摘 要

燃?xì)夤こ趟Φ扔?jì)算軟件最新版目前包括24個(gè)功能模塊，其中管網(wǎng)水力計(jì)算收費(fèi)，其他功能限時(shí)免費(fèi)，通過(guò)本站購(gòu)買可額外獲得點(diǎn)數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)。

管網(wǎng)水力計(jì)算

一.功能及特點(diǎn)

 

• 計(jì)算枝狀燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況?？捎?jì)算任意復(fù)雜度的枝狀管網(wǎng)。

• 計(jì)算環(huán)狀燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況?？捎?jì)算多氣源，多壓力的環(huán)狀管網(wǎng)。

• 計(jì)算速度快。采用了先進(jìn)的計(jì)算核心，計(jì)算100個(gè)節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜管網(wǎng)只需5秒。

• 結(jié)果輸出全面，明確。輸出的所有壓力（中，低壓管網(wǎng)）均為kPa表壓，用戶無(wú)須再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，且用戶可以將結(jié)果另存或打印。

• 可從CAD直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)，可按兩種方式導(dǎo)出CAD計(jì)算圖。

二.使用介紹

本計(jì)算表由最上面是基本參數(shù)設(shè)置，中間是計(jì)算表，下面是一些功能按鈕。

        1.基本參數(shù)設(shè)置

        當(dāng)基本數(shù)據(jù)表沒(méi)選擇“輸入輸出”表時(shí)，基本參數(shù)設(shè)置一些燃?xì)庑再|(zhì)等參數(shù)；運(yùn)動(dòng)粘度、燃?xì)饷芏劝磳?shí)際情況填寫(xiě)，具體請(qǐng)到混合氣體計(jì)算模塊根據(jù)當(dāng)?shù)貧赓|(zhì)情況計(jì)算，一般情況下，運(yùn)動(dòng)粘度天然氣是14.1，液化氣是3.2；密度天然氣是0.75，液化氣是2.35左右；設(shè)計(jì)溫度按實(shí)際情況填寫(xiě)；鋼管的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度一般是0.2，PE管一般是0.01；局部阻力比例系數(shù)一般按照0.05~0.1填寫(xiě)；

        收斂限值是程序迭代時(shí)的收斂依據(jù)，計(jì)算時(shí)，當(dāng)最大誤差小于收斂限值時(shí)，程序認(rèn)為計(jì)算完成。一般設(shè)置為0.01，初算為了加快計(jì)算速度，可設(shè)置大一點(diǎn)，但是不能大于等于1，可設(shè)置為0.99。流速上下限是結(jié)果分析用的，超過(guò)上限的管段流速將以紅色表示，低于流速下限的管段流速將以綠色表示。

        當(dāng)基本數(shù)據(jù)表選擇了“輸入輸出”表時(shí)，基本參數(shù)設(shè)置一些CAD輸入輸出的參數(shù)；

        節(jié)點(diǎn)輸出樣式Q/P表示上面顯示流量，下面顯示壓力。管段輸出樣式 DN-L/Q-EP 表示上面顯示為管徑-管長(zhǎng)，下面顯示流量-管段壓降。

        輸出文字高度、節(jié)點(diǎn)圓圈半徑、節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格間距根據(jù)實(shí)際情況的圖紙比例設(shè)置，可以先按默認(rèn)值輸出，根據(jù)效果再調(diào)整。

        讀CAD數(shù)據(jù)時(shí)節(jié)點(diǎn)手動(dòng)編號(hào)是為了輸入時(shí)方便手動(dòng)改編號(hào)設(shè)置的，一般情況程序會(huì)自動(dòng)給節(jié)點(diǎn)編號(hào)，如果想自己手動(dòng)編號(hào)，請(qǐng)勾上這個(gè)選擇框，手動(dòng)編上節(jié)點(diǎn)編號(hào)。不推薦手動(dòng)編號(hào)，因?yàn)槭謩?dòng)編號(hào)可能出錯(cuò)或者遺漏?？梢韵赛c(diǎn)主程序界面的讀取CAD數(shù)據(jù)，這樣程序會(huì)給節(jié)點(diǎn)編號(hào)，然后對(duì)個(gè)別節(jié)點(diǎn)手動(dòng)修改，避免出錯(cuò)。

