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摘要：城市燃气管网的建设为城市化发展提供了有效的基础能源保障，城市燃气管网安全运行需要针对实际问题状况做管理方案设计，从而保证运行安全的有效性。本文对燃气工程的本质安全设计进行了分析探讨。
关键词：燃气工程；本质安全设计；管材及附属设施的设计；运行管理的安全设计
对燃气工程设计来说，什么是本质安全？如何才能做到设计的本质安全？
本质安全源于对本质安全电气设备的解释演绎扩展而来，是现代安全管理的理念。本质安全是指设备、设施或技术工艺包含内在的能够从根本上防止事故发生的功能。即机器、设备、设施和工艺自身带来的安全。从外形、功能等方面来计，在操作者不小心操作失误或不安全行为发生时，也仍能保证对操作者、设备或系统的安全而不发生事故。设备、设施的自保功能能够确保本质安全。
如何实现设计本质安全，设计理念尤其重要。设计时不仅要考虑燃气工艺设施的特点，按照国家及行业规范标准，满足工艺系统的本质安全，还要统筹考虑全局，注意燃气管道及设施在整个运行环境中和其它设施的布设影响关系。笔者从事民用、工商业设计及施工管理近二十年，见证、经历了燃气设计相关规范随着时代的变化，下面笔者就结合工作实际总结常规工程的设计谈谈一些需要注意的方面和建议。
1、燃气工程管材、管件的设计选择
首先要选择适合燃气工程特点的管道材料。燃气因其易燃易爆的特性，其工艺的设计也应结合这个特点进行。目前燃气管道常用的有铸铁管、热镀锌钢（直缝）管、无缝管和PE管、铝塑管这几种管材，设计人员需要注意的是：铸铁管一般适应于0.4MPa以下，因接口泄漏不便检修目前不常用；镀锌管一般用于明设管道，适合于螺纹连接，不适合焊接；材质推荐选用Q235B，不要选用Q235A；无缝管一般选用10、20号钢，连接方式适用于焊接；PE管只能用于地下埋地敷设，禁止用于室外地上明设燃气管道；铝塑管在《燃气设计规范》（GB50028-2006）明确规定只能用于表后室内，但是需考虑防撞击措施，不适合应用于室内。
其次注意管材的壁厚选择。常规工程设计人员一般只注重钢管种类的选择，忽视了壁厚，认为只是甲方技术、物资部门需要考虑的问题。《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中10.2.4条明确规定：钢管的壁厚应符合下列规定：在选用GB/T3091标准的焊接钢管时，低压宜采用普通管，中压应采用加厚管；选用无缝钢管时，其壁厚不得小于3mm；用于引入管时不得小于3.5mm；当屋面上的燃气管道和高层建筑沿外墙架设的燃气管道在避雷保护范围以外时，焊接钢管或无缝刚管的壁厚均不得小于4mm。这些规定设计人员一定要熟记于心。
第三要注意管件、设备及管道附属设施的公称压力、管件的壁厚。燃气管道的设备包括燃气表、阀门及阀井、燃气报警器等。城市燃气专项规划多将城市燃气输配管网确定为中低压两级管网，中压管网的设计压力为0.4MPa，实际运行在0.36MPa以下，即使在人口稠密的街区道路铺设其安全距离也容易满足，管材及施工都易于解决。通常设计实践中市政道路、调压器/柜前为中压A管道，室内低压管道在地下室、半地下室、密闭空间时提高一个压力等级即由低压提高至中压B（最高0.2MPa）。不管是低压、中压A或B，只是管道的强度实验和气密性实验的数值不同，对于附属设施的公称压力的选择来说影响不大。根据国家及行业标准，一般管道附件的公称压力高于运行压力1.1倍。但是铸钢阀门、铜阀门的公称压力多选用1.0～1.6MPa，经实践验证低于1.0MPa公称压力的阀门极易损坏发生漏气、关闭不严等现象；法兰的选择如果按照GB9119-2010中，DN200以下尺寸与1.6MPa的尺寸一致，为了便于与阀门对接且考虑经济性，法兰选用1.0MPa，阀门选用1.6MPa。紧急自动切断阀用于燃气泄漏报警器设置与期探测器联动时，一般在运行压力为低压的管道上安装，可以选择公称压力0.01MPa。因为燃气管道泄漏多发生在设备、附属设施的连接处，尤其注意其公称压力的选择。管件的壁厚选择特别需要注意的是：无缝钢管的三通、弯头的壁厚不应小于管材的壁厚，也即可以与管材壁厚相同。
2、管道及附属设施布局的安全设计
