燃氣管道規(guī)劃建設的研究

夏鵬光

摘 要：本文首先對燃氣管道的規(guī)劃設計加以分析，然后介紹了燃氣管道規(guī)劃設計的方法，最后對燃氣管道規(guī)劃建設中常見的問題加以闡述并對解決問題的對策加以研究。

關鍵詞：燃氣管道；規(guī)劃；建設

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0122-02

1 燃氣管道規(guī)劃設計分析

燃氣用戶主要包括居民生活用戶、商業(yè)用戶、工業(yè)生產用戶等。其中，居民生活用戶和商業(yè)用戶用氣主要用于炊事及熱水的供應，工業(yè)生產用戶則主要用于生產工藝。在進行燃氣管道規(guī)劃設計時，居民生活用戶燃氣的使用優(yōu)先級應高于商業(yè)用戶，而商業(yè)用戶的優(yōu)先級應高于工業(yè)生產用戶。

我國的燃氣管道系統(tǒng)主要由高、中、低壓燃氣管網(wǎng)，燃氣分配中轉站，調壓站，儲氣站，電訊及自動化設備等組成。居民生活用戶和小型商業(yè)用戶一般選用低壓管道供氣，而大型商業(yè)用戶及工業(yè)生產用戶一般選用中壓管道供氣。一般的中小城市僅用中壓、低壓管道就可以滿足日常生活、生產需要。一些供氣量較大的大城市，則會將燃氣加壓到次高壓或高壓以保證燃氣使用的經濟合理性。中壓管道中的燃氣需經由調壓站降壓后才能輸送到低壓燃氣管道中。用氣量會隨著季節(jié)變化、時間變化等實時改變，因此，在儲氣站設置高壓儲氣罐或者利用城市周邊的高壓或次高壓管道的容積進行儲氣，一次來對用氣峰值加以調節(jié)。燃氣管道系統(tǒng)一般分為環(huán)網(wǎng)與枝狀，在城鎮(zhèn)燃氣工程初見時可建成枝狀或者半環(huán)網(wǎng)，但應逐步過渡為環(huán)網(wǎng)。

2 燃氣管道規(guī)劃設計方法

2.1 燃氣管網(wǎng)基本方法

燃氣管網(wǎng)是一種開放網(wǎng)絡，與自來水或熱力管網(wǎng)都屬于流體網(wǎng)絡。目前，城市燃氣管網(wǎng)規(guī)劃設計的主要方法有綜合優(yōu)化法、神經網(wǎng)絡法、動態(tài)規(guī)劃法及圖論法等。綜合優(yōu)化法通常是在氣源壓力一定的情況下，對城市燃氣分配管網(wǎng)進行優(yōu)化，例如燃氣門站已設定好氣壓的管網(wǎng)，或者高壓調壓站布置條件優(yōu)化中壓管網(wǎng)。神經網(wǎng)絡法在大規(guī)模燃氣管網(wǎng)設計中應用廣泛，該方法是通過網(wǎng)絡狀態(tài)的變化，對神經網(wǎng)絡引入能量函數(shù)，使之與問題的目標函數(shù)一致，來確定神經元之間的聯(lián)結權，其特點是自適應性強、組織性好、容錯性高，并可以實現(xiàn)多個管網(wǎng)同時運行。動態(tài)規(guī)劃法是對燃氣管網(wǎng)中的各個節(jié)點壓力進行優(yōu)化，通過各節(jié)點壓力計算出最優(yōu)壓力，并根據(jù)該壓力值選擇相應管網(wǎng)元件，動態(tài)規(guī)劃法不能同時解決多個優(yōu)化問題，且不適用管網(wǎng)元件較多的大型燃氣管道系統(tǒng)。圖論法是對現(xiàn)場進行勘探并規(guī)劃好施工線路后，將復雜的枝狀燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)化，采用分級優(yōu)化的方法，將整個燃氣管網(wǎng)規(guī)劃設計問題分解成子問題。

2.2 燃氣管網(wǎng)布線標準

燃氣管網(wǎng)主要采用地下鋪設的方法，在設計中要充分考慮到管網(wǎng)的縱斷面，同時還應考慮到當燃氣管網(wǎng)出現(xiàn)故障時，在保證燃氣管網(wǎng)的正常運行情況下，便于燃氣管網(wǎng)的保養(yǎng)和維修。城市燃氣施工應按照相應的國家法規(guī)進行管網(wǎng)布線。高壓管網(wǎng)好中壓管網(wǎng)的壓力較高，主要用于燃氣輸送環(huán)節(jié)，危險系數(shù)高，因此布線時應在滿足管網(wǎng)安全距離，使燃氣管網(wǎng)處于安全運行狀態(tài)，還應考慮保養(yǎng)和維修的便利性。低壓管網(wǎng)是燃氣管網(wǎng)的主要組成部分，其網(wǎng)絡密度是低壓管網(wǎng)的主要設計內容。

在設計初期應充分考慮各個環(huán)節(jié)的燃氣管網(wǎng)壓力、與其他地下管道是否干涉、燃氣用戶密度、管道結構、圖紙情況及檢修的便利性，對于不同壓力的管網(wǎng)應采用不同的設計方案，在鋪設管網(wǎng)時應盡可能的采用環(huán)網(wǎng)布置。通常用戶配氣管網(wǎng)采用的低壓管網(wǎng)，在設計過程中應注意管道長度、用戶相連、按規(guī)劃布置管網(wǎng)、與其他地下管道的斷面距離。管網(wǎng)的縱斷面布置應考慮最小斷面距離、斷面防護措施等，避免與自來水或熱力管網(wǎng)共用同一地溝，管道距地面深度應大于土壤的冰凍線以下。燃氣調壓站的作用半徑應滿足城市的規(guī)劃要求，控制好安全距離，降低城市環(huán)境污染。

