江西省煤矿设计院 江西省南昌市 330000
摘要：在城市燃气网管建设过程中，需重视设计的问题，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；设计要点；设计选择
一、燃气管网管径的选择
1.1管段初始流量的确定
管段初始流量是在连枝流量一定的条件下,通过调用基本关联矩阵求解而得到的。所谓连枝,是针对环状管网而言的。如果把一个环状管网去掉某些管段后,该管网变成枝状管网,那么去掉的这些管段就称为连枝。连枝流量采用按照管段长度比例分摊原则确定。
1.2管径的初选
根据管段的计算流量和管段的单位压力降,可以计算机软件调用中的“初选管径”菜单进行管径的初选。单位压力降由从气源点到零速点的允许压力降与管路长度的比值确定,零速点的确定按照燃气总是从气源点流向最远点的原则确定。
1.3经济管径的选择
根据初始的规格化管径和管段的计算流量求解管段的压力降,并由气源点的压力求各个节点的压力,调用修正各节点压力,计算得出经济压降。根据此压降和计算流量,调用软件中的“管径优选”菜单进行管径优选。
1.4城市管道耐久性原则选择
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规范的某一功能要求,此特定状态称为该功能的“极限状态”,即“临界状态”。城市燃气管道耐久性作为一项功能,也存在着耐久性极限状态:承载能力极限状态和正常使用极限状态。对城市燃气管道耐久性寿命准则的合理选择是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提。
(1)城市燃气管道防腐蚀性选择。
因城市燃气管道属于半永久性设施,投产后维修或维护较难进行,故要求耐久性要好。在城市燃气管道表面涂敷防腐层就是为了隔绝腐蚀介质、切断腐蚀电池的外部电路,是城市燃气管道防腐蚀的第一道防线。采用城市燃气管道腐蚀寿命准则的理由,主要是考虑城市燃气管道开始腐蚀,在一定的腐蚀量和腐蚀时间下就足以使得城市燃气管道产生各种腐蚀缺陷,而缺陷继续受到多个随机因素的影响,很难做出较为准确的估计。但是对大多数城市燃气管道而言,以城市燃气管道开始腐蚀作为寿命终止标准,显得过于保守,也是不现实的。大量的工程实际表明,防腐层失效产生腐蚀的城市燃气管道,使用二三十年仍未发生泄漏等事故。
(2)管道承载力。
承载力寿命理论是考虑城市燃气管道腐蚀引起的抗力退化,当城市燃气管道的承压能力下降到不足以抵抗城市燃气管道压力的荷载作用时,城市燃气管道就达到了承载力失效的状态,这一界限值作为城市燃气管道的耐久性极限状态。临界值通常为可接受的失效概率,失效概率由概率统计的数学方法得到,能够发挥城市燃气管道的最大效用,得到广大业内人士的认可。
(3)城市燃气管道裂纹尺寸与锈蚀量限值。
在腐蚀和内压载荷波动等因素的共同作用下,城市燃气管道的裂纹将会加速扩展。裂纹尺寸与锈蚀量限值理论是以管壁裂纹尺寸或锈蚀量达到某一控制界限值所需时间作为城市燃气管道的使用寿命。裂纹尺寸限值通常指行业或企业等相关部门规定的临界值;腐蚀量限值通常用城市燃气管道截面的损失率来表示。该寿命准则仍然偏严,限值的确定依赖实际工程和专家经验,因而存在很大的人为主观性。
当城市燃气管道发生腐蚀、疲劳开裂后还允许城市燃气管道有一定的工作能力,还不至于影响城市燃气管道的安全运行。
二、城市燃气管网设计要点
2.1管线布置重视协调性
在城市燃气管网布置中，协调性尤为重要，针对这种情况设计人员不但要具有较强的专业能力，还要根据城市规划部门的要求进行设计，在管线布置上要减少成本的投入，还要便于管网后期的维护，这就需要相关部门对燃气调压站供气范围进行协调，将管网平面设计工作作为重点，实现协调的目的。对于中压管网来说具有一定的压力限制，那么在管线布置上就要满足这项需求，找到与燃气用量大的企业进行靠近，这样可以在短线路中为企业提供充足的燃气，确保城市燃气管网布置的安全性，同时在管网设置中要将环状网和枝状网进行有效的结合，这样可以使燃气管网的布置符合城市发展的需求。想要将城市燃气管网建设的成本进行有效的控制，那么首先要根据管网布置的实际情况进行物理模型的建筑，这样可以通过模型将供气范围进行合理的划分，同时还能对管网布置的线路以及节点进行优化，不但可以确保城市燃气供气的安全性，还能有效减少成本的投入。
2.2科学规范设置调压装置
科学规范的设置调压装置对城市燃气管网的设计尤为重要，想要对区域内调压装置的半径进行确定，首先要根据低压管网的技术经济对比进行确定，这样可以保证半径的精准度。调压装置的主要作用是确保燃气输送的便捷性，但是就目前调整装置的安装来说一般都是用气较为集中的区域内，想要确保调压装置以及城市燃气输送的安全，一定要避开闹市区，同时要对安装的间距进行严格的控制，另外还可以对一些使用燃气量较大的企业或者用户进行特殊设置，如调压装置与居民使用的调压装置进行分开，这样不但可以保证燃气的经济性，还能保证燃气输送的安全性。
2.3提高管网设计的安全系数
提高管网设计的安全系数主要是为了城市燃气管网运行的安全和平稳，从而减少因为燃气泄漏造成的事故和损失的发生。对于城市燃气来说属于一个系统的工程，在这个系统工程中具有一定的风险，虽然在当前很多规范中都对安全系数进行了规定，但是想要将其控制在安全系数之内很难做到。也就是说安全系数如果太大那么注定要投入更多的资金，相反则会加大风险系数，针对这种情况可以通过增加额外的管壁厚度来提高管网的安全系数，对于场站系统可以通过备用装置的添加来保证系统的稳定性。众所周知管线或者场站一旦发生泄漏，就会造成严重的危害，因此在城市燃气管网的设置中，务必要提高管网设计的安全系数。
2.4加强管网的防腐层等级的设计
城市燃气管网经常出现腐蚀等情况，造成燃气泄漏，危害人们的生命及财产，因此防腐工作尤为重要，在埋地管网防腐层方面经常会选择三层聚乙烯防腐的管道，而这种管道又分为普通和加强，两者之间的区别主要是防腐层的厚度，在长输管道的防腐中可以使用普通级别的防腐材料，不但可以节省费用，还能保证安全。对于城市燃气管道来说，虽然管道所处的土壤中没有明显的杂散电流，但是为了城市未来的发展，在管网防腐层等级设计上还是要选择加强的才有保证。
三、结语
城市燃气管道失效的危害对城市的建设、经济发展、居民的正常生活关系重大。因此在设计城市燃气管网时科学合理,对管网的耐久性预测出城市燃气管道的安全运行时间,为工程实际提供可靠的参考依据,并及时有效地对城市燃气管道进行检测和维护,确保城市燃气管道的安全运营,发挥城市燃气管道的最高经济效益。
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