（274.2×1.1）=3.32pa/m
以最不利环路各管段为例，列出水力计算的过程如下：
M—L段中计算流量2.4m3/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）'=3.32/0.75=4.42 pa/m
由计算流量为2.4 m3/h，在比摩阻=4.42 pa/m附近查得d=20mm，对应实际密度下的比摩阻=4.42×0.75=3.32pa/m。该管段管长为13.99m，摩擦阻力损失=3.32×13.99=46.38 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
由上表计算结果，得出最不利环路压力降：
P=934.86pa
根据计算，得出该最不利环路的总压力降934.86 < 1000pa，故符合压力降要求。
5.2.2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。
由于支管B—E’与离最不利末端较远，如采用全压降法：此支路干管B—M 并联，其允许压力降=934.86pa，该支路共计40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