【正文】 1) 適用的管網(wǎng)類型進行分區(qū) 目前，燃氣管網(wǎng)受地形限制，按照天然或人工障礙進行分區(qū)的比較多，如圖 11。 趙洪賓于 2020 年首次在國內提出了供水管網(wǎng)區(qū)域管理的思路 [6]，為國內供水管網(wǎng)分區(qū)管理模式的研究開辟了先河。在可靠性計算中利用了推導出來的可用度公式，同時采用了圖論理論，即求解圖的最小路并進行不交化處理。 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]。在最短生成樹的基礎上嘗試使用貪心算法確定天然氣調壓站的最佳作用半徑，以使得天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)初投資最省。 張勇研究了燃氣管網(wǎng)的計算機平差計算過程 [28]，在有限元節(jié)點法的基礎上，建立了燃氣管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)模擬計算的數(shù)學模型，編制了相應的仿真軟件?？偨Y了牛頓 拉夫遜法、擬牛頓法、蒙特卡羅方法以及延拓法這幾種算法的特點，并用這些算法對同一實例進行穩(wěn)態(tài)分析節(jié)點方程法數(shù)學模型的求解。 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。 蘇欣提出了采用累積法模型來預測城市燃氣負荷 [24]，將城市人口和工業(yè)產(chǎn)值這兩個影響城市燃氣負荷的主要因素引入預測模型，得到了交友的預測結果，且該模型簡單易懂，易于實現(xiàn)計算編程。針對集中型管網(wǎng)過于集中的問題，本文提出了集中型燃氣管網(wǎng)的分區(qū)模式，將集中型管網(wǎng)按照一定規(guī)律分成若干個小區(qū)域，進行分區(qū)供氣，實施區(qū)域管理，為解決城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)結構復雜、事故后影響范圍廣、科學規(guī)劃用氣、優(yōu)化城市用氣結構等有一定的實用意義。這些問題是由管網(wǎng)結構造成的，是難以避免的。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。但是大面積的環(huán)網(wǎng)在運行維護時不方便，特別是當搶險、維修，需要把某一段管道從管網(wǎng)中隔離時，往往要關閉很多閥門，具體的數(shù)量與管網(wǎng)結構有關 [810]。 ⑤ 設計與運行管理不能有效結合 管網(wǎng)的計算主要從水力工況、事故可靠性等水力條件出發(fā)，來確定管網(wǎng)型式、管徑，西南石油大學碩士研究生學位論文 5 沒有考慮過管網(wǎng)運行的要求。因此燃氣管網(wǎng)的設計思路還不夠開闊。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)。 ④ 目前城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的設計思路比較單一，計算工具不夠先進 管 網(wǎng)設計時壓力級制一般根據(jù)城市情況確定為單級中壓、高 （ 次高 ） 壓 中壓二級或多級，配氣管網(wǎng)為中壓，管網(wǎng)盡量成環(huán)網(wǎng)，有大型自然或人工障礙時進行分區(qū)。大型集中式燃氣管網(wǎng)，停氣放散的區(qū)域很難縮小。另外閥門如果存在內漏等問題，在停氣動火時就不能徹底關閉，會使微量燃氣泄露入動火操作區(qū)域，引發(fā)安全事故，這樣，多一個閥門就多一個安全隱患。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。而環(huán)網(wǎng)結構復雜，流向不唯一，需關閉的隔離閥數(shù)量多，一般放散區(qū)域較大，放散量多，放散區(qū)域的大小與隔離閥的數(shù)量和布置有關。放散時關閉與動火點相關的隔離閥，在放散區(qū)域安裝放散管放散燃氣。對于多氣源集中式管網(wǎng)，目前還不能明確各氣源的供氣范圍。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。這正是目前集中式燃氣管網(wǎng)面臨的一個主要問題，并且城市越大，調壓站越向外移，中心城區(qū)壓力越低。這些壓力低點一般都在城市人口密度較大的 區(qū)域，這些區(qū)域用氣量較大，在高峰時段壓力降低明顯。而對于 大型燃氣管網(wǎng)而言，存在著低壓點集中在管網(wǎng)中部、門站及各調壓站供氣范圍不明確、事故時放散面積大等問題，管網(wǎng)越大，這些問題越嚴重 [6]。 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。 3) 氣源由人工燃氣或液化氣改成天然氣后，原有燃氣設施能否利用以及怎樣利用是個復雜的問題，若解決的不好，會造成市政設施浪費或影響天然氣系統(tǒng)的正常運行。 2) 國內很多城市燃氣輸配系統(tǒng)已運行了幾十年，管網(wǎng)隨著城市的發(fā)展及用戶的需求而不斷建設、擴展，因此需要對燃氣管網(wǎng)進行全面跟蹤檢測，根據(jù)采集數(shù)據(jù)和 實際資料取樣分析掌握燃氣的供應狀況和用戶狀況，對管網(wǎng)進行水力計算、技術研究，分析現(xiàn)狀管網(wǎng)輸配能力，評價管網(wǎng)結構的合理性，建立起城市燃氣管網(wǎng)功能性評估體系，以系統(tǒng)地指導管網(wǎng)建設改造，完善燃氣輸配系統(tǒng)，減緩城市燃氣供需矛盾，保證供氣安全可靠。