摘要：天然气，作为一种高效的清洁能源，在我国能源占比中越来越重。如何保障天然气安全高效的进入千家万户，一直是相关科研工作者一直努力的方向。基于此，论文分析了城市天然气管网的发展现状，研究了天然气管网的布置方式、敷设方式及管网的补偿，探究了城市天然气管网设计优化。
关键词：天然气管网；安全管理；主动防御
1 引言
天然气是一种清洁能源，在可持续发展的倡议下，天然气代替了煤炭等一次能源，成为城市市民主要的生活燃料。由于天然气的可燃性，因此在天然气管道铺设的过程中对安全性的要求更高。在铺设过程中，要对天然气铺设线路、管网设置、施工监控、安装运营等各个方面进行实时的管理，防止安全隐患产生，提高天然气管网运输的安全性，促进天然气管网能够高效运行。
2 天然气管网优化原则
2.1 运行安全性原则
因为天然气的危险性，集输官网的安全性要求较高。在管网运行工作时，必须严格遵守管网安全性原则。具体到管线上主要是管道的温度、压力、管材强度等工艺参数。所有参数都应在安全范围内，才能保障管线的安全运行。
2.2 经济性原则
在管网建设时，成本是管网敷设最重要的参数。费用主要包括前期建设的建设费用和后期管理的维护费用。经济性原则的目的是将钱较为高效的花费在管线建设上，尽量减少资金浪费。
3 城市燃气管网的设计选择
3.1 管网管径的选择
在对城市燃气管网管径进行初选的过程中，相关的技术人员可以通过利用计算机软件科学合理的进行管径的选择。为了能够选择经济性和适用性的管径，可以利用初始的规格化管径和管段的计算流量来计算出管段的压力降值，通过气源点的压力来计算出各个节点的压力值，对不符合标准的值进行适当的调整和修正，从而计算出最佳的经济压降，应用计算出的压降和流量数据，从而来调用计算机软件中的管径优选菜单进行管径的优选。
3.2 管道材质的选择
①管道材质的适用性。天然气具有一定的理化特性，因此选择的材质必须满足天然气理化特性的要求。城市燃气管网系统在运行时，管网中的天然气是具有一定压力的，一般城市管道系统的压力为中压和低压，因此管道材质必须满足输送介质压力等级的要求。②管道材质的经济性。目前城市燃气管道常用的材质有两种。一种是聚乙烯管道、一种是钢管。聚乙烯管道的优点是具有良好的柔性、连接方便、不需要采取其他防腐方式。缺点是管道的刚度比钢管差、不能露天设置、当管径超过一定级别后成本高于钢管。钢管的优点是具有良好的刚度、可埋地敷设也可露天设置。缺点是无论埋地或者露天均需要进行防腐处理、管道采用焊接连接后为保证焊缝质量须进行拍片检验。
4 新形势下天然气管网安全管理以及主动防御的策略
4.1 加强对天然气管网的安全管理，排查安全隐患
虽然天然气管网在安装时会做相应的防腐设施，但常年深埋在地下，极有可能因为地形地貌变化、气候变化和环境污染导致管道腐蚀和天然气泄漏问题。因此要建立健全天然气管道的安全管理方案，定期对天然气管道进行检查与维护，如果发现问题必须积极处理，彻底排查安全隐患，在排查过程中不放过任何一处细节，并对出现腐蚀的管道及时进行检修与修复。此外，在天然气管道运行的过程中还要防止第三方施工的破坏，在天然气管线周围设置清晰的标识，让第三方在施工时注意防止对天然气管道的破坏。及时监督天然气管道周围的施工，建立分段踏步巡线系统及无人机巡检系统，人工智能站等系统加强对天然气管道的监督与控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时监管部门要积极发挥监督职责，加强对天然气管道施工安装的监督，防止安装人员违规。对天然气管道的材料质量以及防腐设施都应该及时检查，对天然气管道安装的施工方案以及安装技术等都要做好审批。对天然气管道安装施工的单位也要做好选择，保证施工人员的技术符合天然气管道安装要求，同时还要具备责任心，最好是有经验的施工团队。
4.2 结构优化
天然气集输结构优化是最经济的方法，好的结构不仅能降低成本还能实现更加高效的调控。常见集输官网结构有环形管网、树状管网、星型管网。但是由于全国各地地形差异较大，只有结合当地实际情况，高效发挥各结构的优势扬长避短。集输系统才能创造更大的经济效益。1）环形管网优化该结构优化主要是集输主线与各个分线在环内或环外与气井或下级气站之间的连接。利用环形结构将管道内的压力平衡。从而压力处于一个平稳的状态。该结构主要适用于井间串接，邻井区支线连接。2）树状管网优化树状管网是一条主干线连接多个支线的结构。好像一棵大树的枝干连接各个枝干。树状集输管网建设在管线投资费。因此该结构在前期投资费用会大大减少，但因其结构特点，会导致支管分流不均匀，生产不够平稳。该结构主要应用在气井分布为直线的情况。3）星型管网结构该结构主要应用在各集输站以某一战场为中心的布局上。星状结构管网既可以形成单独的布局，相互不干扰。也可以输气运行平稳，保持输送量。该结构主要应用在处理厂的管网敷设中。
4.3 提高管网设计的安全系数
提高管网设计的安全系数主要是为了城市燃气管网运行的安全和平稳，从而减少因为燃气造成的事故和损失的发生。对于城市燃气来说属于一个系统的工程，在这个系统工程中具有一定的风险，虽然在当前很多规范中都对安全系数进行了规定，但是想要将其控制在安全系数之内很难做到。也就是说安全系数如果多大那么注定要投入更多的资金，相反则会加大风险的发生，针对这种情况可以通过额外管壁厚度的增加完成防腐工作，对于场站系统可以通过备用装置的添加来保证系统的稳定性。众所周知管线或者场站一旦发生泄漏，就会造成严重的危害，因此在城市燃气管网的设置中，务必要提高管网设计的安全系数。
4.4 健全天然气管网主动防御体系
防腐涂层技术。当前油气管道防腐涂层技术应用比较普遍和成熟，比如采用三层聚乙烯涂层、溶结环氧粉末涂层、煤焦油瓷漆等，可以根据具体的管道部位和区块油气资源的腐蚀特点，优选防腐涂层技术，比如在管径变化较大的部位、管间距较小的管道等，进行聚乙烯胶带的缠绕防腐较为适宜。阴极保护技术。在管道防腐埋地操作过程中要引用阴极保护技术，可以选择三种方式，具体是附加电流保护、排流保护和牺牲阳极保护技术，其中排流保护又可细分为强制排流、急性排流和直接排流技术措施。阴极保护技术的原理是通过电化学腐蚀，让管道在阴极的保护下，避免发生腐蚀，这是利用阳极氧化反应强的特点。另外，启用阳极后配套外部电源和适当应用阳极，可以增加金属管件的负电位效应，防止腐蚀。要注意阴极保护中的阴极必须与阳极相对应，相互之间需要土壤或水等作为导电通路。
5 结束语
城市燃气管网设计阶段中，需要基于当地的实际地理情况、人文风俗等进行综合分析，通过注意燃气管道的纵断面结构设计，注重管网的防腐层等级设计等方式，保证城市燃气管网设计的合理性，严格按照各项管理制度与设计要点进行分析，监督施工工作的有序开展，进而保证城市管道的安全运营，为城市经济的发展奠定良好基础。
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论文作者:赵云强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
标签：管网论文; 天然气论文; 管道论文; 城市论文; 燃气论文; 结构论文; 安全系数论文; 《基层建设》2019年第28期论文;