对天然气管网地区调压器配备的优化简析

上海大众燃气有限公司 王海华

对天然气管网地区调压器配备的优化简析

上海大众燃气有限公司 王海华

以市南地区调压器总装机容量远远大于实际需求量为问题的切入点，分析了目前中低压管网的地区调压器配备，阐述了可优化的目标，并给出了实施建议。

燃气管网 地区调压器 优化

为满足经济投入的合理性和运行的安全性，燃气通过管网系统从气源点输送至终端用户，通常采用多级的压力输送级制，调压器则是连接不同压力级制燃气管网系统的重要设施，因此，管网系统中的地区调压器的配置(主要包括调压能力、数量和位置)合理与否将直接影响到管网系统建设和维护的投入、管网供应的安全性以及用户用气体验的舒适程度，尤其是在完成管道燃气全天然气化后，如何使得管网系统中地区调压器的配备日趋合理，并使其与天然气管网运行系统更加的匹配，将是一项长期的工作，本文将着重对市南中低压地区调压器的合理配置做简要的分析与建议。

1 中低压地区调压器配备现状

目前市南地区拥有中低压地区和街坊调压器数量合计870台，最大供应能力约为100万m3/hr，具体数据如表1所示。

表1 市南地区中低压调压器统计

然而，2015年初底冬高峰期间，市南地区燃气所有用户晚高峰最大小时流量仅28万m3/h，根据地区和街坊调压器与专用调压器总装机容量占比推算，其中通过地区和街坊调压器高峰期间流入低压管网的最大小时流量占总量的60%。参照表1数据，也意味着地区调压器高峰期间最大小时流量约占总量的36%，即：高峰期间，地区调压器实际合计最大小时流量约为10万m3/h，仅占其最大供应能力的16.7%，也就是说，地区调压器的供应能力远远大于实际需求量。

虽然总体上供大于求，但局部地区低压管网仍存在供应不良的情况。自 2010年开始，公司恢复了高峰期间低压管网的压力监测工作，通过连续几年低压管网的压力测试，发现局部地区低压管网仍存在供应压力过低的情况，个别楼前立管压力还不足1 500 Pa，已严重影响到低压用户的正常用气。

通过上述简单的数据比对，目前市南地区中低压地区调压器的配置反应出两个比较突出的问题，一是总体供应能力富余量偏大，这将增加平时运行维护费用及更新改造投入资金，另一方面在局部存在地区调压器偏少的情况，低压管网仍存在供应紧缺的问题(当然局部供应不良与低压管网的口径也可能存在一定的关系，本文对此暂不予以分析)，使部分用户无法正常用气。合理调整调压器的数量、单体容量，优化整体的布局将是今后相当长一段时间不得不面对的问题。

2 地区调压器理配备优化目标

地区调压器配备优化的最终目标就是逐步降低调压器总体装机容量，使调压器在燃气管网上布局更合理，从而以最小的投入，来实现地区低压管网的安全运行和稳定供气。

对一个中低压二级制的燃气管网运行系统，在用气负荷为定值的情况下，中低压调压器配备的数量越多，其互补性越强，从而使得低压管网系统供应的抗风险能力越强，当然低压管网口径可配置的越小，但同时也会导致调压器上游的中压管网配置数量(口径、长度)增加，从而增加调压器、中压管网建设及维护成本；相反，调压器配置数量越少，其互补性越差，低压管网配置口径将越大，低压管网系统供应的抗风险能力越差，但调压器上游中压管网(口径、长度)的配置可大大缩减。如何解决上述矛盾，通常在满足既定的用气负荷的情况下，同时兼顾一定管网供应的抗风险能力，通过建设投入和运行维护成本测算，在最小的成本(包括人、财、物)投入的情况下，换算出理想情况下调压器配置数量、规格及管网的相关参数。

市南地区燃气管网，通过一个半世纪的发展，尤其是经历了上世纪九十年代的燃气大发展及本世纪初大规模的天然气转换，除了管网局部的改造及周边地区管网延伸外，中低压管网已经基本定型，由此，在管网基本固定的情况下，仅围绕地区调压器本身变量来进行适当调整，将使得整个问题变得相对简单易行。

