城镇燃气中压管网设计计算书

城镇燃气中压管网设计计算书（含节点流量与管径校核）工程名称滨河新区中压燃气管网工程文件编号RRQ-SJ-2026-008设计阶段施工图设计文件类型专业计算书设计压力中压A级（0.4MPa）编制单位城市燃气工程设计研究院编制：张工审核：李工批准：王总二〇二六年十月

1概述1.1工程概况本计算书为滨河新区中压燃气管网工程的水力计算专项文件。工程位于滨河新区规划居住片区内，气源自市政高压调压柜（设计出口压力0.4MPa，表压）引出，经新建中A级埋地聚乙烯燃气管道（PE100，SDR11）向各居民小区、商业餐饮街、工业用户及学校公建供气。工程供气范围覆盖居民用户3000户（每户按双眼灶＋快速热水器配置），商业餐饮用户15户，工业用户1家（加热炉），学校及公建用户3处。管网采用枝状布置，共设8个节点、7根计算管段，干线总长约3.50km。设计压力等级为中压A级（0.4MPa，表压），运行压力控制在0.25～0.36MPa。1.2设计依据本计算书的编制依据下列现行国家标准、行业标准及设计基础资料：[1]《城镇燃气设计规范》GB50028—2006（2020年版）；[2]《聚乙烯燃气管道工程技术标准》CJJ63—2018；[3]《埋地聚乙烯燃气管道工程设计、施工及验收规范》GB/T15558.3—2016；[4]《输气管道工程设计规范》GB50251—2015；[5]《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33—2005；[6]《天然气》GB17820—2018；[7]滨河新区总体规划（2021—2035）及本工程施工图设计委托书。1.3设计范围与内容本计算书涵盖中压管网的用气量计算、节点流量分配、管段计算流量确定、管径初选与水力校核、管道压力降复核、流速校核及安全核验等内容，为管材选型、阀门井布置及调压柜设置提供定量依据。2计算基础参数2.1燃气物性参数本工程输送介质为符合《天然气》GB17820—2018规定的二类天然气，其主要物性参数取值如下表所示。表2-1天然气物性与计算参数表序号参数名称符号单位取值备注1天然气密度（标准状态）ρ₀kg/m³0.71740℃、101.325kPa2天然气低热值H_lMJ/m³36.22二类气3设计燃气温度TK293.15取20℃4标准状态温度T₀K273.15规范取值5压缩因子Z—1.0压力＜1.2MPa表压6运动黏度νm²/s1.5×10⁻⁵常温天然气7PE管当量绝对粗糙度Kmm0.007PE100管内壁2.2压力级制与允许压降本工程中压管道设计压力为0.4MPa（表压），对应绝对压力P₁＝0.5MPa。根据各小区调压柜入口最小允许压力不低于0.1MPa（表压）的要求，管网末端绝对压力P₂不应小于0.2MPa。由此可得全程允许的压力平方差为：P2.3用气量指标与高峰系数居民生活用气定额取2500MJ/（户·a），商业与工业用气按用户申报额定流量计入。年最大负荷利用小时数n＝2000h，月高峰系数K_m＝1.20，日高峰系数K_d＝1.15，小时高峰系数K_h＝3.0。上述系数参照GB50028—2006第6.2.2条及同类城市实测数据取值。3燃气计算流量3.1居民生活与商业用户小时计算流量依据《城镇燃气设计规范》GB50028—2006第6.2.2条，居民生活和商业用户的燃气小时计算流量（0℃、101.325kPa）按下式计算：Q式中：Q_h——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、K_d、K_h——分别为月、日、小时高峰系数。3.2居民燃具同时工作系数法对于直接连接居民燃具的小区支管，因所接燃具种类与数量已知，按GB50028—2006第10.2.9条及附录F，采用燃具额定流量乘以同时工作系数K的方法计算。每户按一个双眼灶（额定流量0.9m³/h）加一个快速热水器（额定流量2.0m³/h）配置，户均额定流量q₀＝2.9m³/h。附录F给出的居民生活用燃具同时工作系数K节选如下表。