摘要：伴随着经济的发展和进步，我国城市化进程不断加快，同时人们生活水平不断提升，对于燃气工程的需要也就有所增加，为了保证实际生活中对于燃气的需求，我国对于燃气管网建设范围不断扩大，而如今各项工程发展迅速，工程复杂程度也相应提升，从我国燃气管网运行情况来看，虽然规模增加，但是其中存在的影响因素却也在增加，因此为了保证管网设计效果，需要从各个环节中去探索发现其中存在的问题，遵循相应设计原则，保证设计过程中工作效率。本文就城镇燃气管网设计优化措施进行了简要分析。
关键词：城镇燃气；管网优化；设计初探
导言
近几年我国城市建设速度不断加快，居民生活水平不断提高，对燃气需求量增大，为满足实际生活需求，燃气管网系统范围不断扩大，相应的也更为复杂。从现状分析，随着城镇燃气管网规模的不断加大，受各方面因素的影响也就更大，为提高管网系统设计效果，需要从多个角度出发。遵循管网设计原则，在确定研究要点的基础上，做好各个细节的控制，减少设计问题的发生。
1城镇燃气管网优化设计的概述
随着我国发展清洁能源和调整能源结构的战略实施，我国城镇居民对天然气使用的需求日益增长，随之而来的是城镇燃气管网输气量和输气距离的增加。然而，扩大城镇燃气输气管网建设规模将增加相应的建设费用，而且，为配合城镇整体规划设计，燃气管网的建设受到诸多因素的影响，这也增加了城镇燃气管网建设的成本投入。為满足日益扩大的市场需求，同时取得企业经济效益，降低燃气管网建设的成本投入，优化城镇燃气管网设计，提升燃气管网性能是未来天然气事业发展的必由之路。计算机技术、三维立体技术等多种先进技术的应用使得燃气管网优化设计可以有效地实现，而先进的理论推广也帮助开拓了管网优化设计的思路。当下正是提升燃气管网设计质量、缩短施工周期、降低优化成本的好时期。
2城镇燃气管网优化设计中的具体问题
2.1算法选择问题
在城镇燃气管网优化设计的过程中，算法的选择是十分重要的。实用、科学的算法能够更为全面地顾及到燃气管网的各方面因素，从而使得燃气管网的布局不断优化，提升设计的实效性及经济性。
目前，在进行城镇燃气管网优化时常见的两种备选算法为Prim算法以及受限最小生成树算法。通过一段时间的理论分析以及对数所工业园区开发区、新建楼盘等的用气设计实践发现，两种优化算法在实际应用之中尚存在一定差距。以某新建楼盘燃气管网优化设计为例，当初在设计中选择了可以考虑到管线长度因素的Prim算法，然而在后续使用之中发现，由于Prim算法单纯关注管线长度这一个因素，而未考虑节点的度，从而导致了节点的度较大，对管段的流量产生了限制。为解决这一问题，施工过程中不得不采取扩大管径的方法，大大增加了项目费用。这也成为了Prim算法的一个明显的不足之处。相比之下，受限最小生成树算法则使得该问题得到了较为理想的解决：在实现步骤之中，既考虑到了燃气管网的长度，同时又考虑到了节点的度这一因素，从而提升了算法的实用性。目前，最小生成树算法已逐步被应用到城镇燃气管网的优化设计实践之中。某地区曾有一餐饮业聚集的商区在商业燃气管网设计中普遍应用了该优化算法，在施工及实际使用之中取得了较为理想的效果。
2.2参数优化问题
城镇燃气管网优化设计的一个重要工作就是优化燃气管网的基本参数。管网的内径参数、节点输出流量及其压力值、以及管网路径区域的相关参数等的科学、合理优化是保证燃气管道建成之后的经济效益实现和未来发展的需要。在管网设计优化时，要综合考虑各项参数的设定，并且要结合管网所在区域的街区面积以及街区人口数量，现有工商业用户和潜在发展用户等实际参数，进而保障管网优化设计的科学合理性。准确的计算和判断当前管网的负荷和远期的发展余量，是做出正确实用，同时又经济效益俱佳的管网设计的重要保证。
