【正文】 steps of the ring equation. 4. Based on the node reliability, pipe hydraulic reliability and weighted sum of gas pipeline work’s topology structure， we choose the systematic work structural reliability analysis method to research the reliability of pipeline work system. In this section, we also introduce the conception of reliability management of gas pipeline work, and make an investigation about it throughout the different stages of pipeline work’s life cycle. 5. Here we take the gas pipeline work of one southwest city as an example. We apply both ring work and partition modes on it. A detailed parison of these two modes is conducted through hydraulic calculation, accident analysis, reliability calculation, and the number of valves. And we conclude that the partition mode is indeed feasible. Keywords: Gas Network。 1 研究的 必要性和意義 13 用氣指標法 13 各類用戶用氣量的確定 23 水力計算狀態(tài)方程的選擇 27 II 計算實例 56 城市燃氣管網(wǎng)的可靠性管理概述 58 不同可靠性狀態(tài)下分區(qū)管理模式 59 基于分區(qū)模式水力可靠性的管理方法 1 The background of research 5 The shortings of the current research for pipe work partition model 9 The research goal of the paper 12 Innovation points 23 The basic equation of the flow inside the pipeline for hydraulic calculation 25 The characteristics of hydraulic calculation and solving steps for partition work 25 The solving method of partition circular pipe work 41 The state analysis of hydraulic reliability 56 The summarize of reliability management for city gas work 56 Reliability process management 結合世界天然氣發(fā)展趨勢和市場需求，統(tǒng)計分析不同時期天然氣儲量和 所占市場比例如表 11 所示，體現(xiàn)了天然氣將成為未來能源的主體結構，城市燃氣作為天然氣消費的終端市場，對城市燃氣管網(wǎng)的研究已經(jīng)受到社會的廣泛關注。 研究的必要性和意義 城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)具有點多、面廣、工況復雜等特點，了解和掌握燃氣管網(wǎng)的運行規(guī)律，才能保證燃氣管網(wǎng)合理可靠的設計、運行，以及有效的應對事故工況。 天然氣和人工燃氣、液化石油氣相比，具有明顯的優(yōu)勢，近年來天然氣的消費量大幅攀升，這些優(yōu)勢包括：成本優(yōu)勢明顯、供應能力增長迅速、碳密度小，有利于控制溫室氣體排放、熱值較高、比人工燃氣和液化石油氣使用安全，儲量豐富等。張 川東為解決這個問題，提出了“ 配比因子 ” 的概念 [7]，認為每一節(jié)點所獲得流量均為各氣源按照一定比例提供的，該比例即為配比因子，各氣源配比因子相加等于 1，通過求解各節(jié)點流量連續(xù)性方程組，即可得每一節(jié)點、管道的配比因子。多安裝隔離閥可以減小放散區(qū)域，隔離閥多，管道故障時關閉較小的區(qū)域就可使故障管道與管網(wǎng)隔離，放散時間短，維搶修速度快；隔離閥少，放散時間長，維搶修速度 慢。但是現(xiàn)在燃氣規(guī)劃中沒考慮過這個問題，還是按照規(guī)范的要求盡量成環(huán)。如果這些截斷閥內漏，那么在需要的時候不能完全關閉，還會對動火作業(yè)產(chǎn)生安全隱患。 張中秀，郝天文研究了燃氣負荷預測的經(jīng)濟性評價與風險控制方面的問題 [26]，建立了燃氣負荷預測的經(jīng)濟性評價模型，量化分析了提高預訂氣量、利用儲氣設施等風險控制方法的效果，提出了降低燃氣負荷預測風險的控制策略。 郝 紅 海 對城市水管的綜合可靠性及網(wǎng)絡結構可靠性進行了研究 [29]。中壓管道連接東西兩個氣源，并成環(huán)。 2) 壓力級制進行分區(qū) 能夠進行分區(qū)的燃氣管網(wǎng)，應該是高 （ 次高 ） 中壓二級系統(tǒng)或多級系統(tǒng)，對中壓配氣管網(wǎng)進行分區(qū)。 