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城镇燃气管网设计中存在的问题及优化措施

2022-04-26

一、工程概况


该工程为燃气改造项目,设计初期均采用铸铁管道进行地下铺设工作,为较早一批城市燃气管网工程作业之一。伴随城市的发展,加之年限过长,目前该燃气管网周边居民与日俱增,原有气量无法满足现有用户的需求,因此对该区域开展燃气管网改建作业。其中首期改造的铸铁管在200m,并全部换为耐用的钢管材质管线管道,提升燃气管道耐力的同时扩宽天燃气的使用范围。


二、城镇燃气管网优化设计中的具体问题


在建或改建的城镇燃气管网项目建设中,管网系统可分为一级、二级、三级和混合管网四大类,并且以压力作为评判管网系统的标准,便于设计工作展开。在我国一线城市,主要铺设的管网系统为三级管网,该管网系统的铺设规模大,分低、中、高压三部分,在城镇燃气管网作业中应用最广泛的为混合管网系统,该系统兼具经济和安全双重特点,且适应能力强于其他几种管网系统,因此在设计初期多为设计人员采用。在具体的管网设计工作中,技术人员要根据当地的用户及地域可供燃气压力的实际情况来设计,做到因地制宜,保证燃气管网设计的合理性、科学性。


1、算法选择及参数问题


在整个城镇燃气管网设计工作中,所涉及的参数计算方法和优化设定的程度是后续布局作业得以顺利开展的科学依据和技术支撑。基于此,一套合理的算法可以全方位兼顾整个燃气管网的建设施工,并突出设计工作的重要性和实效性,进而使燃气管网工程体现出良好的经济效益和实用效益。目前,在我国的城镇燃气管网设计工作中,常用的算法包含Prim算法(PrimAlgorithm,普里姆算法)和最小生成树算法(MinimumSpanningTree,MST)2种,且通过实际的计算运用可知,这2种不同的备用算法存在较大差别,因此在参数算法的选择上对设计人员是一项专业的考验。且在布局设计工作中,一方面要考虑燃气管网布局的节点度,另一方面要兼顾管网的长度,以此作为计算参数的前提因素,运用较多的则为最小生成树算法。当然这需要设计工作人员因地制宜,做出判断,以达到优化基础参数、便于施工的终极目的。


另外,前有算法选择,后有参数优化及设定,这是相辅相成的结果。鉴于此,设计人员可从参数的基本内容着手,计算出管网节点输出时的流量以及内径参数和实际的管网压力值,为后续的铺设工作做技术支撑。在设定管网穿越街区的参数时,要以实际的铺设面积和区域内的人口数量及密度为基础依据,并对所得参数展开城镇燃气管网优化,确保整个燃气管网设计工作的合理。


2、调压装置的选择问题


作为城镇燃气管网设计工作的重要组成部分,设计工作人员对压力调节装置的选择尤为关键。鉴于目前已完成的多数城镇管网燃气工程可知,在设计工作初期,技术人员可将具备智能化的调压装置作为首选,该装置在轻松识别超压情况的同时,可主动切断燃气管网的供应,替代一部分人工作业,保障作业安全。且在使用过程中,智能化调压装置的主、副两套调压器可同时配合开展工作,在主调压器遇到问题时,副调压器将立马按照之前的设定开启运行,保障燃气正常输送,大大降低了安全事故。


3、管线布置及选材问题


除上述两方面内容,城镇燃气管网的设计工作还包括管道所用的管线材质选材和具体布局。鉴于燃气管线埋于地下且使用周期长的特点,并易受地下水等不良因素的破坏及影响,因此在管材选择上要着重考虑。对此设计人员可从防腐入和结实程度入手,将新型的聚乙烯(PE)管作为最基础的管线,并在铺设时做好特定的防腐工作,以起到延长寿命和降低维修难度系数及施工成本的作用。