        管段標(biāo)注時(shí)管徑替代這個(gè)功能是為了輸出計(jì)算圖美觀設(shè)計(jì)的，計(jì)算的時(shí)候，管徑一般輸入內(nèi)徑，輸出的計(jì)算圖用外徑看著直觀。替代管徑在結(jié)果分析右側(cè)設(shè)置。

        節(jié)點(diǎn)標(biāo)注帶箭頭和管段標(biāo)注箭頭居中根據(jù)個(gè)人愛(ài)好設(shè)置。

 

2.水力計(jì)算表

        本程序中的水力計(jì)算由“基本數(shù)據(jù)”，“管段數(shù)據(jù)”，“結(jié)果分析”和“輸入輸出”四個(gè)表格組成。 藍(lán)色部分是程序計(jì)算結(jié)果，白色是輸入?yún)^(qū)域，雙擊可輸入數(shù)據(jù)。

2.1“基本數(shù)據(jù)”表

        該表中可輸入水力計(jì)算所必須的燃?xì)庑再|(zhì)，管道性質(zhì)，管網(wǎng)集中流量和區(qū)域途瀉流量。

        節(jié)點(diǎn)：可以是燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中任何一點(diǎn)，如氣源點(diǎn)、用氣點(diǎn)、管道分支點(diǎn)、管道轉(zhuǎn)向點(diǎn)或管道上任意一點(diǎn)。應(yīng)用節(jié)點(diǎn)法作水力計(jì)算時(shí)，理論上編制的節(jié)點(diǎn)越多，計(jì)算越準(zhǔn)確，但同時(shí)數(shù)據(jù)輸入的工作量也就越大，因此往往只把燃?xì)夤芫W(wǎng)上的特征點(diǎn)編為節(jié)點(diǎn)。 

        可對(duì)管網(wǎng)中任何特征點(diǎn)如氣源點(diǎn)、用氣點(diǎn)、分支點(diǎn)、變徑點(diǎn)等編號(hào)，編號(hào)為從1開(kāi)始的自然數(shù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可編寫(xiě)任意序號(hào)，沒(méi)有次序，但總體上編號(hào)必須連續(xù)。例如對(duì)于有五個(gè)節(jié)點(diǎn)的管網(wǎng)，編號(hào)可以是2，1，3，5，4，但如果編號(hào)為1，2，4，5，6，則因沒(méi)有節(jié)點(diǎn)3而無(wú)法進(jìn)行正確的計(jì)算。另外注意，輸入數(shù)據(jù)的行中不能出現(xiàn)空行，程序?qū)⒑雎钥招泻蟮乃袛?shù)據(jù)，如果出現(xiàn)空行，應(yīng)該刪除該行。 

        集中流量：一般是指工業(yè)或商業(yè)用戶用氣的計(jì)算流量，這些用戶的用氣量能夠通過(guò)調(diào)查明確得出。對(duì)于沒(méi)有集中流量的節(jié)點(diǎn)如分支點(diǎn)、變徑點(diǎn)、氣源點(diǎn)等，無(wú)須輸入，程序?qū)⒃摴?jié)點(diǎn)的集中流量設(shè)置為0。 

        區(qū)域：及途瀉流量區(qū)域，是指由若干管段供氣的用氣區(qū)，這樣的區(qū)域內(nèi)用戶多為民用戶后小商業(yè)用戶，無(wú)法詳細(xì)統(tǒng)計(jì)處每一戶的位置和用氣量，計(jì)算時(shí)可假定其用氣由包圍該區(qū)域的管段均勻供給。區(qū)域可以是封閉的，也可以是敞開(kāi)的，如矩形區(qū)域的四個(gè)角節(jié)點(diǎn)號(hào)為1，2，3，4，區(qū)域由所有的管段供氣，則區(qū)域號(hào)一欄輸入“1-2-3-4-1”，若管段3-4，4-1不為該區(qū)域供氣則區(qū)域號(hào)一欄輸入“1-2-3”即可。注意，在輸入?yún)^(qū)域號(hào)時(shí)可以從區(qū)域的任意一角點(diǎn)開(kāi)始，但節(jié)點(diǎn)號(hào)要按區(qū)域的幾何形狀順序輸入。 

