【正文】 公商業(yè)用氣 根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)， 2020 年城區(qū)公商。 城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)分區(qū)模式下的水力可靠性研究 14 表 21 近、遠(yuǎn)期氣化人口及居民用氣量預(yù)測表 項(xiàng)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(yuǎn)期 （ 2025） 南部新區(qū) 近期 （ 2020） 遠(yuǎn)期 （ 2025） 東部新區(qū) 近期 （ 2020） 遠(yuǎn)期 （ 2025） 合計(jì) 近期 （ 2020） 遠(yuǎn)期 （ 2025） 規(guī)劃區(qū)內(nèi)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。 各類用戶用氣量的確定 居民用氣 1) 居民用戶耗氣定額 目前，該市城區(qū)居民生活用氣定額約 Nm3/人 .日 ， 隨著人民生活水平的提高，家用采暖設(shè)備的增加及家用燃?xì)鈶?yīng)用領(lǐng)域的拓展 ， 居民生 活用氣定額將緩慢增加，根據(jù)該市用氣情況，并參照同類城市耗 氣 定額，確定 2020 年、 2025 年主城區(qū)居民耗氣定額為 。 用氣指標(biāo)法 城市各類燃?xì)庥脩舻男栌霉r及用氣變化規(guī)律是不均勻的，它隨月、日、時(shí)而變化，表現(xiàn)為月不均勻性、日不均勻性和時(shí)不均勻性，用相應(yīng)的不均勻系數(shù) K K2和 K3表示。燃?xì)庳?fù)荷用氣工況具有十分復(fù)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(jī)性。 調(diào)研文獻(xiàn)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(yù)測 管網(wǎng)流量計(jì)算 經(jīng)濟(jì)預(yù)測法預(yù)測 增長率法預(yù)測 管網(wǎng)水力計(jì)算 水力可靠 性分析 分區(qū)管網(wǎng)運(yùn)行管理 增強(qiáng)可靠性措施 案例計(jì)算 圖 12 論文研究的技術(shù)路線框圖 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 13 第 2 章 城市燃?xì)夤芫W(wǎng) 用氣量預(yù)測 燃?xì)庳?fù)荷預(yù)測指由過去一段時(shí)間及當(dāng)前的燃?xì)庳?fù)荷數(shù)據(jù)按照其變化規(guī)律性推出未來的負(fù)荷數(shù)據(jù)。 城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)分區(qū)模式下的水力可靠性研究 12 研究的技術(shù)路線 論文通過收集相關(guān)資料，進(jìn)行調(diào)研數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)；從各方面找出城市燃?xì)庀到y(tǒng)中存在的問題；提出采用分區(qū)的模式解決上述問題；應(yīng)用工程實(shí)例，通過對(duì)管網(wǎng)分區(qū)與環(huán)網(wǎng)的各方面進(jìn)行對(duì)比研究，得出燃 氣 管網(wǎng)分區(qū)模式的各種特點(diǎn)和可行性結(jié)論。 論文研究的方法 由于本 論文 的研究對(duì)象是 城市燃?xì)夤芫W(wǎng) ，若采用傳統(tǒng)的 安全分析 方法會(huì)使模型 適用性不強(qiáng) ， 同時(shí)所建立的可靠性模型運(yùn)用價(jià)值得不到體現(xiàn) 。 3) 基于分區(qū)模式管網(wǎng)水力可靠性模型計(jì)算 通過分析城市燃?xì)馑煽啃缘奶攸c(diǎn)，對(duì)分區(qū)模式的可靠性進(jìn)行分析研究。 2) 管網(wǎng)分區(qū)模式的水力計(jì)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(jì)算方法，對(duì)計(jì)算的特點(diǎn)、求解方法、求解步驟進(jìn)行系統(tǒng)分析 和介紹，同時(shí)對(duì)常用的水力計(jì)算軟件進(jìn)行分析。所研究的燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)，是符合燃?xì)庖?guī)劃要求的，要充分考慮到管網(wǎng)的水力工況、事故影響、可靠性、運(yùn)行等各方面。 研究的內(nèi)容 論文所提出來的燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)是針對(duì)中壓管網(wǎng)，以門站和調(diào)壓站為中心， 通過對(duì)某中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行分區(qū)供氣管理。 3) 結(jié)合西南某地區(qū)天然氣管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)例工況分析，將管網(wǎng)分區(qū)模式應(yīng)用到工程實(shí)際中，對(duì)理論模型進(jìn)行運(yùn)用實(shí)現(xiàn)。 