城区燃气管网故障工况适应性分析

梁光川，李庆，彭星煜

西南石油大学石油与天然气工程学院（四川成都610500）

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城区燃气管网故障工况适应性分析

梁光川，李庆，彭星煜

西南石油大学石油与天然气工程学院（四川成都610500）

近年来，由于城市人口大幅度增长，工业迅猛发展，导致城区燃气负荷不断增加，现有城区燃气管网供气能力面临巨大的挑战，在此情况下开展城区燃气管网故障工况适应性分析具有积极意义。建立了M市城区燃气管网水力计算模型，借助于TGNET水力计算软件完成了该市城区燃气管网的故障工况水力计算，分析了城区燃气管网在故障工况下的适应性。研究结果表明：城区燃气管网在故障工况下具有很高的适应性，在未来很长一段时间内都能较好地满足城区燃气负荷需求。此研究模型与方法能为其他同类型城市燃气管网故障工况适应性评价提供有效的借鉴。

燃气负荷；天然气管网；水力计算模型；故障工况

城市燃气是城市进程化过程中城区基础建设的核心组成元素，不但影响到城区居民生活质量的提高、自然环境的保护以及社会环境的稳定，而且事关城市商业和工业的健康稳步发展，影响当地经济社会的良性发展[1]。城市燃气现已发展成了国民经济中占有先导性和全局性地位的基础产业之一，并且是M市当前重点培育和鼓励的一项项目[2-6]。

M市位于川中地区，能够极大地享受川渝管网带来的方便[7]。近年来，M市城区人口增长迅猛，该市工商业大步发展，城市规划建设势头良好，社会经济高速发展。城区居民用户用气量、工商业用户用气需求量保持逐年增加的势头，加之该市工业化进程加快，很多化工企业生产过程中需要大量的天然气作为燃料或原料来加工生产新产品，对燃气的需求提出了更高的要求。该市燃气输配管网系统已经建成运行了多年，在未来城市化发展加快的过程中，现有的城区燃气管网将有可能不能满足各类用户对燃气的需求，使得该市城区燃气供需之间产生了不可避免的矛盾。因此，对该市城区燃气管网系统的适应性开展研究成为了目前亟待解决的关键问题。

1 M市城区燃气管网模型建立

M市城区燃气管网比较复杂，需要运用专门的水力计算软件进行模拟，比如TGNET软件。在复杂环状天然气管网水力计算中TGNET软件能够显示出很大的优越性，在天然气管网水力计算中具有良好的适用性[8-11]，因而选择TGNET软件作为分析城区燃气管网的水力计算软件。

目前，M市共有供气点2处，分输点共15处，以2个供气点到分输点的天然气管网作为研究对象。根据该市天然气管网的拓扑关系及管网基本数据，以该市当前统计的天然气需求数据为依据，输入天然气物性参数中温度、燃气管道参数等数据（表1），以及2个供气点的出站压力和分输点的输量，借助TGNET软件建立该市城区燃气管网的仿真模型。

表1 天然气物性参数表

2 M市城区燃气管网供气点失效工况模拟

根据M市城区燃气管网实际运行情况，运用TGNET软件模拟了城市燃气管网供气点常见的2种失效工况，M市城区燃气管网1号配气站失效情况，如图1所示。根据图1所示的水力计算模型，分别计算了在天然气出站压力为0.34 MPa下，总供气量分别为3 115.5、1 041和832 m3/h时，各片区管道节点末端压力值在城区1号供气点发生事故前后的变化情况，具体数据见表2。

通过表2可以得出，在M市城市输配环网中，环网中的某一个供气点发生事故后，对于M市整个城区民用气输配管网的压力影响不是很大，在保证原始输量的前提下，各节点处的压力变化情况非常小，几乎不会影响到城区居民用户用气，并且能够预测在未来一段时间内M市燃气管网都能较好地适应城区各类燃气用户的用气需求。

3 M市燃气管网系统管道失效工况模拟

M市燃气管网系统管道某一条管道发生故障失效时的水力计算图，如图2所示。

根据图2所示的水力计算模型，分别计算了在天然气出站压力为0.34 MPa下，总供气量分别为3 115.5、1 041和832 m3/h时，各片区管道节点末端压力值在城区某条燃气管道发生事故前后的变化情况，具体数据见表3。

通过表3可以得出，在M市城市输配环网中，环网中的管段发生事故后，对于M市整个城区民用气输配管网的压力影响不是很大，在保证原始输量的前提下，各节点处的压力变化情况非常小，几乎不会影响到城区居民用户用气。

表2 事故后燃气管网节点处压力数据变化统计表(故障一)

表3 事故后燃气管网节点处压力数据变化统计表(故障二)

4 结论及建议

根据对M市城区燃气管网2种故障工况运用TGNET软件所进行的模拟计算过程，可得研究结论及建议如下：

1)在城市天然气管网建设初期，对城市燃气管网进行合理地规划，有预见性地采用管径稍大的天然气管道以及合理组合管网在目前及将来很长一段时间内能够很好地满足城市各类用户的用气需求，能够较好地提高城市天然气管网的适应性。

2)具有多个供气点的城市天然气管网具有较高的供气适应性。当管网系统中某一个供气点及某条管道发生故障停输时，也能较好满足城区各类用户的用气需求。因此，建议在规划燃气管网时尽可能设置多个供气点，保证城市各类用户能够安全可靠地用气。

3)所提供的城市燃气管网故障工况适应性评价方法，在一定程度上能够为其他同类型城市燃气管网的故障工况适应性分析提供相应的借鉴。

4)虽然主要以城市燃气管网系统为研究对象，但所提供的管网适应性分析方法和思路同样可以运用于城区供水、供暖以及油气田地面集输系统中。

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In recent years,the substantial increase of urban population and the rapid industrial development result in the gas load of cit⁃ies increasing,the gas supply capacity of the existing urban pipeline network faces enormous challenges,and in this case it is of impor⁃tant significance to carry out the adaptability analysis of city gas pipeline network in fault condition.The hydraulic calculation model of the gas pipeline network of M city is established,the hydraulic calculation of the gas pipeline network of the city is completed by means of TGNET hydraulic calculation software,and the adaptability of the city gas pipeline network in fault condition is analyzed.The results show that,the gas pipeline network of M city in fault condition is high adaptability,and it can better meet the needs of city gas load for a long time in the future.The research on the model and method can provide effective reference for the adaptability evaluation of the gas pipeline network of other similar cities in fault condition.

gas load;natural gas pipeline network;hydraulic calculation model;fault condition

王梅

2015-12-06

梁光川（1972-），男，博士，教授，主要从事油气田节能降耗、储气库地面工艺等方面的科研及教学工作。