考虑事故工况的城市燃气管网规划方案比较

李金良 张 鹏

(1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉 430010;2.西南石油大学，四川成都 610500)

城市燃气输配系统中管网规划方案的确定是燃气管网规划设计的一个重要问题，输配方案通常经过技术经济比较来确定。但是传统的方案比较，在技术性方面以理论上的描述为主，着重表现的是方案的特征，而缺乏水力可靠性、事故工况方面的技术数据，因此方案的比较确定实际依据管网的投资匡算进行，仅仅反映了方案的经济性指标。本文通过对特定事故工况进行分析，阐述考虑事故工况的城市燃气管网规划方案比较方法，为燃气管网规划的方案比较提出了新的思路和方法。

1 气源及天然气管网规划方案

某市新区位于湖南省，天然气来源于忠武线，天然气将由城市西南方向的门站进入城市，进门站的压力为3.0 MPa。根据该城区的具体情况，初步确定了两个天然气管网规划方案。

方案一:中压一级管网。长输管道来气经门站分离、计量后，其中一路调压至0.4 MPa进入县城中压管网，另一路直接输送至CNG加气站。

该方案特点:系统简单，管理维护方便;事故影响小，供气安全可靠;供气区域较大，管道管径较大，经济性较差。

方案二:次高压—中压二级管网。长输管道来气经门站分离、计量后，其中一路调压至次高压1.2 MPa进入次高压管网，再通过调压站，调压至0.4 MPa进入中压管网，另一路由门站直接调压为0.4 MPa供给中压管网。同时，该次高压燃气管道还可利用较高的输气压力进行储气调峰。

该方案特点:输气能力较大;二级管网，中压管网管径小，中压管网投资小;调压站数量多，中压管网供气压力稳定;二级管网，维护管理较复杂。

2 水力计算

应用G-NET燃气管网分析软件进行计算。计算时中压配气管网赋环流量，次高压管网因为只考虑输送功能，不考虑配气功能，故只在调压站处将调压站输出流量作为节点流量，只赋节点流量进行计算。

水力计算参数:摩阻系数采用柯氏公式;燃气设计温度288.150 0 K;燃气密度 0.760 0 kg/m3;燃气运动粘度 12.970 0 ×10E－6 m2/s。压缩因子1.000 0。管道粗糙度0.140 0 mm;计算精度取0.010 0;计算单位采用管径mm、管长m、流量m3/h、流速m/s、压力及管段损失Pa(低压)或0.1 MPa(中高压)。

两个方案的水力计算结果见表1。

表1 水力计算结果

各节点流量累计:13 496.06 m3/s。

3 事故工况分析

根据管网特点，两种方案共确定了三种事故工况进行水力计算与分析。其中，中压一级管网方案事故工况一个，次高压—中压管网方案事故工况两个。拟通过事故工况的分析比较，对两个方案进行具体的技术性分析。

3.1 事故工况的选择及计算

对于中压一级管网，主要考虑的是管道断裂的情况。根据该管网的实际情况，假定靠近门站的一段管段的随机一处发生断裂，作为事故一。经过水力计算，系统的最低压力点发生变化，绝对压力降低，由 0.335 MPa 降至 0.297 MPa。

对于次高压—中压两级管网，主要考虑调压站出现事故的情况。由于高中压两级管网方案中，共设有两处调压站，故假设调压站A与调压站B分别出现事故无法运行，作为事故二和事故三。方案二事故工况分析中，对次高压和中压管网分别进行了计算比较。各种事故工况计算比较结果见表2，表3。

表2 方案一正常工况与事故工况比较

表3 方案二正常工况与事故工况比较

3.2 事故工况分析比较

方案一中压一级管网出现假设事故，压力降低在可接受范围内，该方案可行。方案二发生事故工况二，次高压环最低压力略有上升，中压管网压力略有降低，流速变化均不明显。计算显示此种事故时该方案水力可靠性较高。方案二发生事故工况三，次高压环最低压力降低可以接受;中压管网多处节点压力骤降接近0，多处管段流速减小为0，而其余节点压力接近设计压力。计算显示此种事故时该方案压力、流量分布均不正常，水力可靠性较差。

通过事故分析，认为方案一水力可靠性好，可以采用。方案二中调压站A在正常与事故工况下均稳定，调压站B在事故工况下对中压管网水力参数影响很大，可靠性差。应调整调压站B的位置及流量，或增加新的调压站，重新确定方案，再进行上述工作，直至事故工况的水力参数理想为止。

4 结语

通过对管网不同方案的事故工况进行分析，确定了管网各种事故工况下的最不利点水力参数及水力可靠性，为方案的技术可行性分析提供了科学的数据，为最终确定方案提供了参考，并有利于管网运行维护时重点监测部位的确定。

为城市燃气管网规划方案的技术性比较提供了新的思路，可作为管网方案选择的参考。

［1］GB 50028-2006，城镇燃气设计规范［S］.

［2］GB 50251-2003，输气管道工程设计规范［S］.

［3］严铭卿，廉乐明.天然气输配工程［M］.北京:中国建筑工业出版社，2005.

［4］段常贵.燃气输配［M］.北京:中国建筑工业出版社，2001.