考慮事故工況的城市燃氣管網規劃方案比較

李金良 張 鵬

(1.中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北武漢 430010;2.西南石油大學，四川成都 610500)

城市燃氣輸配系統中管網規劃方案的確定是燃氣管網規劃設計的一個重要問題，輸配方案通常經過技術經濟比較來確定。但是傳統的方案比較，在技術性方面以理論上的描述為主，著重表現的是方案的特征，而缺乏水力可靠性、事故工況方面的技術數據，因此方案的比較確定實際依據管網的投資匡算進行，僅僅反映了方案的經濟性指標。本文通過對特定事故工況進行分析，闡述考慮事故工況的城市燃氣管網規劃方案比較方法，為燃氣管網規劃的方案比較提出了新的思路和方法。

1 氣源及天然氣管網規劃方案

某市新區位于湖南省，天然氣來源于忠武線，天然氣將由城市西南方向的門站進入城市，進門站的壓力為3.0 MPa。根據該城區的具體情況，初步確定了兩個天然氣管網規劃方案。

方案一:中壓一級管網。長輸管道來氣經門站分離、計量后，其中一路調壓至0.4 MPa進入縣城中壓管網，另一路直接輸送至CNG加氣站。

該方案特點:系統簡單，管理維護方便;事故影響小，供氣安全可靠;供氣區域較大，管道管徑較大，經濟性較差。

方案二:次高壓—中壓二級管網。長輸管道來氣經門站分離、計量后，其中一路調壓至次高壓1.2 MPa進入次高壓管網，再通過調壓站，調壓至0.4 MPa進入中壓管網，另一路由門站直接調壓為0.4 MPa供給中壓管網。同時，該次高壓燃氣管道還可利用較高的輸氣壓力進行儲氣調峰。

該方案特點:輸氣能力較大;二級管網，中壓管網管徑小，中壓管網投資小;調壓站數量多，中壓管網供氣壓力穩定;二級管網，維護管理較復雜。

2 水力計算

應用G-NET燃氣管網分析軟件進行計算。計算時中壓配氣管網賦環流量，次高壓管網因為只考慮輸送功能，不考慮配氣功能，故只在調壓站處將調壓站輸出流量作為節點流量，只賦節點流量進行計算。

水力計算參數:摩阻系數采用柯氏公式;燃氣設計溫度288.150 0 K;燃氣密度 0.760 0 kg/m3;燃氣運動粘度 12.970 0 ×10E－6 m2/s。壓縮因子1.000 0。管道粗糙度0.140 0 mm;計算精度取0.010 0;計算單位采用管徑mm、管長m、流量m3/h、流速m/s、壓力及管段損失Pa(低壓)或0.1 MPa(中高壓)。

兩個方案的水力計算結果見表1。

表1 水力計算結果

各節點流量累計:13 496.06 m3/s。

3 事故工況分析

根據管網特點，兩種方案共確定了三種事故工況進行水力計算與分析。其中，中壓一級管網方案事故工況一個，次高壓—中壓管網方案事故工況兩個。擬通過事故工況的分析比較，對兩個方案進行具體的技術性分析。

3.1 事故工況的選擇及計算

對于中壓一級管網，主要考慮的是管道斷裂的情況。根據該管網的實際情況，假定靠近門站的一段管段的隨機一處發生斷裂，作為事故一。經過水力計算，系統的最低壓力點發生變化，絕對壓力降低，由 0.335 MPa 降至 0.297 MPa。

對于次高壓—中壓兩級管網，主要考慮調壓站出現事故的情況。由于高中壓兩級管網方案中，共設有兩處調壓站，故假設調壓站A與調壓站B分別出現事故無法運行，作為事故二和事故三。方案二事故工況分析中，對次高壓和中壓管網分別進行了計算比較。各種事故工況計算比較結果見表2，表3。

表2 方案一正常工況與事故工況比較

表3 方案二正常工況與事故工況比較

3.2 事故工況分析比較

方案一中壓一級管網出現假設事故，壓力降低在可接受范圍內，該方案可行。方案二發生事故工況二，次高壓環最低壓力略有上升，中壓管網壓力略有降低，流速變化均不明顯。計算顯示此種事故時該方案水力可靠性較高。方案二發生事故工況三，次高壓環最低壓力降低可以接受;中壓管網多處節點壓力驟降接近0，多處管段流速減小為0，而其余節點壓力接近設計壓力。計算顯示此種事故時該方案壓力、流量分布均不正常，水力可靠性較差。

通過事故分析，認為方案一水力可靠性好，可以采用。方案二中調壓站A在正常與事故工況下均穩定，調壓站B在事故工況下對中壓管網水力參數影響很大，可靠性差。應調整調壓站B的位置及流量，或增加新的調壓站，重新確定方案，再進行上述工作，直至事故工況的水力參數理想為止。

4 結語

通過對管網不同方案的事故工況進行分析，確定了管網各種事故工況下的最不利點水力參數及水力可靠性，為方案的技術可行性分析提供了科學的數據，為最終確定方案提供了參考，并有利于管網運行維護時重點監測部位的確定。

為城市燃氣管網規劃方案的技術性比較提供了新的思路，可作為管網方案選擇的參考。

［1］GB 50028-2006，城鎮燃氣設計規范［S］.

［2］GB 50251-2003，輸氣管道工程設計規范［S］.

［3］嚴銘卿，廉樂明.天然氣輸配工程［M］.北京:中國建筑工業出版社，2005.

［4］段常貴.燃氣輸配［M］.北京:中國建筑工業出版社，2001.