研究的可行性分析 結(jié)合文獻(xiàn)分析出城市燃?xì)夤芫W(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?xì)夤芫W(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?xì)庑袠I(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(duì)城市各行業(yè)的用氣量預(yù)測也逐漸走向科學(xué)化和精確化，從理論的角度分析城市用戶的用氣標(biāo)準(zhǔn)和理論計(jì)算公式。 城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)分區(qū)模式下的水力可靠性研究 10 表 15 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)與給水管網(wǎng)的聯(lián)系與特點(diǎn) 管網(wǎng)類別 城市燃?xì)夤芫W(wǎng) 城市給水管網(wǎng) 介質(zhì) 介質(zhì)為天然氣、人工煤氣及液化石油氣，密度 比空氣小，易燃易爆 介質(zhì)為液態(tài)水，密度比空氣大，危害性小 壓力 從上游的高壓逐級(jí)降壓供氣的密閉管網(wǎng)系統(tǒng)，各氣站有相應(yīng)的調(diào)壓設(shè)備，壓力等級(jí)明顯，各壓力等級(jí)之間的穩(wěn)壓措施要求較高，儲(chǔ)存方式為高壓儲(chǔ)存；運(yùn)輸壓力較水管大 水從供水站出發(fā)，通過泵加壓輸送，分配到各區(qū)域后可選用儲(chǔ)水池，系統(tǒng)與大氣相連，按照用戶需求的壓力不同選擇泵的型號(hào)，壓力等級(jí)不明顯，普遍壓力較小 管材 高壓管一般 采用無縫鋼管，中低壓多采用 PE管，室內(nèi)管網(wǎng)采用鋁塑合金等管材，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格的防腐措施，并且不斷要求降低氣質(zhì)的腐蝕性能，如脫硫、脫水等 埋地管材多采用塑料管，室內(nèi)管道多采用鋼管，但是極少采用防腐措施，對(duì)水質(zhì)要求符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)即可，如消毒、除菌等 水力計(jì)算 根據(jù)管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)的流態(tài)不同選取的計(jì)算方法不同，摩擦阻力系數(shù)也存在較大差別 城市水管的計(jì)算相對(duì)比較簡單，依賴于泵的揚(yáng)程 目前針對(duì)管網(wǎng)分區(qū)主要集中在水管，燃?xì)夤芫W(wǎng)的分區(qū)供氣模式的研究缺乏一定的實(shí)踐基礎(chǔ)，由于燃?xì)獾奶厥庑再|(zhì)，全部采用以上研究成果存在較 大的局限性，需要對(duì)方法進(jìn)一步改進(jìn)和調(diào)整，為滿足居民用氣需求和保障企業(yè)供氣管理的高效；對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)模式建立科學(xué)的劃分原則和計(jì)算方法，優(yōu)化管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)著重分析系統(tǒng)的可靠性和事故工況下管理措施。陶其育等對(duì)城市給水管網(wǎng)實(shí)用分區(qū)進(jìn)行了探討與實(shí)踐 [35]，闡述了給水管網(wǎng)實(shí)用優(yōu)化分區(qū)步驟，包括選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù)、劃定區(qū)域規(guī)模、確定進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目和 位置 、劃定區(qū)域邊界等。但是此分析方法研究的區(qū)域太小，沒有體現(xiàn)出通用價(jià)值，運(yùn)用到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)中還需進(jìn)一步驗(yàn)證。在探討北京市 DMA 劃分方法的基礎(chǔ)上，建立了兩個(gè) DMA 示范區(qū)進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐，檢驗(yàn)了 DMA 分區(qū)方法合理性和分區(qū)后 DMA 內(nèi)部的供水水壓和水質(zhì)變化。 WRC 提出了典型的 DMA 層次設(shè)計(jì)的思路 [32]，依靠閥門實(shí)現(xiàn) DMA 分區(qū)，流量計(jì)安裝在區(qū)域入口處，這種方式過于生硬，且割斷了管網(wǎng)的有機(jī)聯(lián)系。 管網(wǎng)分區(qū)模式目前研究的不足 刁克功對(duì)分區(qū)管理模式給水管網(wǎng)的水力分析與模擬技術(shù)進(jìn)行了研究 [31]，提出了一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演化的給水管網(wǎng)自動(dòng)分區(qū)方法； 提出了基于動(dòng)態(tài)場景的校核方法來服務(wù)于分區(qū)模式管網(wǎng)；通過對(duì)分區(qū)模式下管網(wǎng)流量特性的分析，同時(shí)采用了峰值流量系數(shù)中不同的方法，提出了關(guān)于分區(qū)模式下管網(wǎng)改造及設(shè)計(jì)的可行性建議。