        區(qū)域號(hào)"0"表示除過(guò)氣源外的其他所有管段?？捎糜谌肿詣?dòng)分配流量。

        區(qū)域流量是指包含在區(qū)域內(nèi)的用戶總用氣量。 

2.2“管段數(shù)據(jù)”表

 在該表中用戶需輸入所有管段的管長(zhǎng)和管徑，并可在計(jì)算后得到管段流量，壓力降等管段計(jì)算數(shù)據(jù)。 

        管段號(hào)即管段起終點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)，無(wú)輸入順序要求，如管段的兩個(gè)端點(diǎn)節(jié)點(diǎn)號(hào)分別為2和5則可以輸入2  5,也可以輸入5 2，且可以以任意管段開(kāi)始輸入，但總體上必須將所有管段數(shù)據(jù)都輸入，如有遺漏程序?qū)⒉荒苷Ｓ?jì)算，所以建議按節(jié)點(diǎn)號(hào)從低到高的順序輸入。管段號(hào)之間的氣流方向是計(jì)算結(jié)果，輸入時(shí)不用考慮。 

        管長(zhǎng)的單位為千米，管徑的單位為毫米。管徑為試算值，輸入時(shí)須初擬管徑，理論上初擬管徑可為任何值，但實(shí)際中為減少試算次數(shù)，加快收斂速度，用戶應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定合理的初始值，這樣只需要一兩次調(diào)整不合理管徑就能得到合理的水力計(jì)算數(shù)據(jù)。 

   2.3“結(jié)果分析”表

左邊是對(duì)計(jì)算結(jié)果的一些分析數(shù)據(jù)，幫助用戶進(jìn)行決策調(diào)整。 

        右邊是管材統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。管徑替代是為了輸出的計(jì)算圖美觀設(shè)置的，計(jì)算是用的內(nèi)徑，輸出的計(jì)算圖如果要輸出外徑，可在此設(shè)置替代管徑。

   2.4“輸入輸出”表

該表主要涉及CAD輸入及輸出計(jì)算圖的部分。

        如果管段及節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)都是手動(dòng)輸入的，那么節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值一般都還沒(méi)有，這樣可以通過(guò)這個(gè)表生成模擬的坐標(biāo)值；在坐標(biāo)表格填上節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，點(diǎn)下方的生成CAD坐標(biāo)，節(jié)點(diǎn)的模擬坐標(biāo)值即可生成在右側(cè)表格中；

        如果管段及節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)是從CAD直接讀入的，則坐標(biāo)值一般都在讀取CAD數(shù)據(jù)時(shí)一同讀入了，不需要再生成模擬坐標(biāo)值了。

        如果電腦上裝有多個(gè)版本的CAD，軟件是和上一次啟動(dòng)的CAD關(guān)聯(lián)的，如果想和另外一個(gè)版本的CAD關(guān)聯(lián)，則將該版本CAD啟動(dòng)一次再關(guān)閉，然后使用軟件即可。

3.功能按鈕區(qū)

 

藍(lán)焰”,這個(gè)按鈕是導(dǎo)入藍(lán)焰2007格式存檔的按鈕，藍(lán)焰2007也是一款管網(wǎng)水力計(jì)算軟件，存檔也采用XLS格式。

        “導(dǎo)入數(shù)據(jù)（xls）”,“導(dǎo)出數(shù)據(jù)（xls）”這兩個(gè)是導(dǎo)入導(dǎo)出excel文件的按鈕，可以將計(jì)算結(jié)果存下來(lái)，方便以后查看。

        “計(jì)算”按鈕是程序開(kāi)始平差的按鈕，是本程序的核心；

        “清空數(shù)據(jù)”是為了再次計(jì)算快速清除界面數(shù)據(jù)用的，清空之前，建議先導(dǎo)出數(shù)據(jù)；基本參數(shù)設(shè)置區(qū)域的數(shù)據(jù)不會(huì)清空；

        “連接CAD環(huán)境”，這個(gè)按鈕是啟動(dòng)CAD作為錄入數(shù)據(jù)用的，CAD啟動(dòng)后，即和程序關(guān)聯(lián)，此時(shí)點(diǎn)“讀取CAD數(shù)據(jù)”，符合要求的數(shù)據(jù)將會(huì)讀入程序。

        “停止”按鈕是是用來(lái)中途退出計(jì)算用的，有些管網(wǎng)計(jì)算，當(dāng)參數(shù)不合適時(shí)，很難收斂，此時(shí)可以用此按鈕退出；

