重点区域天然气管网升压的实践

上海燃气浦东销售有限公司 唐晓杰



重点区域天然气管网升压的实践

上海燃气浦东销售有限公司 唐晓杰

在天然气发展升级的一些重点区域，地下管网缺少大规模重新敷设的可能性，区域升压不啻为一种解决方法。通过具体的工程实例，详细介绍了包括现场隐患排摸、整治施工、管网优化等各阶段的实施要点和可能遇到的问题，并给出了相应的解决措施，对今后类似的工程有借鉴意义。

管网升压 隐患排查 管网优化

1 区域供气现状

浦东地区罗山路以西、张家浜以北区域内，天然气管网供气压力有0.1 MPa和0.4 MPa两个级制，如图1所示，其中0.4 MPa管道约2.85 km，0.1 MPa管道约14.59 km，管道材质以钢管和PE管为主。这两个不同压力级制的管道共有5处相联点，目前运行时依靠阀门和一端加装盲板的方式进行有效隔断。该区域作为浦东地区的供气重点区域，现有5000余户单位用户和22万居民用户，随着天然气应用的发展升级，0.4 MPa区域逐步向0.1 MPa区域扩展，但该区域内地下管网缺少大规模重新敷设的可能性，因此拟对原0.1 MPa区域进行升压以满足整个区域的天然气发展需求。

图1 区域供气压力现状

2 区域升压工作实践

2.1 工作流程

整个区域地下管网错综复杂，升压时首先需要在该区域与其他区域的管网交界处加装切断阀门，同时对整个区域进行隐患梳理、编制隐患整治样板，然后根据样板，采用相应的方案以消除隐患，隐患全部治理完成以后，再对管网进行优化。待上述准备工作全部完成后，便可进行管网升压。升压分两个阶段进行，第一阶段可将管道压力从0.1MPa升至0.2 MPa，随后需要进行对整个区域的所有管线及附属设施进行巡视巡检(通过新式巡检车)，并使管网保持该中间压力(0.2 MPa)运行3个月左右，确定运行正常可靠后方能进行继续升压。第二阶段是将管网压力从0.2 MPa升至0.4 MPa，并使整个升压区域内的管网压力保持一致，同时再次运用新式检漏设施进行管网巡检，稳压3个月后，将该升压区域管网与原0.4 MPa管网之间进行连通。

整个工作流程参见图2，为了保证稳定供气，在实施过程中应同时设立应急抢险队伍。

图2 区域升压工作流程

2.2 隐患排摸以及实施

该区域内主要是钢管与PE管，其中PE管的敷设基本上在2000年以后，而钢管的敷设年限相对较长，具体统计数据见表1。

表1 钢管敷设年度及长度

此次重点对2000年以前敷设的钢管以及水井、阀门、绝缘法兰、补偿器等附属设施进行排查，并根据筛选要求编排了54块样板。2017年完成了其中的24块样板，其中废除水井32座、废除支管阀门61座、更换阀门14座、寻找遗失阀门66座、修改放散设施57处，以及更换补偿器9处。2018年5月底前完成样板7块，其中废除水井31座、废除支管阀门23座、更换阀门7座、寻找遗失阀门28座、修改放散设施30处和更换补偿器11处。剩余的23块样板，计划在2018年10月底完成。

2.2.1 水井

水井是以前人工煤气供气时的一种附属设施，其主要目的就是抽出管道内的积水。现在城市管道已全天然气化，水井失去使用价值，在实际运行中，水井梗的丝扣连接处反而是漏气的潜在隐患点，因此在管网升压的前期准备阶段需要进行排查清楚并逐一废除。

水井废除主要工作是废除水井与管道连接的球阀，并在两侧安装盲板，同时抽出水井梗，再加装一块盲板。这三块盲板可尝试进行异性表面防腐工艺。

当遇到水井位置比较特殊时，则需要综合考虑管网运行情况，利用其废除施工停气的同时加装切断阀门(见图3)。

图3 世纪大道向城路原水井

从图3可以看出，这次需要废除的水井，在计划进行停气过程中发现：水井东侧需要暂停11台调压器供应，水井西侧需要暂停12台调压器供应，且这些调压器大多数供应的是商务楼，无法在发生泄漏时立即停气。经过统筹考虑，决定在该水井的位置上加装了一座切断阀门，以备今后管网运行不时之需。在本次施工完成后的2017年度保高峰期间，该位置西侧发生管道燃气泄漏事故，急抢修中正好利用了此次加装的切断阀门，从而缩少了该区域的停气范围，同时也加快了抢修进度。

