一种埋地燃气管道的设计方法

技术领域

本发明涉及燃气管道设计技术领域，尤其涉及一种埋地燃气管道的设计方法、系统、计算机终端设备和可读存储介质。

背景技术

目前，埋地燃气管道设计方法大多采用树状结构，在设计时首先在地形图纸上绘制好管线管位，并将统计好的每栋楼的用户数据标注在图纸上；然后根据用气量计算公式，手动计算出每个支管末端的小时计算流量；最后通过计算管段的小时计算流量及压力降来决定每一段管道的管径，并手动统计所有管段数量。但是，通过手动计算的过程与计算机辅助设计软件的配合度低，不仅过程复杂、效率低下且容易出错；同时，有经验的设计人员为了避免计算麻烦，往往会直接依据个人经验决定管径，进而导致管道设计的结果不准确，增加管道设计的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种埋地燃气管道的设计方法，在统计数据时可观察到每一管段的的压损，使得后续的管道设计更便利；同时也避免了手动计算和依据经验去设计管道的缺点，提高了埋地燃气管道设计的效率和设计结果的合理性。

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种埋地燃气管道的设计方法，包括：

识别电子图纸中管道系统的管段，并生成树状结构；

接收在所述树状结构的末端节点处输入的数据，根据所述数据计算管段的总用气量；

计算管段的单位压损，并将所述单位压损小于预设值的管径作为管道的管径，并记录当前管段的长度；

根据管段进口压力、所述总用气量及所述管径计算管段压损及末端节点压力，并根据所述管段压损、所述末端节点压力、所述管径及所述长度选择管道的材料及数量。

进一步地，所述接收在所述树状结构的末端节点处输入的数据，根据所述数据计算管段的总用气量，包括：

根据输入的末端节点的用户数量和商业用气量，计算每一管段的用户数量和商业用气量；

根据所述用户数量和所述商业用气量，采用不均匀系数法或同时工作系数法计算每一管段的用气量；

将所述每一管段的用气量累加后得到管段的总用气量。

进一步地，所述计算管段的单位压损，并将所述单位压损小于预设值的管径作为管道的管径，包括：

计算每一管段的雷诺数及摩擦阻力系数；

根据所述雷诺数和所述摩擦阻力系数计算管段的单位压损；当所述单位压损小于预设值时，将当前管段管径作为管道的管径。

进一步地，所述埋地燃气管道的设计方法还包括：将进口压力、环境温度及摩擦系数设置为默认值。

进一步地，所述埋地燃气管道的设计方法还包括：将所述长度和所述管径标注在所述电子图纸上；且将所述末端节点压力以表格形式输出。

进一步地，在计算每一管段的用户数量及商业用气量之后，采用CAD附加数据、Excel表或数据库的方式记录所述计算结果。

本发明实施例还提供了一种埋地燃气管道的设计系统，包括：

管道识别检测模块，用于识别电子图纸中管道系统的管段，并生成树状结构；

用气端输入模块，用于接收在所述树状结构的末端节点处输入的数据，根据所述数据计算管段的总用气量；

管径计算模块，用于计算管段的单位压损，并将所述单位压损小于预设值的管径作为管道的管径，并记录当前管段的长度；

管道设计模块，用于根据管段进口压力、所述总用气量及所述管径计算管段压损及末端节点压力，并根据所述管段压损、所述末端节点压力、所述管径及所述长度选择管道的材料及数量。

进一步地，所述埋地燃气管道的设计系统还包括：管线标注模块，用于将所述长度和所述管径标注在所述电子图纸上；将所述末端节点压力以表格形式输出。

进一步地，所述用气端输入模块，还用于根据所述用户数量和所述商业用气量，采用不均匀系数法或同时工作系数法计算每一管段的用气量，并将所述每一管段的用气量累加后得到管段的总用气量。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实现如上所述的埋地燃气管道的设计方法。

相对于现有技术，本发明实施例针提供的埋地燃气管道的设计方法，在统计数据时可观察到每一管段的的压损，使得后续的管道设计更便利；同时，该方法也避免了手动计算和依据经验去设计管道的缺点，提高了埋地燃气管道设计的效率和设计结果的合理性。

附图说明

图1是本发明某一实施例提供的埋地燃气管道设计方法的流程示意图；

图2是本发明某一实施例提供的埋地燃气管道设计方法中步骤S20子步骤的流程示意图；

图3是本发明某一实施例提供的埋地燃气管道设计方法中步骤S30子步骤的流程示意图；

图4是本发明某一实施例提供的埋地燃气管道设计系统的模块示意图；

图5是本发明某一实施例提供的埋地燃气管道设计方法的计算结果界面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，本发明某一实施例提供了一种埋地燃气管道的设计方法，包括：

S10、识别电子图纸中管道系统的管段，并生成树状结构；

本步骤中，需要说明的是，在设计某一区域(例如小区、商户等)的燃气管道方案时，由于管道数量庞大且线路复杂，采用手动计算不仅计算量庞大，可实施性低，且计算结果容易出错，会有很多设计人员会依据经验去主管判断进行人为设计。本步骤中，通过结合计算机程序来生成树状结构进行计算统计，从而设计燃气居民庭院管道的方法。其中树状图亦称树枝状图，以父子层次结构来组织对象，是枚举法的一种表达方式。在管道设计时生成树状图去计算相关数据，一是顺序性更加直观；二来通过绘制事件全貌，利于从整体把握全局；第三，采用树状图可以将后续每一步中重要的计算结果直接标注在树状图的各个分支，在数据统计时不仅方便快捷，节省时间，而且不易出错。