        “強(qiáng)制停止”按鈕也是中途退出的，不同的是，強(qiáng)制停止將立即退出當(dāng)前線程的計(jì)算，并丟棄本次未完成的迭代數(shù)據(jù)，界面結(jié)果區(qū)域顯示的是上次迭代的結(jié)果；而點(diǎn)擊了停止時(shí)，程序會(huì)計(jì)算完當(dāng)次迭代才會(huì)退出；無(wú)論點(diǎn)了“停止”或者“強(qiáng)制停止”，程序?qū)⒉粫?huì)校驗(yàn)結(jié)果的正確性；

        “轉(zhuǎn)換CAD坐標(biāo)”可以將輸入輸出坐標(biāo)表格的節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置，轉(zhuǎn)化成模擬的CAD坐標(biāo)，并顯示在輸入輸出表的右邊；

        “輸出CAD計(jì)算圖”是繪制計(jì)算圖用的，點(diǎn)擊本按鈕，CAD將會(huì)啟動(dòng)，并在其中繪出計(jì)算圖。

三.示例

問(wèn)題一：?jiǎn)我还芏嗡τ?jì)算。如圖：

用戶用氣量為150Nm3/h，低壓天然氣供氣，氣源壓力2500Pa，普通鋼質(zhì)管道，管長(zhǎng)100米，試求需要的管徑。

        解:先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初擬管徑為DN80，將基本數(shù)據(jù)輸入計(jì)算表格

再將管段數(shù)據(jù)輸入計(jì)算表格

這樣就完成了所有的數(shù)據(jù)輸入，單擊主窗口上的“計(jì)算”按鈕即可得到計(jì)算結(jié)果

用戶可對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，若覺(jué)不符，可將管徑的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，如將管徑調(diào)整為100，再進(jìn)行計(jì)算，直到管徑符合要求。

        問(wèn)題二：燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力計(jì)算。作為一個(gè)一般性的示例如圖：

 此例中1，4兩節(jié)點(diǎn)為氣源點(diǎn)，且壓力不同，各用氣點(diǎn)有集中流量，其中區(qū)域2-3-6-5-2成環(huán)，區(qū)域內(nèi)分布流量為600Nm3/h,求各管段管徑。 

        解:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初擬管徑為DN100，將基本數(shù)據(jù)和管段數(shù)據(jù)輸入計(jì)算表格；供氣區(qū)域號(hào)“2-3-6-5-2”也可以用“0”代替，因?yàn)樵诒纠?，管網(wǎng)規(guī)模較小，“0’就表示了除過(guò)氣源節(jié)點(diǎn)外的所有其他區(qū)域；

輸入管段數(shù)據(jù)：

 

 單擊主窗口上的“計(jì)算”按鈕即可得到計(jì)算結(jié)果

        切換到工作表“結(jié)果分析”可得到水力計(jì)算結(jié)果分析數(shù)據(jù)

        從以上兩表可知,管段2-5，6-3的流速和壓力降明顯太小，因此需減小這些管段的直徑，本例將上述管段調(diào)整為DN80，調(diào)整后的結(jié)果為

計(jì)算完后切換到輸入輸出界面，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，在左邊表格填上節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，然后點(diǎn)擊 “轉(zhuǎn)換CAD坐標(biāo)”按鈕，右側(cè)會(huì)生成CAD的坐標(biāo)值。如果是從CAD讀入的數(shù)據(jù)，那么坐標(biāo)已經(jīng)有了，不需要從表格生成模擬的坐標(biāo)值。下面這個(gè)表格只能表示管網(wǎng)的相對(duì)關(guān)系，不代表坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際情況；

然后點(diǎn)擊右下角的“輸出CAD計(jì)算圖”按鈕,稍等片刻，CAD會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)并繪制出計(jì)算圖：

 

問(wèn)題三：對(duì)問(wèn)題二所示燃?xì)夤艿雷魇鹿使r分析 

        若氣源4停止供氣，求燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況。 

        解：非常簡(jiǎn)單，只要將管段4-5的管徑改為0，重算即可。 

        若管段2-5斷開(kāi)，求燃?xì)夤芫W(wǎng)水力工況。 

        解：只要將管段2-5的管徑改為0，將區(qū)域號(hào)改為2-3-6-5,重算即可。

        問(wèn)題四：一個(gè)管網(wǎng)要做水力計(jì)算，管段較多，如何快速輸入及避免出錯(cuò)？ 

        解：使用程序的CAD輸入功能即可。 先點(diǎn)擊程序界面的“連接CAD環(huán)境”按鈕。稍等片刻，CAD程序會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

