在我国, 天然气是一种清洁能源, 提高对这种能源的利用率, 能够减少对大气的污染, 提高我国空气的质量, 同时, 给我国的城镇居民带来了方便, 通过源源不断的进口天然气量和天然气的西气东输输气规模的扩大, 天然气在我国的生产生活中发挥着巨大的作用。随着城镇的发展, 用气量不断的增加, 燃气管网系统也变得越来越庞大, 越来越复杂, 燃气管网安全隐患也越来越多, 城镇燃气管网优化设计就显得非常的重要了, 加快城镇天然气管网建设, 对城镇燃气管网进行优化设计, 是一个值得研究的问题。
1 城镇燃气管网优化设计概况
天然气已经普遍应用于我们的生活中, 因为其清洁、方便、异味小, 人们对于天然气的需求量也是日益的增加, 城镇燃气管网的输气量不断加大, 增加了城镇燃气管网的负担, 同时, 燃气管网的输送距离也大大的延长, 原来的燃气管网设施已经满足不了现在城镇居民的用气要求, 所以, 为了满足广大城镇居民的要求, 燃气管网设计者和建设者就必须加大城镇燃气管网的建设规模, 这样, 建设的费用也会大幅度的提高。此外, 在燃气管网建设的过程中, 也会受到很多因素的影响, 严重影响了燃气管网设施的质量, 对城市的建设是十分不利的。
所以, 为了降低建设的成本。提高城镇燃气管网设施的利用率, 最好的办法就是在原来的管网设施基础上进行不断的优化改造, 提高燃气管网功能, 优化管网设计和施工模式。随着计算机技术的飞速发展, 所以对城镇燃气管网的优化设计也带来了很大的帮助。以前通过人力要对采样数据进行大量的手工试算, 耗费大量的精力和人力, 现在可以通过Visual C++以及excel等软件的辅助, 编译出强大的分析软件, 通过与SCADA系统实时连接进行数据采集, 通过建立静态分析系统、模拟分析系统、在线仿真分析系统, 对管网系统进行连续动态分析运算, 可以根据管网运行状态提出管网参数和调整方案。根据计算方案优化管材的选用和施工方式, 使建设效益最大化。
2 城镇燃气管网优化设计中考虑的问题
2.1 复杂化
市场竞争越来越激烈, 国家能源布局也越来越复杂。天然气可压缩, 也可液化, 随着我国大量进口LNG, 城镇气源呈现CNG、LNG、管道气等多种形式并存。其压力级制各不相同。加上市场竞争日益加剧上游单位也各不相同, 多种气源并存。这种形势使得在保供和安全运行中优化设计尤为重要。
2.2 多元化
城镇燃气管网优化设计属于多元化优化问题。在设计的过程中。要考虑城镇燃气管网的运营, 建设费用以及结构的可靠度等因素。还要考虑到建设成本等。城镇燃气管网优化设计已经不像以前那样不计成本, 它是需要多元化综合的考虑整个建设项目, 包括项目的设计, 运营, 利用率等, 城镇燃气管网优化设计就是利用现有的资源打破条件的约束, 提高管网的利用率, 使管网的热力能耗指标, 管网的动力能耗指标, 管网的投资成本指标等项处于最佳的状态, 此外, 也要充分的考虑管道结构的稳定性, 运输强度, 管道的刚度, 不断提高在输送过程中的安全性可靠性, 不断降低管道维修建设的成本, 更好的服务于用户。
2.3 自动化
传统的SCADA系统已经不能满足现有的数据采集和输送控制。随着智能终端和物联网技术的发展不再满足于数据的抄报和阀门的人工控制上。在这个高科技的社会, 需要整合采集系统、远传系统、视频系统、物联表系统、购气系统、智能终端系统、巡线系统、呼叫系统、泄露报警系统等庞大而复杂的各种系统。各种环节需要精准控制, 自动化程度高低影响企业未来的盈利能力和竞争力。所以城镇燃气管网优化设计在自动化方面的要求就比较的苛刻, 操作也比较复杂, 要求的技术含量也比较高。
3 城镇燃气管网优化设计具体问题
3.1 城镇燃气管网的材料选择
在我国以前城镇管网设计材料一般是选择的钢管或铸铁管, 管网的布置一般是埋在地下, 我们知道, 钢制管道是一种易腐蚀的材料, 如果常年的埋在地下, 钢管的防腐质量也会逐年的下降, 钢管就会慢慢的被腐蚀, , 为了增加, 钢管的使用寿命, 我们必须重新对钢管进行有效的防腐蚀处理, 这样处理起来难度会比较大, 而且花费的费用比较高。所以, 现在中压燃气管网材料选择的是PE管, 这种材料使用寿命比较长, 易安装维修, 成本也很低。目前大多选用的是PE100, SDR17.6的管材。PE100材料有1250MPa的弹性模量, 这使PE100管具有更高的环向刚度。在通常的操作压力下, 使用PE100材料制造的管材, 其管壁可大大变簿, 可以省材料和扩大管道横断面的面积, 这样既节省了投资又增大了管材的输送能力。如输送能力恒定, 横截面的增大带来流速的降低, 这样可以使管网的水力工况更加优化。
3.2 城镇燃气管网的施工方法的选择
