论述城市燃气管网优化设计

论述城市燃气管网优化设计

王东明

身份证号码：35082419871219xxxx

摘要：燃气供应是城市建设的重要组成部分，科学合理对燃气管网进行规划设计不仅是城市总体发展的客观需求，更是燃气市场发展的必然要求。在城市燃气网管建设过程中，需十分重视设计的问题，需将燃气网管的建设与维护进行综合的考量，从而尽最大可能的实现城市燃气管网的科学化、合理化以及最优化。

关键词：城市燃气；管网设计

1.城市燃气管网系统的选择

管网系统的选择应考虑的因素：（1）气源的情况、燃气的性质、供气配额量、供气压力、气源的发展以及更换气源的远景规划；（2）市区的特点、工业生产规模和市区居住人口规模（常住人口和流动人口）、远景规划情况，街区和道路的现状布局和规划；（3）不同燃气用户对燃气性质和压力的要求；（4）市区原有的供气设施及相关情况；（5）工业企业用气量及特点；（6）储气设备类型；（7）管材和管道附件的选择以及调压设备的生产和供应商调查情况；（8）市区其它地下管线布局及建筑物情况。

2.城市燃气管网的分布

城市燃气管网不仅仅承担着为居民生活供应燃气的作用，也是城市基础设施建设中的重要组成部分，也是一个城市现代化程度的重要标志。城市燃气管网是一个复杂庞大的系统工程，不仅仅包括燃气输送管道，还包括燃气分配站、储气站、调压站、计算机控制系统及其他辅助的仪器设备。当然燃气管线在这一系统工程中占据着主体地位，直接影响着居民生活和燃气管线优化设计。

城市燃气管网优化设计要考虑到多种因素的影响，要充分考虑燃气的来源、城市的规模、燃气供应设施的承载能力、居民的用气需求、城市地形地质条件、地下其他管网的分布情况，同时还要考虑燃气管线的压力等级等情况。一般情况下，小范围的燃气供应通常采用低压管网，而大范围的燃气供应就要采取综合使用低压和中压两种级别管网的方法，这样才能为居民提供更安全的燃气。只有充分考虑到这些因素，才能使燃气管线的优化设计更加科学合理，更加符合城市和居民的需求，保证后期燃气管线的改造施工不会对居民生活和城市发展带来严重影响。

3.城市燃气管网的设计选择

3.1管段初始流量的选择

城市燃气管网的初始流量设计，需以连枝流量为基础原则，应用基本关联矩阵求解的原理从而得出连枝。当燃气管网中的环状管网相应的去掉某些管段之后，此时的连枝流量可通过按照管段的长度比例分摊原则进行确定，从而计算出管段初始流量。

3.2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。

3.3管道材质的选择

在管网管径确定以后，最重要的就是对管道材质的选择。管道材质的选择必须考虑适用性、经济性和安全性的要求。

3.3.1管道材质的适用性

（1）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。

（2）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。

3.3.2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。

3.3.3管道的安全性

管道的安全性主要体现在管道的耐久性上。由于城市燃气管道属于一种半永久性的基础性设施，因此当其投入生产使用之后，很难再进行相应的维修和维护功能，因此燃气管网设计一定要选择耐久性更好的管道。

1）管道承载力

如果由于某种因素的影响导致城市燃气管道的承压能力不能够满足抵抗城市燃气管道压力的荷载要求时，从一定程度上来说极易导致城市燃气管道发生承载力实效的现象。

2）管道防腐蚀

对聚乙烯管道来说，它本身就具有防腐蚀功能不需要采取其他的防腐蚀手段。而对钢管来说，由于管道容易被氧化从而被腐蚀。因此在建设过程中，钢管必须采取防腐蚀的手段来保证它的使用寿命。例如在钢管的表层涂敷一定量的防腐层或者是表层缠绕一定量的聚乙烯胶带，其主要作用就是对空气或土壤中的腐蚀介质进行有效的隔离，同时切断腐蚀电池的外部电路，从而建立城市燃气管道防腐蚀的第一道防线。另外，在必要时还必须采取外加锌阳极的方式来保证管道不被腐蚀。

3）管道锈蚀量

对于钢管来说，由于城市燃气管网在运行的过程中，会受到内压以及腐蚀的影响，从而导致燃气管道出现裂纹，并且随着时间的流失不断的加速扩展。当燃气管壁裂纹的尺寸或者锈蚀量超过标准的限制时，其中消耗的时间则为城市燃气管道的寿命。由于锈蚀量限制的最终确定是依靠实际的工程反馈数据和专家的评判，其中依旧存在较大的人为主观性，因此在管道壁厚的选择上一定要综合考量各项影响因素。

4.城市燃气管网设计要点

4.1细化管道平面设计，管线布置重视协调性

城市燃气管网的整个布线不仅要结合专业的要求，而且还需要在城市规划部门的指导下进行建设。为了能够从根本上减少大量投资和管网维护工作，相关部门需协商好燃气调压站的供气范围，重视管道平面设计，在管线布置上要十分重视协调性。

由于中压管网压力限制，在工程建设时中压管网布设应该要尽量靠近燃气用量大的企业，从而保证用较短的线路长度来实现同样的供气效果，充分的考虑城市供气的安全性和布局合理性，管网的设置要尽量采用环状网和枝状网相结合，从而推动燃气新管网的布置与城市发展保持一致性。

为了能够使城市燃气管网建设成本控制在预期范围之内，可根据工程实际情况，建立物理模型，将燃气的供气范围按区域进行划分，对管网节点和路径选择进行不断的优化，从而来保障城市燃气供气的安全可靠性，减少不必要的时间和物质成本。

4.2科学规范设置调压装置，坚持合理性原则

城市燃气管网调压装置的设置要遵循科学规范、合理性原则。区域调压装置半径的确定，需根据低压管网进行技术经济比较之后才可以进行最后的确定，提高半径的精准性。虽然为提高燃气输送的便捷性，调压装置一般应设在用气比较集中的地区，但是考虑安全因素应尽量避开闹市区，其布置应该要严格按照安全间距要求，从根本上保证城市燃气的经济安全可靠性。针对用气量大的工业用户或者公共建筑用户，其调压装置的设置应该要与居民用户分开，设置专用调压装置。

4.3合理选择管道管径和材质，提高燃气管道的适用性和安全性

选择合理的管径能够保证管网的正常运行，防止因供气能力不足而造成的重复投资，或者是供气能力太大而造成的投资浪费。选择合理的材质能够保证管网的正常运行，保证城市燃气输送的安全性，降低安全事故发生的机率。

5.结语

与城市总体规划的有机结合，是开展城市燃气管网规划设计工作的重点。对于未来潜在的燃气使用用户和用气量，应能够做出准确的预测。促进管网的建设，确保燃气供应的稳定性和安全性，确定管网压力等级。进一步扩大燃气的适用范围，加强多气源的燃气供应体系的建设。城市燃气调度中心的建设，同样是一个不容忽视的重要方面，是燃气高效、有序、稳定供应的重要保障，因此必须做好这方面的工作。

参考文献：

[1]王建强，丁国玉，王文红.城市燃气管网的瞬态模拟研究[J].河北科技大学学报，2014（2）.

[2]于峰，刘贵生.城市规划中的市政燃气管网规划设计研究[J].建筑工程技术与设计，2016（11）.