城市燃氣輸配管網(wǎng)分區(qū)模式下的水力可靠性研究 8 表 14 各分區(qū)供氣模式的特點及適用范圍 分區(qū)模式 優(yōu)缺點 適用范圍 管網(wǎng)類型 優(yōu)點：劃分簡單，易操作，便于管理； 缺點：計算難度大，受到用氣規(guī)模限制； 城 區(qū)地形復雜，且各區(qū)域集中用氣規(guī)模較大 壓力級別 優(yōu)點：分區(qū)形式簡單，計算層次分明； 缺點：分區(qū)不全面，增加管理難度； 適用于多個供氣量相平衡的氣源系統(tǒng) 氣源數(shù)量 優(yōu)點：易控制管網(wǎng)水力工況，易于調節(jié)； 缺點：分區(qū)較為復雜，管理成本增加 適用于較多均勻分布的氣源系統(tǒng) 采用城市燃氣管網(wǎng)分區(qū)模式供氣可使管網(wǎng)最低點壓力上升，低壓點適當向外部轉移，能明確各調壓站的供氣范圍，同時也能減少閥門的數(shù)量，因閥門關閉導致的影響區(qū)域變小，并縮短了放散時間等優(yōu)點，具體如下： 1) 最低點壓力較高，低壓點適當向外部轉移 根據(jù)管 道水力計算基本公式 （ 11） ，當摩擦阻力系數(shù)、溫度、管徑、流量等參數(shù)不變時，系統(tǒng)壓力降與系統(tǒng)最不利環(huán)路長度成正比，最不利環(huán)路長度越長，系統(tǒng)壓力降越大。當某管段故障須關閉相關閥門時，分區(qū)模式閥門少，放散面積小，放散時間短，既可提高搶修搶險的效率，又能縮短停氣動火的西南石油大學碩士研究生學位論文 9 工作時間，有利于管網(wǎng)的運行管理。但是此分析方法研究的區(qū)域太小，沒有體現(xiàn)出通用價值，運用到城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)中還需進一步驗證。 3) 結合西南某地區(qū)天然氣管網(wǎng)進行實例工況分析，將管網(wǎng)分區(qū)模式應用到工程實際中，對理論模型進行運用實現(xiàn)。 3) 基于分區(qū)模式管網(wǎng)水力可靠性模型計算 通過分析城市燃氣水力可靠性的特點，對分區(qū)模式的可靠性進行分析研究。燃氣負荷用氣工況具有十分復雜的變化規(guī)律，表現(xiàn)出明顯的趨勢性、顯著的周期性和普遍的隨機性。 城市燃氣輸配管網(wǎng)分區(qū)模式下的水力可靠性研究 14 表 21 近、遠期氣化人口及居民用氣量預測表 項目 區(qū)域 規(guī)劃人口（ 萬人 ） 氣化率（ %） 氣化人口（ 萬人 ） 平均日用氣量（ 萬 Nm3/日 ） 主城區(qū) 近期 （ 2020） 遠期 （ 2025） 南部新區(qū) 近期 （ 2020） 遠期 （ 2025） 東部新區(qū) 近期 （ 2020） 遠期 （ 2025） 合計 近期 （ 2020） 遠期 （ 2025） 規(guī)劃區(qū)內居民用氣量為： 2020 年平均日用氣 萬 Nm3， 年用氣 萬 Nm3。 3) 氣化人口 按該市總體規(guī)劃， 2020 年規(guī)劃區(qū)規(guī)劃人口為 80 萬人，其中主城區(qū) 42 萬人，南部新區(qū) 15 萬人，東部新區(qū) 23 萬人； 2025 年為 108 萬人，其中主城區(qū) 48 萬人，南部新區(qū) 20萬人，東部新區(qū) 40 萬人。 調研文獻資料 分析管網(wǎng)問題 確定管網(wǎng)分區(qū)模式 用戶用氣量預測 管網(wǎng)流量計算 經(jīng)濟預測法預測 增長率法預測 管網(wǎng)水力計算 水力可靠 性分析 分區(qū)管網(wǎng)運行管理 增強可靠性措施 案例計算 圖 12 論文研究的技術路線框圖 西南石油大學碩士研究生學位論文 13 第 2 章 城市燃氣管網(wǎng) 用氣量預測 燃氣負荷預測指由過去一段時間及當前的燃氣負荷數(shù)據(jù)按照其變化規(guī)律性推出未來的負荷數(shù)據(jù)。 2) 管網(wǎng)分區(qū)模式的水力計算及工況分析 確定了管網(wǎng)分區(qū)的原則， 通過介紹管網(wǎng)分區(qū)模式的水力計算方法，對計算的特點、求解方法、求解步驟進行系統(tǒng)分析 和介紹，同時對常用的水力計算軟件進行分析。 研究的可行性分析 結合文獻分析出城市燃氣管網(wǎng)分區(qū)供氣模式的方案、劃分原則及優(yōu)越性，研究分析了我國城市燃氣管網(wǎng)在分區(qū)供氣模式中存在的不足和必然性，具備了以下可行方案： 1) 我國城市燃氣行業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了行業(yè)的國家規(guī)范、地區(qū)規(guī)范及行業(yè)規(guī)范，對城市各行業(yè)的用氣量預測也逐漸走向科學化和精確化，從理論的角度分析城市用戶的用氣標準和理論計算公式。在探討北京市 DMA 劃分方法的基礎上，建立了兩個 DMA 示范區(qū)進行應用實踐，檢驗了 DMA 分區(qū)方法合理性和分區(qū)后 DMA 內部的供水水壓和水質變化。 3) 閥門數(shù)量少，關閥影響區(qū)較小，放散時間短 在要求的隔離效果確定的情況下，管段數(shù)與環(huán)數(shù)越多，需要安裝的閥門數(shù)量越多 [10]。分區(qū)模式布置管網(wǎng)時，要盡量將調壓站置于負荷中心，并且將最不利環(huán)路長度控制的比較小，這樣可以使每個小區(qū)域最低點壓力比較高，水力工況比較理想。這種集中式城市或區(qū)域進行燃氣管網(wǎng)布置時，傳統(tǒng)的方案是中壓管網(wǎng)連成一個大的