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2.3调压装置的选择问题
压力调节装置的选择是城镇燃气管网优化设计中又一十分重要的环节在目前的管网设计条件下，通常会优先选择具有主、副两套调压器、能够智能识别超压并自动切断管网供应等功能的调压设备。通过这一优化设计的过程，一方面可以使得调压装置位置更加明显，便于识别并进行压力调节；此外，还能够确保当主调压器出现故障时，副调压器仍能够正常工作，为燃气管网的安全运行提供保障；同时，智能的压力识别及自动切断设备为输气过程的正常运行、及时避免安全事故的发生提供了有力的保障。另外，在压力调节装置的选择过程中还应注意的是，设备的参数性能必须能够满足所在区域的燃气需求量。以某社区新建楼盘民用燃气管网的优化设计为例，考虑到楼盘住户达1200余户，大大超过了普通一台调压箱能够满足的燃气用量，故对多个调压柜进行了组合使用，从而满足了当地用户的实际需求。
3城镇燃气管网优化设计的发展趋势
3.1 快速化
城镇燃气管网运行中存在一些安全隐患，可能会发生泄漏或者是爆炸等问题，一旦发生会给人员生命财产造成无法挽回的损失，因此燃气建设企业首先要建立快速应急反应能力，保证能够在第一时间进行处理，采用新技术，依靠快速计算方式，完成管网的调度和优化。
3.2 自动化
城镇燃气管网的优化中所涉及环节和参数非常多，因此，对单元运行参数实现考虑就可以引入自动化控制技术，实现各个单元之间的转换和直接操作。合理优化调压站入气口的流量、调压站出气口的流量、压缩机数量等多个参数。
3.3多目标化
城镇燃气管网的优化实质上属于多目标优化问题。在进行结构设计时，要充
分考虑城镇燃气管网运营、建设费用及结构可靠度等多个因素，而不能像传统设计那样进行余量设计时不计成本。优化设计已经变为“综合优选”，而不再是传统设计的“校对和分析”。城镇燃气管网优化设计的目标在于利用现有资源来满足可靠性约束和常规约束，使管网的热力能耗指标、管网的动力能耗指标、管网投资成本指标等项达到最佳状态，同时，还应该充分考虑管道结构的稳定性、刚度、强度，降低输送成本，提高管道输送系统的可靠性，降低管道建设的投资。以武汉市天然气有限公司铸铁管改造工程为例，该段天然气中压铸铁管道从汉口青年路至新华路，是最早敷设的城市燃气管网之一，建设于上世纪90年代中期，在人工煤气时代起着重要作用。随着城市发展，沿线工商企业用户及居民用户日益增多，特别是青年路商圈迅速发展，形成了现有的金融一条街，天然气用户涵盖了武汉广电、顶好酒店、新世界餐饮、西园商业街、武商集团等39家大中型商业企业，沿线居民小区有22个，居民用户达1.2万户。该铸铁管改造工程2012年4月启动，首期改造燃气中压铸铁管200m，将原有铸铁管网进行改造，全部更换为更为耐用的钢管，提高了管道的耐受力，还为后期提升天然气供应能力奠定了基础。
结语
城镇燃气管网的设计及其优化过程关系到国家的城镇建设，关系到工业发展及人们生活水平的提升，在整个社会建设中发挥着十分重要的意义。作为一名城镇燃气管网设计工作者，应十分重视管网优化设计在实际工作中的应用。应从科学的视角出发，合理分析优化过程中存在的各种问题，并注重与施工实际相结合，尽量选取最优的计算方法、参数以及理想的管线布置方案，从而实现城镇燃气管网设的不断优化。\
参考文献：
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论文作者:刘百玺
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/14
标签：管网论文; 燃气论文; 城镇论文; 优化设计论文; 算法论文; 参数论文; 因素论文; 《基层建设》2018年第20期论文;