先说庭院室外管道的平面和竖向布局。庭院管道的供气管道一般采取二种方式：庭院中压、庭院低压。庭院中压即采取中压管道进入小区，使用楼栋调压箱供气；庭院低压即在庭院外设调压柜调至低压后供整个小区用气。选取500户左右小区对二种供气方式进行技术经济比较，庭院中压供气较经济，推荐选用。关于管网的布局方面，在《城镇燃气设计规范》GB50028中对管道与其它管道及设施的间距要求、和管道周围的环境、建筑有明确的规定，但是对大型住宅组团的平面布局没有相关的具体要求，对于设计人员才是怎么做才是比较合适合理，做法不一。笔者根据工作实践提出如下建议：1）大型住宅小区如果相邻二条市政道路且道路均有市政燃气管道时，应考虑设二个接管点，避免当一条市政中压管道因意外、接管停气时不至于影响用户的用气；庭院中压管道应根据用户规模的分布在适当的地点设分段阀，避免在某栋楼需要停气时影响用户较多；管径选择的水力计算可以按一个接管点进行计算，保证管网供气的可靠性。2）注意规范要求的安全间距。规范要求的均为净距，设计人员应注意电力电缆、给、排水管道的阀井外径均在1.2米以外，电力线路的管沟槽宽度有时可达1.7米，管道的平面位置应考虑到这些因素的影响，选择合适的间距。其次谈一下室内燃气管道的设计。室内管道的影响因素比室外更多，设计人员不但要了解水、电的设计施工习惯，也要对已通气用户进行回访调查、收集厨房的装修方案对燃气管道及设施的影响，综合考虑，统筹兼顾。例如燃气管道立管的设置应避免设在空心墙壁侧，否则管卡的固定就需要采取特殊措施；管道布局时表前阀与燃气水平灶连接的软管不超过2米，避免灶前阀门与灶具不同侧；引入管应采取高处穿墙入室，传统0.3米处低进易被封闭在壁柜内，水平管道应在楼板以下0.40米左右，避免被封闭在吊顶内需要另设其它安全保障措施不易管理。
3、考虑运行管理需要，注意细节的安全设计
设计规范求管道设计符合保证供应、保护环境、结合近远需求，但是具体在哪些方面、应注意哪些内容在条文中提及较少，需要根据工作实践要求进行完善。设计人员需要注意的是：
1）管道设计埋设深度应综合考虑现状和规划要求。在目前是泥土地或人行道，而规划是主车道的情况，要避免移迁和再次安装管道。因市政道路修改建时如果标高变化不大时，道路的基础层一般不超过1.0米，建议燃气管道的覆土厚度不小于1.2米。
2）管道分段阀门设置：同一条干管，阀门与阀门之间的建议距离是：在城市及市区为不超过800米，而在郊区为不超过1500米。阀门的安装位置宜如下：①在特殊穿越管或易受撞击损毁的其它系统部分的上游及下游。②在调压装置的入口处及出口处。③与主干管连接的分支管起点处。④重要建筑物前的地下管。⑤地上引出管与立管之间。⑥在中压A及中压B主干管系统上的三通管的每一出口。
根据⑥条建议，市政管道每十字交叉路口需要设四个阀门，但是经过分析，设计时应注意与该路口相邻管道阀门的设置，如果合理布局，四个三通出口设三个阀门即可满足任二个路口间管道需要检修停气时关闭阀门不影响其它管段的供气。如下图所示。
3）管道的布局应考虑设备维修、保养、管理的需要和对环境的影响，尽量人性化设计。比如：室外架空管道避免低于2.2米，防止周围人与管道发生磕碰；室外立管阀门的设置高度在1.7米左右，既能保证人能举手关闭阀门又能避免无关人员对阀门进行启闭；庭院调压箱应设在车辆不易到达的地方如果不可避免时应设防撞措施，燃气管道由地下引出地面时应设套管，避免管道在地面处易受撞击、受水浸易发生损坏、腐蚀漏气事故；采用鞍形管件时设检漏管方便巡查检测；燃气管道沿线在地面设置标示贴、桩、警示标志方便巡检等。
4、结束语
燃气设计是建筑工程的附属工程，受其它专业许多方面因素的制约和影响，真正地做到设计达到100%本质安全非常不容易。而且本质安全是一个过程，由于人类认识客观世界的水平是在不断地发展和提高，国家对安全生产的要求也随着科学技术的进步在不断地提高，本质安全还要通过施工阶段、运行管理阶段的管理来保障。但是做为设计人员要从思想上高度重视，充分理解本质安全的含义，从设计源头把好关，为本质安全的实施带好头，领好路。如此，燃气的运行安全将会有最坚实的保障，人们在体验燃气带来方便清洁的同时，更能深切体会、享受到对生活品质的改变。
参考文献
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论文作者:罗杰平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/12
标签：管道论文; 燃气论文; 阀门论文; 本质论文; 公称论文; 庭院论文; 中压论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;