台州市燃气设计研究院有限公司
本文旨在通过对城镇燃气管网的可靠性分析，在查阅文献资料和理论分析的基础上，探讨管网系统形式、气源点位置与数量、调压柜等因素对管网可靠度的影响方式与特点，将其结论运用在燃气管网系统的规划设计、管网管理等实际工程中。
城市燃气输配系统属于城市生命线工程系统的组成之一，是一项民生工程，同时燃气管网具有危险性（易燃易爆）、长期性（24小时运行）等特点，所以在设计中首先需要考虑燃气管道系统的可靠性。本人在多年的设计工作中，从管网系统的连通性理论出发，认为燃气管网系统设计中以下几点对于整个管网系统可靠性最为关键。
一、燃气输配系统管网形式
燃气输配系统的管网形式可分为两种：枝状管网和环状管网。
燃气在枝状管网中从气源至各节点只有一个固定的流量，是“静态”的，流量分配方案也是唯一的，采用枝状管网很大程度是因为用气规模较小，或者道路没有形成，甚至在发展过程中，道路还会发生较大的变化，无法采用环网系统而采用的临时性供气。虽然枝状管网在理论上比较经济，但是他的扩容能力很差，所以在设计过程中如果对用气区域的设计参数十分清晰且未来不会有改变，即用气区域没有扩容的要求时，采用枝状管网系统是比较合理的。但是枝状系统燃气干管失效后影响用户较多，其主要原因是受第三方破坏，特别是开挖路面时采用电动，野蛮施工造成燃气管道受损，一旦停止供气，采用枝状管网就容易造成大面积的停气。
环状管网是由一些封闭成环的输气管道和节点组成，在任何形状的环状管网中，其管段数k，节点数m和环数n符合下式：
K=m+n-1
环状管道相比较枝状管网，他的管段的介质流向不是一成不变的，是“动态”的，流量分配方案随着节点的负荷变化一直在调整。目前，在城市燃气管网建设较为发达的地区城市，输气管网应尽可能成环，由于环状管网中的每个节点的多方向流量的供应，从安全稳定的角度上，该系统的可靠性高，管网安全供气更加持久。但是环状管网是通过管道总长度和阀室的数量相比枝状系统有不少的增加，所以相应的工程总造价也更高；从管道运行管理角度出发，环状管网在检修的时候需要关闭多个阀门才能切断气源，处理事故的时间会相应延长，所以基于事故管理效率出发，枝状管网是优于环状管网的。
（枝状管网） （环状管网） （环状枝状混合系统）
二、气源点位置与数量
城市燃气双气源或者多气源方案连通可靠性肯定是优于单气源的，我们设计过程中更多的是考虑如何使两种气源能够安全可靠、经济合理的并网运行。
对于区域结构一定的燃气管网系统，多个气源地点的位置是决定系统可靠性的最关键因素，设计人员应尽可能的对可能的“气源点位置方案”一一计算并列出，进行比较，从燃气用户连通性出发，从中选出一个最优解，将气源增设的优势发挥到最大值。在整个系统中，各管段所处位置不同，发生故障后对整个管网的影响也是不同，有些管段一旦发生故障，可能导致大部分用户停气甚至整个系统的运行，所以在气源地点的选择上，应避免这类管段的存在，如果不可避免，应尽量将其设置在可靠性较高的环境或者有备用线路。
同时，整个城市的管网系统用气肯定是不均匀的，所以在设计双气源或者多气源的时候，一定需要从这个系统的整体性来考虑设计，同时，在硬件和软件上确保设计出来的系统既能够并网同时进行，又可以独立供气，使得整个系统既有可靠性，又有灵活性。
三、调压站（柜）的设计
调压站（柜）的设计与其所服务配气管的能力、安全性和可靠性有密切的关系，在燃气输配系统中有着重要的作用。所以，区域调压站（柜）时，位置和“储备能力”是需要设计人员认真考虑的。一般情况下，设计遵循以下原则
原则一：由于用气点的用气规模是随与气源点（调压设施）的距离的增加而减小的（不然设计方案即使不合理的），因为管径也应随与气源点（调压设施）的距离而由大至小。
原则二：气源与用气负荷之间的距离应遵循最短距离的原则
原则三：调压站出口压力设置。专用调压站出口压力一般是跟用户端的使用压力保持一致；但是区域调压站，特别是工业园区的区域调压站，由于用户生产特点不同，其用气设备的燃气使用压力也无法保证一致，针对该中用户，建议进行二级调压，即在气源与用户端用气压力的最高值中取一个数值：比如70Kpa，该压力比所有用户端燃气设备使用压力高，用户端需要根据各自用气特别再另外配置专用调压器，该系统用户“适配性“强，可满足不同用户的需求；同时由于一级调压将高压管网调低到中压，保证了系统安全性，从而得到广泛应用。
原则四：在调压设施的设计中，要留有适当的裕度，从而适应日益增长的城市用气规模需求。
结语
通过本文分析，在燃气管网系统设计过程中，我们应尽可能从管网系统的连通性出发，充分考虑管网系统形式、气源点位置与数量、调压柜等因素对系统可靠性的影响，结合设计实际案例来设计，将其结论运用燃气管网系统的规划设计、管网管理等实际工程中。这样整个燃气输配系统管网系统的可靠性才能提高，最终为企业、社会带来更大的经济效益。
论文作者:阮小波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/11
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