HF公司JZ镇燃气输配管网适应性分析

成琳琳，郭小强，李茜璐

（西南油气田分公司集输工程技术研究所设计研究室，四川成都 610000）

HF天然气公司崇州分公司成立于2006年，市场经营范围集中在JZ、双河、怀远、元通、锦江六个区域，主要业务为天然气销售，本文主要针对具有代表性的JZ镇。JZ镇因其特殊地理位置和历史背景，主要发展旅游行业，以居民、商业为主要用户，无工业、CNG等大型用户。JZ镇在役燃气管网系统已有十五年，随着政府的整体规划、招商引资，当地居民和游客数量不断增加，用气区域、管网规模也在不断增大，这些都导致用气不均匀性问题越来越突出，分析JZ镇管网的适应性对于今后公司管网改造和建设有至关重要的作用。

1 研究方法

对JZ镇输配管网系统进行科学的适应性分析，需要先对管网进行准确的水力计算，为此，建立符合现役输配管网的水力计算模型就显得尤为重要。本文的分析软件采用气体管线瞬间模拟计算软件TGNET。适应性分析采用具有二阶精度的预测校正法对所建立的模型进行求解，并对各条现役管道进行模拟计算，然后与TGNET软件的计算结果进行对比，证明所建立的模型和采用的预测校正方法具有精度高、计算方法简便的特点，为输配管网适应性分析提供了准确的技术手段。

2 气源及输配系统现状

2.1 气源

JZ镇的唯一气源来自JZ配气站，该站于2003年投运，位于崇州市JZ镇，设计压力4.0MPa，设计规模10×104m3/d。进站运行压力为1.3～1.5MPa，具备加臭、调压、计量、配气、放散等功能。该站上游气源来自锦江配气站，设计规模300×104m3/d，出站目前只有JZ民用，输量约2×104m3/d。

2.2 管网

2.2.1 阀井

目前JZ镇的阀井数量为17座，主要为切断阀和支线阀。

2.2.2 管网

JZ镇出站管网设计压力均为0.4MPa，运行压力0.3MPa。其后沿主要主干、次干、支路敷设至各用户，采用橇装柜或调压箱调为低压。对JZ镇的输配系统适应性分析范围从气源下载站场至城区中压燃气管网，上游输气管道至气源下载站场，以及中、低压调压装置至低压管网及以后不进行适应性分析。

2.3 用户特征以及用气特点分析

2.3.1 用户特征

JZ镇用户为居民和商业用户，无工业、CNG等大型用户。目前共有居民用户11254户，商业用户152户。

分析JZ镇2018年至2020年的销售数据显示，2018年的年销售量为337×104m3，2019年的年销售量为358×104m3，2020年的年销售量为382×104m3，增长率分别为6.23%和6.7%。2020年因疫情原因，整个旅游行业受到极大的影响，JZ镇作为旅游景区，在2020年春节期间未对外接待游客，相应的燃气需求量也减少，在这种情况下，JZ镇的年供气量仍然与2019年持平，可预见2021年在旅游行业日益恢复的情况下，用气量的增长会非常显著。

2.3.2 不均匀系数分析

城市各类用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的，这是城市用气的一个特点。用气不均匀分为三种，即月不均匀性（或季节不均匀性）、日不均匀性和时不均匀性。城市用气工况与各类用户的需用工况及这些用户总用气量中的比重有关。各类用户的用气不均匀性取决于很多因素，如气候条件，居民生活水平及生活习惯，机关和工业企业的工作班次。

JZ镇位于崇州市西北部，为国家4A级旅游景，属亚热带湿润气候，年平均气温15.9℃，盛夏气温低于CD市区4-5℃。JZ镇用户均为居民、商业用户，不考虑工业等其他大型用户。JZ镇的地理位置决定了其用气特点与一般城镇不同，主要体现在日不均匀系数和小时不均匀系数上。

JZ镇近3a民民商集用户月高峰系数见表1所示。

表1 2018—2020年民商用户用气量计算月高峰系数

JZ镇近3a民民商集用户日高峰系数见表2所示。

表2 2018—2020年民商用户用气量计算日高峰系数

JZ镇近3a民民商集用户计算日高峰系数见表3所示。

表3 2018—2020年民商用户用气量计算日高峰系数

JZ镇作为旅游地区，用气高峰时段主要集中在中午12：00～13：00。用气高峰日集中在周末和节假日，这些时段内游客数量激增，相对于一般城市不均匀系数更大。从近3a的数据分析，不均匀系数逐年较快增长。

3 现状输配系统适应性分析

3.1 站场适应性分析

JZ配气站于2003年投运，位于崇州市JZ镇。该站设计压力4.0MPa，设计规模10×4m3/d。进站运行压力为1.3～1.5MPa，具备加臭、调压、计量、配气、放散等功能。气源来自锦江配气站，设计规模300×104m3/d，出站约为2×104m3/d。

分析JZ配气站冬季极端情况下进站管道流速很大，调压后DN100的流速更大，通过现场踏勘，高峰时段该站管段、设备运行噪音大，超负荷严重，调压器工作情况差，实际运行中利用汇管旁通无计量调压直接供气，存在安全隐患。需对站内出站流程进行改造，将DN80调压器更换为压差小的进口调压器，同时新增一路一级调压流程，以确保供气量。

3.2 管网适应性分析

JZ片区管网适应性分析区域稳态模拟模模型参数包括：JZ配气站、13.23km管段以及192个节点。区域内高峰时段集中在中午12：00～13：00，现场采集2021年8月18日13个节点数据。模型验证数据见表4。由表4可知，最高节点压力误差为-5.99%，认为模型验证成功，确定该模型为JZ片区管网适应性分析区域燃气管网稳态水力仿真模型。

表4 节点压力验证数据表

从JZ镇现状中压管网实际工况稳态模拟计算基础模型（冬季）中可以看出（图1）：JZ片区冬季工况各站出站压力高、中压管网末端压力普遍高，能够保证用户正常用气。JZ片区管网末端压力低点为天顺小区，压力为0.255MPa，其次是会元安置小区周边压力为0.57MPa左右。

图1 JZ片区管网适应性分析区域稳态模拟模型

4 规划期输配系统适应性分析

未来五年，JZ镇政府将大力发展乡村旅游和康养产业。规划有9个高档小区，预计远期新增1×104m3/d用气需求，发展“煤改气”企业2家，预计新增8×104m3/d用气需求，总量已超过JZ配气站设计规模。

乡村旅游和康养产业导致周末、节假日以及夏季时段人口大量集中涌入，小时不均匀系数明显高于一般城市，小时高峰瞬量将严重超站内和站外DN100设计流速，且末端最不利处压力已无法满足正常使用。建议对JZ配气站进行优化的同时，在西侧、北侧两处新增气源供应点，并通过放大气源管径的方式储气调峰，解决末端压力不足和高峰瞬量过大的问题。

5 结语

通过对JZ镇管网建立水力模型并对输配系统现状和规划期进行分析，对公司进行管网结构优化、提升输送能力、保证管网安全以及指导规划期项目建设提供计算依据。主要结论有：JZ配气站出站流程调压器需优化，站外输配管网虽然能满足现状，但随着旅游、康养产业的发展，小时不均匀系数提高，建议新增气源供应点并考虑储气调峰。