3 燃氣管道規(guī)劃建設常見問題及對策

3.1 燃氣管道斷裂及解決方案

城市燃氣管網(wǎng)施工多為土埋法，城市燃氣管網(wǎng)運行中，影響管道斷裂的因素主要有：土埋過程中由于管基的沉降不均導致管道斷裂，在燃氣管道附近開挖自來水、熱力管網(wǎng)引發(fā)管道斷裂、重型汽車碾壓引發(fā)管道斷裂、樹根生長擠壓燃氣管道導致管道斷裂等。

管基的沉降不均導致管道斷裂的解決方案：首先切斷管網(wǎng)氣源，檢查出管網(wǎng)斷裂處，將斷裂的管道用韌性較好的橡膠管進行更換，新更換的橡膠管兩端采用鋼塑轉換接頭，并用雙接法蘭與原管道連接。對于新更換管道位置，更應注意管基的沉降不均導致管道再次斷裂，避免管道斷裂處重復更換管道。

3.2 燃氣管道運行壓力超過限值

城市燃氣管道多為中低壓管道，超過壓力限值分為超低壓限值和超高壓限值。超低壓限值會導致進戶燃氣不足，管道內形成負壓，空氣進入管道，降低燃氣濃度達到燃氣爆炸極限，引發(fā)重大事故。超高壓限值會引起燃氣泄漏，降低管道接口密閉性。

管道超低壓限值的處理方法是在管道進行停氣檢修時，嚴格按照停氣檢修操作規(guī)程操作，由專業(yè)人員檢查管道承受壓力，恢復供氣時，將供氣壓力調節(jié)正常范圍。管道超高壓限值的處理方法：調壓器出現(xiàn)故障時，可在調壓器上安裝遠程調節(jié)器，通過計算機實時調節(jié)管道壓力；鼓風機出現(xiàn)故障時，對鼓風機安裝壓力自動控制器，將鼓風機設定好輸出壓力，當輸出壓力超過壓力限值時，鼓風機自動停止工作，確保燃氣壓力不超過上限。

3.3 燃氣管道堵塞

造成城市燃氣管網(wǎng)堵塞的原因有：積水造成管道堵塞、地下滲水造成管道堵塞、袋水造成管道堵塞、管道雜質造成管道堵塞等。

積水造成管道堵塞是由于燃氣中存在水蒸氣，當燃氣進入管道后，由于管道內的氣體壓力較高或溫度降低，燃氣中的水蒸汽冷凝成水，聚積的冷凝水造成管道堵塞。這種事故的解決方案是將燃氣管道停壓，采用專業(yè)的燃氣管道抽水泵對管道及時抽水。檢測燃氣中的含水量，分析燃氣中的冷凝水產生規(guī)律，計算出抽水周期，定期對管道進行抽水。

地下滲水造成管道堵塞通常是由低壓管道出現(xiàn)斷裂、管道接口密封不良、管道腐蝕穿孔等原因，當?shù)叵聺B水的水壓大于管道內的燃氣壓力時，管道外的地下水通過管道滲入到管道內，從而造成管道滲水堵塞。其解決方案為對管道進行探傷，找出管道具體的滲水位置，然后采用耐水性較好的粘接劑進行處理，對于滲水較嚴重的部位可按照3.1中的解決方案對管道進行修復。

袋水造成管道堵塞與積水造成管道堵塞相類似，都是由于燃氣中的冷凝水造成的，冷凝水聚積在管道的最低處。其解決方案是先找出管道的最低處，然后根據(jù)實際的地質情況，對管道坡度進行修正，并在管道袋水附近安裝一個凝水井，用于儲存冷凝水，并定期將凝水井中的積水抽出，若一年內該凝水井未有連續(xù)冷凝水，可將該凝水井撤除。

3.4 燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)進水

城市燃氣管網(wǎng)運行中，向管道系統(tǒng)設備及其附屬設備注水時，由于水閥老化或其他原因，造成燃氣管網(wǎng)進水；管道斷裂后未能及時修復，地下水或雨水涌入管道造成管網(wǎng)系統(tǒng)進水。

注水造成的管網(wǎng)進水的解決方案是切斷水源，停止向管道內注水，打開進水管在線可放水的出口放水，當積水不能自動流出時，采用專業(yè)燃氣抽水泵將剩余積水抽出，并注意排空設備中的積水。因管道斷裂造成管網(wǎng)進水的解決方案是切斷管網(wǎng)氣源，打開管網(wǎng)的出水口待管道內的積水不能自動排放時，采用燃氣專業(yè)抽水泵將管道內積水抽至無水為止，再按照管道斷裂的處理方法對管道進行修復。

4 結語

綜上所述，燃氣管道的規(guī)劃建設是城市建設的重要環(huán)節(jié)，對燃氣管道合理規(guī)劃，積極解決燃氣管道建設中遇到的問題，加快我國燃氣管道的建設步伐，對于解決環(huán)境污染問題，改善生態(tài)環(huán)境，提升人民的生活質量意義重大。

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