早期施工的城镇燃气管网多采用防腐钢管, 随着年久失修防腐层破环等因素的影响, 安全隐患日益突出。再对燃气管网的改造过程中, 中压燃气管网的施工一般采用开挖直埋、定向穿越等传统施工方式。在城区里面施工受施工操作面影响由于种种因素很难直接采用开挖直埋和定向穿越施工。经方案比较和优化设计, 可采用在旧钢管中穿插PE管的施工方法, 施工便捷, 对路面通行影响极小。也深受城市管理者欢迎。
3.3 城镇燃气管网的压力调节装置选择
燃气在输送的过程中, 压力装置是一个很重要的设置, 它是燃气输送的一个动力和控制枢纽, 所以, 城镇燃气管网优化设计过程中, 选择压力调节装置是非常重要的的一个环节。一般选择主副两套调压器, 以保障全过程无中断的运行。调压器有以下作用:
3.3.1通过压力调节箱、柜, 我们可以准确的定位压力调节情况。在出现了紧急的安全事故情况下能够在第一时间内切断、放空, 把危险降到最低。
3.3.2有了压力调节装置, 用气量大的用户就可以灵活地控制燃气量的输入。在安全范围内用户可以调节压力调节装置满足自己的需求。
3.3.3有了主副调压器, 用户在使用的过程中有了双重的保障, 如果主调压器出现问题也不用太过担心, 副调压器就会自动的运行, 工作不会因此而中断, 合理的保障了用户需求。
3.3.4压力调节箱、柜的利用可以减少占地面积, 节省建设费用。工程成本大大的降低。平时的维护费用也降低了很多。
3.3.5超压切断装置的利用也提高了用气的安全性, 它会在压力不稳等紧急情况下自动关闭, 保障供气安全。
3.3.6在小时流量100m3左右的燃气用户中, 可选用双调压箱并联安装的方式来保证安全供气。此方式模块化, 维修更换更加便捷。
3.4 城镇燃气管网的示踪线选择
在早期的钢管施工中多不采用示踪线, 由于钢管有导电特性, 一般用专用仪器或探地雷迪均可对地下钢管准确定位。然而在PE管埋地后, 由于PE管不倒电, 很难用仪器和雷迪地位管道位置和埋深, 一般采取同沟敷设金属电缆。由于金属电缆线径较细, 加上接头施工不牢靠很在后期运营中发挥作用。尤其在穿越施工中, 金属线缆强度低很难和PE管同时拖拽。往往造成穿越管段在日后交叉施工中很难定位PE管道具体的埋深和位置, 造成第三方破坏事故频发。随着通信技术的发展, 光缆大量普及其造价极低而且强度高、耐腐蚀 (几乎不存在腐蚀) , 目前我司PE管道敷设均同沟敷设低芯光缆, 尤其和PE管一同定向穿越效果十分良好。其钢丝可导电, 通过仪器施加电信号可通过探测设备准确对位置进行定位。同时光缆接头均引出地面做好测试桩, 也为未来的SCADA系统升级, 全面做好自动化做好基础。可一举多得, 收到良好的效果。
4 城镇燃气管网运行中存在的不足
4.1 缺乏专业的燃气管网技术人才
在燃气公司工作的人员专业技术人员发现问题的能力存在欠缺, 安全意识不够强, 及时在例行检查的过程中也不能及时的发现管网存在的安全隐患, 即使发现了问题, 也不能认识到问题的严重性, 让安全隐患继续停留, 得不到根本的解决。
4.2 管道存在严重的腐蚀现象
城镇燃气管道一般是埋于地下, 所以土壤的腐蚀是无法避免的, 不同土壤质地对管道的腐蚀情况也是不一样的, 此外, 土壤中也会繁殖很多的细菌微生物, 细菌微生物的腐蚀也很严重, 最常见的就是厌氧菌的腐蚀, 他可以改变管道的成分, 达到腐蚀的效果, 由于管道本身的结构不均匀, 高低温的变化加快了管道的腐蚀。
4.3 地下管网施工单位多, 管理混乱
现有的地下管网施工单位素质参差不齐, 对于地下管网的布局也是乱七八糟, 各种材料, 质地, 性能的管道在地下错综复杂的交汇, 互相交叉, 给燃气管网的合理布局带来了障碍, 给管网安全运行带来了很大的不利。
4.4 燃气管网施工质量存在欠缺
现在的施工单位为了追求利润, 在燃气管网施工的过程中, 不能按照严格的规格进行施工, 施工质量非常的差劲, 研究表明, 施工质量的好坏直接关系着燃气管网的腐蚀效果, 一般情况下, 燃气管道的腐蚀部位发生在焊接扣, 三通, 接头等部位。
总之, 天燃气是我国利用率很高的一种能源, 我们要了解城镇燃气管网优化过程中存在的问题, 把先进的科学技术和先进的理论应用于我们的施工过程中, 对提高施工的质量, 压缩施工的周期, 降低施工的成本, 有着非常重要的意义。我们一定要加大天然气管网优化设计建设的力度, 这样才可以从长远的角度为国家节省能源, 更好的服务于广大人民群众。
摘要：随着我国科技水平的提高, 人们的生活质量也迅速的提高, 相应的城镇燃气的利用率也在不断地上升, 城镇燃气管网的设计也显得尤为重要, 优化设计的作用也是非常明显的, 本文概述了城镇燃气管网优化设计中存在的问题, 提出了城镇燃气管网优化设计的具体解决方案, 以合理的工程建设成本, 产生最优的供气效益, 以适应城镇居民对燃气的需求。促进了我国城镇化建设的速度, 为我国城镇人民提高生活水平奠定了基础。
关键词：城镇燃气,管网,优化设计,问题
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