表3-1居民生活用燃具同时工作系数K（摘自GB50028—2006附录F）燃具数目N（户）双眼灶K双眼灶＋快速热水器K燃具数目N（户）双眼灶K双眼灶＋快速热水器K11.0001.000400.390.18021.0000.560600.370.17630.8500.4401000.340.16050.6800.3502000.310.150100.5400.2505000.280.140200.4500.20010000.260.1303.3各用户计算流量将各居民小区户数代入q_h＝N·q₀·K，商业、工业及公建用户按申报额定流量叠加，得各节点计算流量如下表。表3-2各节点计算流量汇总表节点编号用户类型规模同时工作系数K计算流量Q（m³/h）N3居民小区A800户0.133309.1N4居民小区B1200户0.129447.8N6居民小区C1000户0.130377.0N5商业餐饮街15户0.60（需用系数）45.0N7工业用户加热炉1台1.00150.0N8学校及公建3处0.7030.0合计———1358.94节点流量与管段流量分配4.1节点流量计算方法本工程管网为枝状布置，节点流量即该节点所供全部用户的小时计算流量之和。从最末端节点开始，沿气流反向逐段叠加，即得各管段的计算流量。管段流量等于其下游所有节点计算流量的代数和。4.2管段计算流量分配按枝状管网水流方向自气源点N1起，经节点N2后分为两路：一路经N3、N5至末端工业用户N7；另一路经N4、N6至末端学校公建N8。各管段计算流量与长度如下表。表4-1管段计算流量与长度表管段编号起点终点管长L（m）下游覆盖节点计算流量Q（m³/h）1-2N1（气源）N2800N3、N4、N5、N6、N7、N81358.92-3N2N3500N3、N5、N7504.12-4N2N4600N4、N6、N8854.83-5N3N5400N5、N7195.04-6N4N6550N6、N8407.05-7N5N7300N7150.06-8N6N8350N830.05管网水力计算5.1中压燃气管道水力计算公式依据GB50028—2006第6.2.6条，高压、次高压及中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失按下式计算：P式中：P₁、P₂——管道起点、终点的绝对压力（kPa）；λ——燃气管道摩擦阻力系数；Q₀——标准状态下燃气管道的计算流量（m³/h）；L——管道计算长度（km）；d——管道内径（mm）；ρ₀——标准状态下燃气密度（kg/m³）；T——设计燃气温度（K）；T₀＝273.15K；Z——压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa（表压）时取1。5.2摩擦阻力系数摩擦阻力系数λ采用柯列勃洛克（Colebrook）公式计算：1式中：K——管壁内表面当量绝对粗糙度（mm），PE管取0.007mm；Re——雷诺数。雷诺数按下式计算：Re＝式中：v——燃气在管道内的实际流速（m/s）；d——管道内径（mm）；ν——燃气运动黏度（m²/s）。本工程PE管内壁光滑，处于湍流过渡区，经试算取λ＝0.020。5.3局部阻力损失依据GB50028—2006第6.2.7条，室外燃气管道的局部阻力损失按摩擦阻力损失的5%～10%计。本工程阀门、三通、弯头等管件较多，偏安全取10%，即：ΔP5.4流速校核公式管道内燃气实际工况流速由下式计算：v＝式中：P_avg——管段内平均绝对压力（kPa）；P₀＝101.325kPa。根据GB50251—2015工程经验，中压燃气管道推荐经济流速为8～12m/s，支管最低不宜小于3m/s，最高不应超过15m/s。5.5管径初选与计算结果依据上述水力公式，以各管段计算流量Q、管长L及允许压力降为约束，从PE100SDR11标准管径系列中逐段试算，初选结果如下表。