城市燃气管网优化设计方法研究

城市燃气管网优化设计方法研究

朱亮

枣庄华润燃气有限责任公司山东省枣庄市277100

摘要：随着我国城市化进度的加快，新建小区及商业设施对燃气需求的增加，也促进了城市燃气管网建设不断扩大。同时，燃气管网是城市建设的重要基础设施之一，对节能减排、改善群众生活起着重要作用。由于燃气自身易爆炸、易扩散等特性，以及燃气设施设备的损坏老化问题，导致燃气泄漏事故时有发生。再加上城市燃气利用率不高，经常会出现供应量不足的问题。在这些问题的困扰下，加强城市燃气管网优化设计势在必行。文章对加强城市燃气管网优化设计进行研究，以供有关人士参考。

关键词：城市；燃气管网；优化设计；方法

引言

近些年，随着我国经济发展与社会低碳环保意识的不断增强，国内燃气行业也已进入了加速发展期。随着燃气市场需求的迅速扩大与燃气消费量日益增长，国内外对燃气行业的新增投资也成不断增长的趋势。面对新增投资的涌入，现有的燃气企业也在着手通过扩大生产规模，拓宽经营范围，降低生产成本等方式加以应对。

1城市燃气管网现状

1.1管网老化、腐蚀

一般燃气用钢管的设计寿命在15~20年之间，由于大多数城市燃气中压管网和低压管网运行的时间达到设计使用寿命，导致多数管网处于事故频发期。近几年，管网系统事故频繁，管网系统腐蚀穿孔的事故越来越多，因而，城市燃气管网的老化、腐蚀问题已成为燃气输配中一个严重的安全隐患。

1.2管网安全距离不足

有的居民私搭乱建在燃气管道上，对燃气管线造成严重占压，并且个别地区移动通信、有线电视以及电力高压电缆入地跟燃气管道交叉，安全间距不足，当燃气发生泄漏后，可能会引发爆炸。

2城市燃气管网优化设计原则

2.1目标化

对城市燃气管网进行优化设计，必须要严格遵循目标化原则，也就是对其结构进行设计，必须站在不同的视角，对燃气管网运营、建设费用、结构运行稳定性等因素进行综合考虑，代替常规余量设计方法中忽略成本的做法。从原本的校对分析向目标优选进行转变，促进资源利用效率的提升。

2.2速度化

城市燃气管网由于设计不当而产生泄露、火灾、爆炸等安全事故，不可避免会对居民、社会产生极其恶劣的影响，对企业的损失非常严重。所以，对燃气管网在设计过程中，一方面要确保其可以正常运行，符合基础功能需求，按照管网运行过程时存在的安全问题，在设计环节，对实践经验进行总结，建立一个能够快速反应、处理安全事故的制度。

2.3自动化

为符合城市发展中产生的实际需求来说，一定要站在现代化、自动化发展的视角进行研究，站在自动化的视角，对于燃气管网完成自动化控制。想要有效实现自动化控制，下一控制单元操作不能跳过上一控制单元的运行情况，因此对管网进行优化设计时，必须对其进行严格处理，比如，对各项参数进行计算和控制，促进设计方案技术含量的提升。特别是要着重分析操作单元运行参数，符合管网输送工艺要求的基础上，把整体费用看成是工作目标，对于调压站人气口流量、压缩机数量、调压站出气口流量等参数进行优化设计。

3加强城市燃气管网优化设计的有效措施

3.1城市燃气管网结构优化

随着城市燃气管网优化设计的深化，天然气管道网络结构优化设计的要求不断提高，为了确保城市燃气管网的结构来满足市场的需求，则应该选择性价比最高的材料，把管网结构优化转化成抽象的数值进行规划，不仅仅依靠传统的经验来判断，这可以有效地提高城市燃气管网结构优化水平。

3.2用户智能化方案

建设智能化管网的目的是为了在供气充足的情况下减少管网的建设投入，从而降低管网的成本投入。用户智能化的目的是为了在给用户供气的过程中，能够通过智能化控制操作实现用户安全、节能、环保、低成本的用气方式。主要为了确保燃气能够平稳输送，能够在燃气供应充足的情况下自动控制燃气供应量，在燃气减缓的情况下通过智能设备及时反映情况，从而确保用户用气连贯性，从而减少燃气资源浪费。