根据现状的分析，针对目前地区调压器所面临的两大主要问题，认为地区调压器配备要实现优化的目标主要应完善两方面。

(1)首先应解决因地区调压器布局的不合理而导致的局部地区供应不良等问题。

(2)缩减地区调压器的综合供应能力，使得地区调压器的配置日趋合理，从而实现大幅度降低地区调压器改造及运行维护成本的目标。

3 地区调压器配备优化工作实施建议

针对燃气管网各类运行参数的收集和积累，是此项工作的前提，只有通过大量的数据积累和分析，才能为优化工作提供科学的依据。

3.1 管网压力监测

保证燃气用户正常用气是地区调压器配备优化的前提，因此，检测冬高峰期间低压管网的压力监测，是一项首要的工作，由于低压管网用户的性质和用气结构是在不断变化的，所以低压管网压力监测工作是一项长期工作，应不间断持续下去。

低压管网的压力监测应坚持理论测算与实际运行和报修数据相结合的原则，对管网供应薄弱地区重点监测，因目前压力监测手段的局限性，对局部测点压力偏低的情况，应及时扩大监测范围，分清测点压力偏低的原因是否是因为系统性问题导致。对系统性因素导致的压力偏低情况，应从地区调压器布局优化及局部管网改造进行综合考虑，予以解决。通过长期低压管网压力监测数据的积累，为今后调压器调整布局及整体优化提供重要依据。

3.2 运行工况分析

现有中低压地区调压器运行工况分析；尤其是在用气高峰期间的工况分析将是地区调压器配备(或布局)优化的重点工作之一。对高峰期间长期处于高位运行的地区调压器所处地区应适当增加地区调压器数量；对高峰期间长期处于低位运行地区调压器所处地区应适当减少调压器数量(或适当缩减单体调压器的供应能力)。只有结合中低压地区调压器运行工况与低压管网压力数据进行综合分析，才能为其整体配备(或布局)优化提供科学、合理的依据。

对一区域内多台中低压地区调压器的运行工况，理想状态运行工况应如图1所示：

图1 地区调压器理想运行工况

理想状态下，同一区域内联网的多台地区调压器运行曲线应同步波动，且运行曲线应基本趋于重合。但实际情况下，由于管网口径、长度、用户分布、及调压器出口压力不同等因素影响，往往可能导致一部分调压器长期处于满负荷运行，而另一部分则长期维持低水平运行状态，从而将进一步加大部分调压器运行风险及运行维护成本，只有通过工况的分析，逐步对其进行适当调整，才能使调压器运行日趋理想化。

因此，中低压地区调压器工况检测和运行数据分析将显得尤为重要，对运行工况的检测主要应从调压器出口压力及负荷(即流量)两个方面进行考虑。目前调压器出口压力监测技术相对成熟，已逐步推广应用，对监测调压器运行工况起到了一定的作用，但仅通过压力检测，并不能完全反应调压器负荷的变化情况。由于尚无较为经济合理且可推广应用的负荷监测手段，对调压器负荷的检测往往通过现场查看调压器阀口开启度、或听调压器的流速声音等办法凭经验加以研判，因此对单台中低压地区调压器负荷变化的监测，仍需要投入大量人力、物力，通过现场调压器不同时段的运行情况加以分析和判断。

通过对地区调压器运行工况的分析，可实现两个目的。

(1)众所周知，燃气管网用气负荷存在季节不均性的特点，通过工况分析，可在用气负荷小的季节，尤其是在目前调压器总的供给能力远远大于实际需求的情况下，可适当关闭部分的地区调压器，以降低日常的运行维护各类成本投入。

(2)经过长期的数据积累，结合每年调压器的改造，逐步降底中低压地区调压器的装机容量，同时调整调压器在整个管网的分布情况，使得地区调压器配备和布局逐步趋于理想化水平。

3.3 运行工况监控

随着科技进步和信息化水平的发展，应积极寻找、开发适用于调压器工况监测，尤其是负荷变化监测的新手段、新技术。通过新技术的推广和应用，实现调压器负荷变化监控的数字化和实时性，逐步摆脱人为的各类不确定因素。通过对实时变化的数据分析，为市南地区中低压地区调压器配备的优化提供科学依据。

4 结语

综上所述，整个市南地区中低压地区调压器配备的优化将是一项长期而系统的工作，当然，调压器作为燃气管网输送系统中的一部分，其优化不可避免应与管网系统的整体优化结合起来统筹考虑，最终实现整个系统的优化。

Brief Analysis on Optimization of Regional Gas Regulators in Natural Gas Pipeline Network

Shanghai Dazhong Gas Co., Ltd. Wang Haihua

Taking the problem as a base,that is to say, gas regulators’s total installed capacity is much larger than the actual demandsin the southern area of Shanghai, this paper analyses the distribution of regional gas regulators in MP& LP gas pipeline network, expounds the goal of optimization, and gives some suggestions for implementation.

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