选材结束后,设计工作人员对实际的铺设作业提出技术上的指导性意见,并针对实际情况随时优化或调整管线的布局和组合结构,将管线的性能发挥到最大,也便于后面的施工。


三、城镇燃气管网设计的分类及内容


1、用途及类别


作为城镇地下工程建设的一部分,燃气管网在不同条件下有着不同的作用和类别,且以相关数值为参照的前提下,用于燃气管网铺设的管道还可被分为低、中、次高及高压4种压力值类型,压力值均在<5Pa和>0.8Pa之间。从管网设计布局角度来讲,可分地下、架空两种燃气管道,前者被简单埋设在地下,后者则以穿越障碍物和不同厂区的方式展开布局;从设计使用类别来说,燃气管网可分为民用和工用两种管道类型,第三种则是作为输送来使用的长输管线。具体分析如下:


民用管道:供居民使用燃气的管道,涵盖用户分配和引入及室内外的安装。


工业管道:适用于各类工业级企业的燃气使用分配和引入。


长输管线:布局和连接于燃气的生产地和储存地,以及各使用单位之间。


2、规划设计时需重点考虑内容


作为城镇燃气管网建设工作中的基础和重点,前期的实际调研尤为关键。设计人员应了解所需建网城镇的地域条件、建筑类型以及居民用户实际分布情况、地下交通设施和目前已有管线的现状等,还要考虑气源是否充足以及供气的便捷程度,并科学设定参数,对整个燃气管网的规划展开合理设计,确保城镇燃气管网工程建设的经济性和合理性。


四、城镇燃气管网的优化措施


在具体的城镇燃气管网优化设计工作中,技术人员不但要对所负责的工程项目了如指掌,还要认真研究和分析城镇燃气管网的设计工作发展方向及前景,以此为根据,将专业运用到实际布局作业中,提升工程本身的经济效益和安全效益。具体可借鉴以下分析内容:


1、装置及管理自动化、智能化


随着科技的进步和发展,在很多在建项目工程中,全自动的智能化应用和管理被设计工作人员优先考虑。实践表明,无论是配套还是装置的使用,全自动化完全可以替代传统的人工作业,节省人工成本的同时降低安全事故。在整个城镇燃气管网的运行中,各连接部位相辅相成,从操作参数的设定及科学性较强等方面,装置的自动化、智能化都体现出城镇燃气管网设计工作的优化和提升。


2、目标多元化


在目前的城镇燃气管网建设过程中,随着科学的发展和进步,传统的设计已经满足不了实际的燃气管网铺设工作,这就要求技术人员在设计初期将设计工作的目标进行多元化分析,优化设计已经变为“综合优选”,而不再是传统设计的“校对和分析”,便于后续的铺设作业顺利开展。首先在管网的结构设计方面,需结合管网后期的运营和管理费用,同时兼顾其实际使用性,抛弃常规的余量设计,真正做到降低成本。针对传统的“校对及分析”现象,当前的城镇燃气管网设计工作已从单一的结构分析转变为对整个工程作业的全局考虑,实现了目标多元化的优化特点。这对于管道结构的稳定性和输送成本方面具有积极作用。除此之外,从燃气管网的物理展现指标方面来讲,优化后的设计作业更能达到工程的最佳效益。


3、快速化


作为城镇地下工程的一部分,燃气管网长期埋于地下,其使用周期长,因此在使用过程中也兼具一定的危险性。基于此,在设计初期,技术人员要分析管网可能发生的不安全事故,诸如燃气爆炸、泄漏等,给出专业的预防措施,以此避免因事故带来的经济损失和人员伤亡。对此,城镇燃气管网设计优化工作中,除上述的自动化和目标多元化,还可体现为快速化这一个方面,需要技术工作人员借助快速且科学的参数计算方法,在设计初期工作中建立专业的优化模型,完善设计统筹工作,为后续的实际铺设操作提供可靠的技术支撑。


综上概述,燃气管网作为城镇基础建设的重要组成部分,发展和优化前景极为广阔,而施工作业中所涵盖的设计工作在整个建设工程中占据重要位置。前期的设计工作是否科学及合理,很大程度上关系到整个工程的经济效益和安全效益,更会对居民的生活质量带来影响,进而反映出一个城镇建设的整体机能水平,值得分析和探究。


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