3.3压力调节设备的选择

城镇燃气管网进行优化设计过程中，比较重要的环节是对压力调节设备进行科学合理的选择，大多是选择调压柜等配备了主副调压器、超压切断器的压力调节设备。具体来说，调压的主要特征如下：①利用压力调节箱能够实现对压力调节设备的准确安全区域进行寻找，如此一来哪怕是产生比较严重的安全事故，也可以在尽可能短的时间对压力进行调整；②压力调节设备必须符合大型企业用户及工业锅炉用气量的不同需求，此外燃气流量的压力标准必须要处于调压器及压力调节设备可以承受的范围。一般来说，一台压力调节箱必须要符合至少400户居民的日常燃气使用量，假如是住户比较多的大型居民社区，建议使用多台调压柜进行组合；③采用主副调压器的优势在于假如主调压器产生故障问题，则副调压器也能够自动投人到供气实际运行中，不会对其他用户正常使用产生影响；④压力调节箱在合理使用过程中，能够一定程度上节省工程建设费用，以及调压站的占地面积，无需原本以楼栋为单位的单独压力调节，因此也减少调压设备管理费用及维护费用支出;⑤选择超压紧急切断阀的方式，如果是调压器管道产生压力不稳、调节器故障等问题，紧急切断阀会自动暂停工作，一方面保障燃气正常供应，另一方面也可保障供气安全。

3.4遗传算法

此方法，对自然生物遗传以及进化过程进行模拟后，进行全局搜索的方式，在优化城市燃气管网设计时，存在着较大的必要性。优化城市燃气管网比较复杂，利用遗传算法更为简便，对离散变量的函数进行处理时，不需要后期调整管径，降低对管网的投资，并对城市燃气管网的布置进行优化。城市燃气管网是根据气源以及用户地理位置决定的，以便于能够更好的满足燃气用户对燃气的实际需求，通过对市政要求以及地理条件进行分析，从多种管网结构设计方案中选择最佳的布局结构。传统的布局方式主要依靠经验进行，基于遗传算法的燃气管网结构设计，能够创建以管线长度最短为优化目标的数学模型，并且充分的考虑以下优化目标函数—管段配气功能、管网储备状况、管网造价等，通过创建该优化模型，能够设计出综合的优化模型，如压力储备能力低、造价低以及压力储备能力高、造价高的燃气管网结构。

3.5重视设计参数优化

城市燃气管网设计过程中会遭受其他因素的影响，特别是目前城市建设速度不断加快，管网系统设计过程中不可避免和其他专业出现交叉，必须要确保各项参数科学、合理、专业。对参数进行选择时要符合合理、科学的原则，必须要和实际情况相符合。比如，在对管网途经城市街道参数进行选择时，要涉及到实际街区面积、街区人口数量、人口密度等参数，还有就是每一项参数必须真实有效。

3.6管线选材和布置优化

选择的管线要符合实际运行的需求，由于管道施工之后其工作环境为地下，不可避免受到地下水的腐蚀。为了解决此问题，必须对钢管进行防腐处理。此外，为了缩减设计成本，应尽可能地采用新型管材，比如PE管等，能够显著降低可腐蚀问题使得管道服务寿命减少的情况，减少维修难度及工作量，降低施工成本。

结束语

总之，城市燃气管网设计是一个庞大而复杂的系统工程，这既要依托于市政府及其相关部门的高度重视，又要依靠各相关参与人员的关心和支持。同时，城市燃气的规划和设计应充分考虑到各方气源进行补充、各管网系统统筹兼顾，与城市总体规划、环境规划相结合，选用合理的气源，最终确保燃气用户的安全、稳定、高效地使用燃气。

参考文献：

[1]金梅.加强城镇燃气管网优化设计的分析[J].石化技术，2016，10:109+116.

[2]舒爽.关于加强城镇燃气管网优化设计的分析[J].中国新技术新产品，2016，08:46.

[3]张驿.城镇燃气管网设计中优化设计探讨[J].化工管理，2016，09:108.

[4]唐平.城市燃气管网优化设计方法研究[J].化工管理，2016，23:40.

[5]黄勇，冯洁，石亚灵，汪洋.城镇燃气管网的健康评价及规划优化[J].同济大学学报(自然科学版)，2016，08:1240-1247.