S20、接收在所述树状结构的末端节点处输入的数据，根据所述数据计算管段的总用气量；

需要说明的是，该步骤的目的在于先计算每一管段的用户数量和商业用气量，最后得到所有管段的总用气量，该步骤又包括以下子步骤：

S201、根据输入的末端节点的用户数量和商业用气量，计算每一管段的用户数量和商业用气量；

首先，在树状图的末端节点处输入用户数量和其对应的商业用气量，然后程序会根据输入数据自动计算树状图中每一管段对应的用户数量和商业用气量。

S202、根据所述用户数量和所述商业用气量，采用不均匀系数法或同时工作系数法计算每一管段的用气量；

本步骤中，需要说明的是，不均匀系数法采用的公式：

其中q为计算小时流量，qa为年用气量，km为月高峰系数，kd计算月日高峰系数，kh为计算月计算日小时高峰系数；系数应根据城市用气统计资料确定。

同时工作系数法采用的公式为：

其中q为计算流量，K0为相同燃具同时工作系数；qn相同燃具的额定流量； N相同燃具的数量；n燃具类型数。

实际应用中，可以任意选择一种来甲酸每一管段的用气量。

S203、将所述每一管段的用气量累加后得到管段的总用气量。

S30、计算管段的单位压损，并将所述单位压损小于预设值的管径作为管道的管径，并记录当前管段的长度；

该步骤计算的是管径和记录对应的管径长度；其中在计算时将进口压力、环境温度及摩擦系数设置为默认值，该步骤包括以下子步骤：

S301、计算每一管段的雷诺数及摩擦阻力系数；

本步骤中，需要说明的是，雷诺数(Reynolds number)一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。其公式为Re＝ρvd/μ；

其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。例如流体流过圆形管道，则d为管道的当量直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。

摩擦阻力系数λ与雷诺数Re有一个通用的关系对应表：例如在直管1的 d＝0.019m，L＝2m，T＝30℃，μ＝0.8004＊10＾－3Pa.s，ρ＝0.995646Kg/m，对应的各参数如表1所示：

表1摩擦阻力系数λ与雷诺数Re对应关系表

S302、根据所述雷诺数和所述摩擦阻力系数计算管段的单位压损；当所述单位压损小于预设值时，将当前管段管径作为管道的管径。

这一步主要计算管段的单位压损，其中低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按下式计算：

其中，△P为燃气管道摩擦阻力损失(Pa)；λ为燃气管道摩擦阻力系数；l 为燃气管道的计算长度；Q为燃气管道的计算流量(m

其中，在计算出当前管段的单位压损时，需要将其与预设值相比较，如果所述单位压损大于或等于预设值时，再循环迭代不同的管径，直至单位压损小于预设值时，将当前管段管径作为管道的管径。

S40、根据管段进口压力、所述总用气量及所述管径计算管段压损及末端节点压力，并根据所述管段压损、所述末端节点压力、所述管径及所述长度选择管道的材料及数量。

本步骤中，通过统计分析所有的数据，然后综合考虑各参数值，最后确定最终的管道设计方案。

本发明实施例提供的埋地燃气管道的设计方法，在统计数据时可观察到每一管段的的压损，使得后续的管道设计更便利；同时也避免了手动计算和依据经验去设计管道的缺点，提高了埋地燃气管道设计的效率和设计结果的合理性。

本发明某一实施例提供的埋地燃气管道的设计方法中，在计算出管径和管道长度时，将长度和管径直接标注在电子图纸上，方面后续统计数据；同时，将所述末端节点压力以表格形式输出，其中计算管段的用气数量和商业用气量也可以通过表格形式输出，表格的形式主要有CAD附加数据表、Excel表或数据库的方式。

请参阅图2，本发明某一实施例还提供了一种埋地燃气管道的设计系统100，包括：

管道识别检测模块01，用于识别电子图纸中管道系统的管段，并生成树状结构；

用气端输入模块02，用于接收在所述树状结构的末端节点处输入的数据，根据所述数据计算管段的总用气量；

管径计算模块03，用于计算管段的单位压损，并将所述单位压损小于预设值的管径作为管道的管径，并记录当前管段的长度；

管道设计模块04，用于根据管段进口压力、所述总用气量及所述管径计算管段压损及末端节点压力，并根据所述管段压损、所述末端节点压力、所述管径及所述长度选择管道的材料及数量。

本发明某一实施例提供的埋地燃气管道的设计系统中，进一步还包括：管线标注模块05，用于将所述长度和所述管径标注在所述电子图纸上；将所述末端节点压力以表格形式输出。

本发明某一实施例提供的埋地燃气管道的设计系统中，进一步地，所述用气端输入模块，还用于根据所述用户数量和所述商业用气量，采用不均匀系数法或同时工作系数法计算每一管段的用气量，并将所述每一管段的用气量累加后得到管段的总用气量。

请参阅图3，本发明某一实施例还提供了基于埋地燃气管道设计方法的计算结果界面图；其中针对管段的坐标节点对应的压力值和压损都显示在一张表格上，在统计数据进行管道材料和尺寸选择时都十分便利。

本发明某一实施例还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的埋地燃气管道的设计方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成如上述任一项实施例所述的埋地燃气管道的设计方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。