表5-1各管段水力计算与管径初选结果表管段Q（m³/h）L（m）选用管径内径d（mm）直线压降（kPa）含局阻压降（kPa）末端绝压（kPa）流速v（m/s）1-21358.9800De125/SDR11102.2161.0168.8470.610.282-3504.1500De90/SDR1173.6107.3112.5457.07.712-4854.8600De110/SDR1190.0120.5126.4453.48.773-5195.0400De63/SDR1151.491.195.5446.96.274-6407.0550De90/SDR1173.690.895.3443.26.445-7150.0300De63/SDR1151.460.763.6442.44.916-830.0350De63/SDR1151.413.113.7443.00.996管径校核6.1末端压力校核沿两条最不利路径自气源点N1（绝压500kPa）逐段叠加压力降，得各节点运行压力如下表。表6-1各节点运行压力校核表节点编号节点名称绝对压力（kPa）表压（MPa）是否满足≥0.1MPa表压N1气源调压柜出口500.00.399—（起点）N2主干分支点470.60.369满足N3小区A调压柜前457.00.356满足N4小区B调压柜前453.40.352满足N5餐饮街调压柜前446.90.346满足N6小区C调压柜前443.20.342满足N7工业用户调压柜前442.40.341满足N8学校公建调压柜前443.00.342满足计算结果表明：最不利工况下，末端工业用户N7处表压仍达0.341MPa，远高于调压柜入口最低允许压力0.1MPa，压力储备约0.24MPa，满足规范要求。6.2流速校核各管段实际工况流速计算结果列于表5-1。主干管1-2流速10.28m/s，位于8～12m/s经济流速区间；其余支管流速分布在0.99～8.77m/s之间。其中6-8管段因仅负担学校30m³/h小流量，采用最小规格De63后流速为0.99m/s，虽低于推荐下限，但该管段长度仅350m、压力降极小（13.7kPa），且PE管管径受系列规格限制无法进一步缩小，工程上可接受。6.3压力降分配合理性分析全程总压力降（含局部阻力）沿路径1-2-3-5-7为57.6kPa（表压），占起点压力的14.4%；沿路径1-2-4-6-8为56.0kPa，占比14.0%。两条路径压力损失基本均衡，不存在某一管段压降过于集中的现象，管径配置经济合理。7安全核验7.1压力等级核验本工程设计压力0.4MPa（表压），属于GB50028—2006规定的中压A级范畴。所选用PE100SDR11聚乙烯管在20℃下最大允许工作压力MOP＝0.7MPa，按CJJ63—2018第4.1.2条修正后仍大于0.4MPa，管材承压裕度充足。7.2管道强度与壁厚核验PE管最大允许工作压力按下式核验：P式中：MRS——最小要求强度，PE100取10.0MPa；C——设计系数，燃气管道取C＝2；SDR——标准尺寸比，SDR11；D_F——温度折减系数，20℃取1.0。代入得MOP＝2×10.0/[2×(11−1)]＝1.0MPa，P_max＝1.0MPa＞0.4MPa，满足强度要求。7.3管材与连接方式核验本工程中压管道全部采用PE100SDR11聚乙烯管，电热熔或热熔对接连接，符合CJJ63—2018第4.1节及GB/T15558.3—2016的规定。管道埋设深度在车行道下不小于0.9m，人行道下不小于0.6m，并设置燃气标志带。7.4安全间距与切断设施中压燃气管道与其他建（构）筑物、相邻管道的水平及垂直净距均按GB50028—2006第6.3节执行。各小区调压柜引入管、工业用户及大型商业用户支管上设置紧急切断阀，主干管每隔约500m及阀门井处设置分段阀，便于运行检修与事故工况下快速切断气源。8结果分析与工程指导意义8.1计算结论（1）本工程中压管网总计算流量1358.9m³/h，气源调压柜出口设计压力0.4MPa（表压）可满足全部用户用气需求。（2）经水力计算与管径校核，推荐采用De125/De110/De90/De63四级PE100SDR11管径组合，管网最不利点末端压力0.341MPa，压力储备约0.24MPa，具备约70%的远期负荷发展余量。（3）各管段流速除6-8支管因小流量、最小管径限制为0.99m/s外，其余均处于4.91～10.28m/s的合理区间，无流速过高导致的冲蚀、噪声及静电积聚风险。8.2工程指导意义本计算书结果可直接指导施工图阶段的管材采购、沟槽开挖、阀门井定位及调压柜选型