        在CAD中用多段線繪出燃?xì)夤芏危泄?jié)點(diǎn)的地方必須斷開(kāi)，管段的圖層名設(shè)置為相應(yīng)的管徑。

        在節(jié)點(diǎn)的地方插入塊，塊名為“jdbz”,如果節(jié)點(diǎn)是氣源時(shí)，塊的圖層設(shè)置成氣源，標(biāo)記A填寫(xiě)氣源壓力，節(jié)點(diǎn)不是氣源，塊的圖層設(shè)置成節(jié)點(diǎn)，標(biāo)記A填寫(xiě)節(jié)點(diǎn)流量；

        節(jié)點(diǎn)編號(hào)不需要填寫(xiě)，程序會(huì)自動(dòng)編號(hào)；

        保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有一個(gè)jdbz的塊，即使節(jié)點(diǎn)流量為零，無(wú)節(jié)點(diǎn)標(biāo)注的孤立多段線的數(shù)據(jù)將會(huì)被丟棄；

        請(qǐng)按管網(wǎng)的實(shí)際情況繪圖，管段的長(zhǎng)度單位是米；

        一個(gè)設(shè)置好的CAD管網(wǎng)如下圖所示：

 

點(diǎn)程序界面“讀取CAD數(shù)據(jù)”按鈕，CAD中的數(shù)據(jù)將會(huì)讀入軟件，讀入的數(shù)據(jù)分三部分，分別是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)（壓力或流量）、管段數(shù)據(jù)（管長(zhǎng)、管徑）和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

        然后點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，程序?qū)⒂?jì)算出結(jié)果；

        如果對(duì)結(jié)果不滿意，可以調(diào)整管徑等參數(shù)，可以在原來(lái)CAD圖上調(diào)整，調(diào)整完重新讀取計(jì)算.....也可以直接在程序數(shù)據(jù)界面修改；

        從CAD讀取的數(shù)據(jù)自帶節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，所以管徑調(diào)整好后可以直接點(diǎn)“輸出CAD計(jì)算圖”按鈕，輸出計(jì)算圖。

四.其他說(shuō)明

        本程序根據(jù)《燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊(cè)》(嚴(yán)銘卿)的第11章編寫(xiě)，采用的是節(jié)點(diǎn)法。 水力摩阻系數(shù)采用的GB50028-2006的6.2.6-2條“柯列伯洛克”公式。

        本程序關(guān)于CAD讀寫(xiě)部分采用的是AutoCAD® ActiveX®接口，由于本接口只為32位CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以只支持32位的CAD。

        本程序中已考慮中高壓氣體壓縮問(wèn)題，無(wú)須用戶手動(dòng)輸入壓縮因子。 

        程序設(shè)計(jì)思想為簡(jiǎn)約實(shí)用，已在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中使用多年，效果十分好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。用戶在使用中如有意見(jiàn)和建議，歡迎不吝提出，本程序?qū)⒉粩喔峦晟啤?/span>

        本程序借鑒了《藍(lán)焰2007網(wǎng)絡(luò)版》的界面設(shè)計(jì)和幫助文件，在此向其作者李其表示感謝。

 

五.參考資料

        1.《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50028-2006）

        2.《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》（CJJ63-2008）

        3.《燃?xì)廨斉洹罚ǖ谌妫袊?guó)建筑工業(yè)出版社）

        4.《燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊(cè)》（中國(guó)建筑工業(yè)出版社）

        5.《建筑燃?xì)庠O(shè)計(jì)手冊(cè)》（中國(guó)建筑工業(yè)出版社）

        6.《天然氣管道輸送》(石油工業(yè)出版社)

        7.《燃?xì)夤芫W(wǎng)水力計(jì)算研究》(田貫三 劉燕 江億)

        8.《節(jié)點(diǎn)法燃?xì)夤芫W(wǎng)平差計(jì)算方法》(馮良 張同 全惠君 周偉國(guó))

        9.《求解病態(tài)線性方程組的共軛向量基算法》(鄭洲順 黃光輝)

        10.《計(jì)算方法》(機(jī)械工業(yè)出版社)

        11.《VisualBasic+SQL2000系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)錄》(電子工業(yè)出版社)

        12.《ActiveX 和 VBA 開(kāi)發(fā)人員手冊(cè)》(Autodesk, Inc.)

 

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