2.2.2 阀门

阀门是管网中气源的控制设备，通常处于全开或全闭状态。此次结合管线图档进行现场的排摸，寻找出遗失的阀门，并分析其在管路中的作用进行分类处理：现有支管阀门，若处在正常使用状态，应检查确认其是否能够保障正常运行，如无法正常运行，则需要更换；现有支管阀门后没有接调压器，且以后也不会接调压器的，将支管阀门进行废除；如果是干管阀门，进行启闭试验，发现阀门无法正常运行的，在现场停气时，扩大停气范围，将干管阀门进行更换。

2.2.3 放散设施

阀门井内的绝缘法兰，是带有放散装置的，在管道进行通气时，需要借助放散装置进行管道的取样。由于管道敷设的年限较早，在以前敷设时，绝缘法兰的放散装置都是由人工在施工现场自己加工的，随意性很强，且大多没加加强板，存在较大的安全隐患；放散球阀以前以铸铁为主，长时间在地下埋设后，由于其本身的脆性容易造成连接处断裂。

根据停气范围内涉及阀门的位置，优先保证一处是带放散的绝缘法兰，其余地方安装一体式绝缘法兰，减少现场动火施工，从而减少隐患点；需要加装带放散的绝缘法兰时，在现场进行法兰片的焊接，焊接处进行现场拍片，保证施工质量。

2.2.4 补偿器

补偿器在地下管网中，主要针对的是钢管，在常年的热胀冷缩过程中，起到纵向补偿作用。在现场隐患排摸过程中，发现补偿器主要存在严重错位、补偿器砂眼等问题.

补偿器上有砂眼，管道压力上升以后，容易造成泄漏事故，发现此类补偿器，一律进行更换；对于补偿器错位的情况，则可将一侧管道法兰片废除，焊接新的法兰片，通过法兰片来进行角度的修正。如果发现管道已经错位严重，则需要将阀门一侧大约3 m距离内的道路进行开挖，通过短距离管道的重新敷设，释放错位，从而保证补偿器的正常使用。如在丁香路、迎春路段(图4虚线圆处)，管道敷设时带有弧度，经过数十年运行，已发生了较大的错位，从而造成了补偿器的严重变形。在本次施工中，将阀门井的一侧直至以北3 m距离内的管线全部开挖出来，将管道割除，重新敷设新管道，以此来消除错位，这样才能保证新安装的补偿器能够起到管道的纵向补偿作用。

图 4 丁香路迎春路段燃气管道走向

2.3 优化管网

通过对管网供气情况普查，了解支状管网供气情况，整理单气源管网，考虑是否有条件进行管道连通；了解管网因升压切断后的变换情况，进行合理变化，保证末端供气平衡(见图5)。

图5 锦绣路罗山路管线走向示意

经过对管网的现场排摸，发现锦绣路管线为双排管，口径都为DN300，均与罗山路管线(DN300)相连接，管网压力为0.1 MPa。此次管网升压后，锦绣路管线压力级制为0.4 MPa，而罗山路管线仍保持0.1 MPa，使得锦绣路近罗山路变成单气源区域，高峰用气时段可能会影响到附近的5台调压器。

经协商后，采用在锦绣路罗山路口新排一根连通管，将锦绣路的双排管合二为一的方案，保证南北两侧管线能够相互供气，避免末端单气源供气。

2.4 管网升压

2.4.1 升压区域供气方案

此次升压区域所属的外高桥区域全部高中压调压站分布如图6所示，出去单独供气的高中压站，外高桥区域供气的高中压站共有8座。虚线框内为此次升压区域，有高中压站G-1、G-2、G-3等3座，而G-4则在区域交界处，原供气压力为0.1 MPa。因此在管网升压之前，还需要通过平衡该区域的供气量合理确定高中压G-4是否供应升压区域，即出口压力是0.1 MPa还是0.4 MPa。

图6 高中压调压站分布

在2017~2018年保高峰期间，实线供气区域日用气量最大值发生在2018年1月30日，达到了470958m3，当日18:00时，小时用量达到了峰值，各高中压调压站的小时供气量可见表2。

表2 高中压调压站高峰日(2018.01.30)18：00小时供应量统计

从多年管网运行的经验数据中得知，高中站G-4供气量的60%供应给拟升压区域(虚线框内)，40%则供应给虚线框外的区域，因此在用气高峰日两块供气区域的小时供气量分别为50 647 m3和45119 m3。通过高中压G-4供应不同区域的方案比较(见表3)，可以得出：方案一升压区域内调压站运行负荷较低，而原0.1 MPa供气区域则调压站运行负荷偏大；方案二中，两块区域内调压站运行负荷比例相差不大，升压区域略低，考虑到升压区域升压后管网实际运行压力会高于其他区域，总体上两侧平衡，最终选择方案二，即G-4站不列入升压范围，仍供应0.1 MPa区域。