城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力級制通常有一級系統(tǒng)、二級系統(tǒng)、三級系統(tǒng)以及多級系統(tǒng)，其中高 （ 次高 ） 壓 中壓二級系統(tǒng)應用最為普遍。 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。城鎮(zhèn)燃氣作為天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的下游，直接關系到千家萬戶的用氣工況和企業(yè)的高效管理，對城市燃氣管網(wǎng)進行合理科學的分區(qū)供氣和計量是極為重要的，目前國內對此研究正處于初級階段。我國天然氣發(fā)展趨勢根據(jù)國家對能源的規(guī)劃統(tǒng)計如表 13所示。我國天然氣主要用于民用、商用、工業(yè)、交通運輸、化工、發(fā)電等，發(fā)改委頒布的天然氣利用政策確定了天然氣發(fā)展的原則，未來天然氣使用結構將不斷趨于優(yōu)化。 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。 20世紀 50年代以來，根據(jù)美孚石油公司等多家機構的估算，世界天然氣最終可采資源量大致在 140萬億～ 450萬億 m3之間 [1]。 74西南石油大學碩士研究生學位論文 1 第 1 章 緒 論 研究背景 當前我國正處在能源需求快速增長的階段，以化石能源為主的能源消費結構短期內難以根本改變，我國油氣生產(chǎn)具有良好發(fā)展前景。 68 Acknowledgments 67 Chapter 6 Conclusion and prospect 63 The summary of this chapter 59 The management methods of hydraulic reliability based on the partition model 56 Reliability process management 56 The summarize of reliability management for city gas work 43 The parison of calculation working reliability 42 The work system reliability analysis of gas pipe work 41 The state analysis of hydraulic reliability 34 V The prehensive contrast for all kinds of accidents condition 31 The analysis and parison for accident hydraulic conditions 29 The city gas pipeline work profiles of southwest 26 The steps of calculation for circular equation method 25 The solving method of partition circular pipe work 25 The characteristics of hydraulic calculation partition work 25 The characteristics of hydraulic calculation and solving steps for partition work 23 The choice of the state equation for hydraulic calculation 23 The basic equation of the flow inside the pipeline for hydraulic calculation 15 The determination of peak coefficient 13 The forecast of the total gas consumption 13 The index method of the gas consumption 12 Innovation points 10 Feasibility analysis of research 9 The research goal of the paper 5 The shortings of the current research for pipe work partition model 1 The necessity and significance of research 1 The background of research 71 攻讀碩士生期間發(fā)表的學術論文及科研成果 70 參考文獻 68 III 展望 63 本章小結 59 基于分區(qū)模式水力可靠性的管理方法 58 可靠性狀態(tài)良好時分區(qū)管理模式 58 不同可靠性狀態(tài)下分區(qū)管理模式 56 可靠性管理概念 56 城市燃氣管網(wǎng)的可靠性管理概述 45 本章小結 43 事故工況 43 計算工況可靠性比較 43 水力可靠性分析 42 燃氣管網(wǎng)拓撲結果分析