當(dāng)某管段故障須關(guān)閉相關(guān)閥門時(shí)，分區(qū)模式閥門少，放散面積小，放散時(shí)間短，既可提高搶修搶險(xiǎn)的效率，又能縮短停氣動(dòng)火的西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 9 工作時(shí)間，有利于管網(wǎng)的運(yùn)行管理。 3) 閥門數(shù)量少，關(guān)閥影響區(qū)較小，放散時(shí)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]。 00520202221 TTdQL PP ????? （ 11） 若管網(wǎng)布置合理，最不利環(huán)路長度較短，壓力最低點(diǎn)與調(diào)壓站距離較短，則壓力最低點(diǎn)可適當(dāng)向外轉(zhuǎn)移，不會(huì)集中在城市中部人口密集區(qū)。采用分區(qū)模式，每個(gè)小區(qū)域的大小和形狀可以控制，可以在管網(wǎng)布置時(shí)，將調(diào)壓站置于負(fù)荷中心，并且將最不利環(huán)路長度控制的比較小，這樣就可以使相同條件下，系統(tǒng)壓力降較小 ，最低點(diǎn)壓力得到提高。 城市燃?xì)廨斉涔芫W(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(diǎn)及適用范圍 分區(qū)模式 優(yōu)缺點(diǎn) 適用范圍 管網(wǎng)類型 優(yōu)點(diǎn)：劃分簡單，易操作，便于管理； 缺點(diǎn)：計(jì)算難度大，受到用氣規(guī)模限制； 城 區(qū)地形復(fù)雜，且各區(qū)域集中用氣規(guī)模較大 壓力級(jí)別 優(yōu)點(diǎn)：分區(qū)形式簡單，計(jì)算層次分明； 缺點(diǎn)：分區(qū)不全面，增加管理難度； 適用于多個(gè)供氣量相平衡的氣源系統(tǒng) 氣源數(shù)量 優(yōu)點(diǎn)：易控制管網(wǎng)水力工況，易于調(diào)節(jié)； 缺點(diǎn)：分區(qū)較為復(fù)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?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)模式供氣可使管網(wǎng)最低點(diǎn)壓力上升，低壓點(diǎn)適當(dāng)向外部轉(zhuǎn)移，能明確各調(diào)壓站的供氣范圍，同時(shí)也能減少閥門的數(shù)量，因閥門關(guān)閉導(dǎo)致的影響區(qū)域變小，并縮短了放散時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，具體如下： 1) 最低點(diǎn)壓力較高，低壓點(diǎn)適當(dāng)向外部轉(zhuǎn)移 根據(jù)管 道水力計(jì)算基本公式 （ 11） ，當(dāng)摩擦阻力系數(shù)、溫度、管徑、流量等參數(shù)不變時(shí)，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。分區(qū)模式布置管網(wǎng)時(shí)，要盡量將調(diào)壓站置于負(fù)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(gè)小區(qū)域最低點(diǎn)壓力比較高，水力工況比較理想。 3) 氣源數(shù)量及管網(wǎng)布置要求分區(qū) 對(duì)于中壓配氣管網(wǎng)而言 ，門站和調(diào)壓站都是氣源，這些氣源的數(shù)量應(yīng)該比較多，并且在整個(gè)供氣區(qū)域內(nèi)均勻分布。采用分區(qū)模式，不影響管網(wǎng)壓力級(jí)制，不改變高壓 （ 次高壓 ） 管網(wǎng)參數(shù)，不影響門站或調(diào)壓站的位置及供氣量。 2) 壓力級(jí)制進(jìn)行分區(qū) 能夠進(jìn)行分區(qū)的燃?xì)夤芫W(wǎng)，應(yīng)該是高 （ 次高 ） 中壓二級(jí)系統(tǒng)或多級(jí)系統(tǒng)，對(duì)中壓配氣管網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)。這種集中式城市或區(qū)域進(jìn)行燃?xì)夤芫W(wǎng)布置時(shí)，傳統(tǒng)的方案是中壓管網(wǎng)連成一個(gè)大的環(huán)網(wǎng)，分區(qū)模式就是把中壓管網(wǎng)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)分成 若干個(gè)區(qū)域，進(jìn)行分區(qū)管理。這種情況一般都是缺乏系統(tǒng)的燃?xì)庖?guī)劃造成的，特別是在氣源比較豐富的城市，對(duì)城市進(jìn)行氣化時(shí)，燃?xì)庖?guī)劃還不成熟，各燃?xì)夤揪烷_始 “ 搶地盤 ” ，最終會(huì)形成這樣的管網(wǎng)布局。 另一種燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)是因?yàn)楣芫W(wǎng)歸屬不同的運(yùn)營公 司。中壓管道連接?xùn)|西兩個(gè)氣源，并成環(huán)。目前國內(nèi)對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)模式進(jìn)行的研究 包括：