表3 高中站G-4的供应方案比较

2.4.2 升压实施要点

(1)升压过程中，需要对管网进行二阶段的升压，每次升压后需要在短时间内进行管网普查，一旦发现存在隐患点较多，无法满足继续升压条件，需要对升压区域进行整体的降压。需将原先0.1MPa与0.4 MPa的切断盲板重新安装，然后下调G-3的出口压力，抽出罗山路沿线切断盲板，逐步恢复原状。若升压过程顺利实施，原先0.1 MPa区域与0.4 MPa区域之间隔断的盲板也不建议全部抽除，暂时先抽除其中的两块联通性较为重要的盲板(银城中路、东昌路东西两侧双排DN200管道)，这样既保证了管网供气，也保证了后续的应急抢修。

(2)为了应对升压区域内出现供应能力不足的情况，需要编制高中压站G-4切换手册。按照预定方案，G-4的供气出口压力为0.1 MPa，一旦出现升压区域内(即0.4 MPa供气区域)3台高中压站无法满足用户用气量需求时，需要以最快的速度将G-4的出口压力由0.1 MPa上调至0.4 MPa。目前G-4的出口管路上已加装两座阀门，需要切换时，只需要抽出阀门内的切断盲板并上调G-4的出口压力即可。

3 现有问题及解决方案

3.1 停气协调

每一次施工，伴随的是一次次停气，如何在停气过程中，让停气用户满意，又不延长施工进度，这是一个矛盾。在经过多次协调后，我们逐步摸索出一点经验，根据用户需求，由营业所宣传人员编制出每家人家的停气时间，再根据停气范围内的阀门位置，选择合理的分段停气时间。

如丁香路段施工时，由于此路段内共需停调压器9台，其中政府部门3台，停通气时间16:30至次日04:00，酒店、餐饮4台，停通气时间21:00至次日06:00，商务楼2台，停通气时间20:00至次日05:00，在营业所人员排摸好相关停气时间信息以后，交与施工负责人员，施工负责人员根据本次停气范围内的阀门布置情况，将其中一座气源阀门当做分隔阀门，在阀门的西侧主要分布的是政府部门，停气时间安排在17:00开始，在次日04:00结束，在阀门的东侧主要的是酒店与商务楼，停气时间安排在21:00至次日05:00，通过分隔阀门的设置，既保证了用户的需求，也保证了施工进度。

3.2 活络法兰的使用

一般管道与附属设施的连接均是通过两片法兰紧固后连接(图7)，施工时全部采用现场焊接法兰片，考虑到本次施工点较多，停气时间较短，如此会影响施工进度。因此考虑连接时在其中一侧采用活络的法兰(图8)，在停气时间较为紧张时可以加快施工进度。

图7 原法兰连接

图8 活络法兰连接

从实际施工情况来看，采用活络法兰比采用原先焊接法兰减少了现场施焊的工作量，但活络法兰会使得密封面的连接有偏差，无法达到完全密封，尤其在螺栓紧固过程中，由于是人工操作，容易造成受力不均，致使活络法兰与其他侧的法兰不在同一平面，造成泄漏风险。现有的工艺还无法完全运用好活络法兰，希望待工艺改善后活络法兰能慢慢运用到施工中。

4 结语

升压工作中隐患排查整治阶段，针对排查的水井、阀门、放散设施、补偿器的对策，已在具体实施过程中采纳；管网的优化还在逐一解决的过程中；停气协商根据个性化制定已经获得了一定的改善；升压工作的各种操作手册编制工作也在推进中。为了保证升压后该区域管网安全可靠地供气，各高中站出口压力的平衡和确定还需要在实际运行过程中进行调试。

Practice of Boosting Natural Gas Network in Key Areas

Shanghai Pudong Gas Business Co., Ltd Tang Xiaojie

In some key areas of natural gas development and upgrading, underground pipeline network lacks the possibility of large-scale relocation, and rising regional operating pressure is a solution. This paper introduces in detail the key points and possible problems in various stages of the project, including on-site situation arrangement, renovation and construction, and network optimization. Also, it gives corresponding solutions, which will be useful for similar projects in the future.

boosting of gas pipeline, hidden trouble investigation, optimization of gas network