燃气输配管网系统优化设计

燃气输配管网系统优化设计

摘要：随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，城市建设俨然成为看我国建设行业的重要对象，燃气输配系统的建设也已成为城市建设重要的课题之一。城市燃气输配设施投资较高，涉及的因素比较多，因此，合理的燃气输配管网系统是保证城市正常供气的重要条件，本文就燃气输配管网系统的设计进行探究，提出一些优化系统的措施。

关键词：燃气输配管网系统优化设计

目前，全球能源中，人类使用的燃气多为石油和天然气，燃气的用量和普及程度已经成为衡量一个城市或者地区经济的重要因素。城市燃气供应设施是一个投资大，可塑性强的建设项目，燃气输配管网的优化设计不仅关系到燃气的正常供应，更是关系着燃气供应系统是否经济的重要环节。

燃气输配管网有两个重要部分，输配管网和调压站。其中输配管网又分为了高中压管网和低压管网。燃气流量、燃气器具、额定工作电压以及调压站的位置是决定低压管网管径的关键，而管网始末端的流量和压力才是高中压管网管径的关键。对燃气输配管网的系统优化关键就在于布置调压站的数量和位置、高中压管网始末端的压力。我们应针对调压站作用半径以及管网单位经济压降，利用相关理论和设计经验，通过数学模型和相应的计算机软件设计出节约工程资源、节省时间并提高效率的输配管网系统，为城市供气设施建设提供有力支持。

一、燃气输配管网系统优化设计。

城市燃气输配管网系统建设需要投入大量资金，工程量大，耗时长，是目前城市项目建设中比较复杂的综合设施，由输配管网、储配站、运行管理操作、调压计量站和控制设施组成。

1、确定高中压管网的最优压降。

城市燃气供应的主干线是高中压管网，其管径大小不仅影响着管网费用的多少，也直接关系到供气点中压缩机的选用。传统方法在确定管网管径时，是根据城市供气规模和管网始末端燃气压力，再选择单位长度中的压力降来求出管径的。利用这种科学性不强的传统方式确定管径，常常会造成不必要的经济损失，

甚至可能导致危险。因此，为了设计科学有效的输配管网系统，根据分析相关资料以及大量的经济数据分析，得出的结论是，在单位压降越小的情况下，投资高中压管网费用越大，最终年耗费用就越少。所以，在不同城市中一个具体的管网系统必定存在着一个最经济的压降，通过对压降的分析来确定高中压管网的管径，不仅减少了投资费用，更实现了管网的科学性。

=5.403元/m,电费 E=0.1元/kwh,城市用气例如已知某市铸铁管材料费是C

2

高峰时间为t=6h，已知管网7环11边34节点，年限T=50年，燃气供应商每天每小时平均供应的燃气量为7500立方米，燃气密度为每立方0.46，最低管网压力为每立方厘米1.3kg，燃气的运动粘度25x10-6㎡/s,计算结果为表1：

表1

X 管网年计算费用（元/年）

0.01 569209

0.03 496076

0.05 497382

0.07 475411

0.09 476369

0.11 480176

0.15 490173

0.21 507736

2、优化调压站。

2.1确定调压站的最佳作用半径。

调压站的作用是调节、稳定燃气管网的关键设施，也是连接中、低压管网的重要设施。调压站的位置和数量的设置对于低压管网有很大的影响，一般设置调压站的作用半径为0.5km~1km。传统的设置方法虽然简单快捷，但是没有结合实际经验，对实地进行分析，更没有准确考虑各种外界因素的影响，设计结果往往不是最经济的作用半径。要确定调压站的最优半径，使燃气输配系统最有效、最科学，减少项目投资，就要从理论出发结合实际确立调压站设置。

通过分析不同城市的燃气输配管网，得出的结论是，当选择较大的调压站作

用半径时，对调压站和中压支管投资费用会比较少，但也相对提高了低压管网的造价。相反，而考虑到低压管网的造价选择作用半径较小的调压站时，投资中压支管等的费用就会很高。因此，必须找到燃气输配管网中调压站的最佳作用半径，从而提高费用的利用率。

2.2 确定调压站的数目。

由于种种外部和内部因素，调压站的数量计算只能采取近似算法。城市燃气输配系统中，我们必须在数量巨大的调压站中寻找一组最佳的布局方案，提高输配系统的效率，减少投资，这是一个复杂的工作。燃气输配系统的目的就是给用户输送燃气，因此，调压站要满足多需求点用气要求。优化调压站的目的就是要尽量将燃气输送到多且短的用户位置，所以，采用求解中位点的方式来解决调压站布局问题。

3、软件开发。

伴随科技的不断进步，很多建设项目也逐渐走向自动化，燃气输配管网系统的优化设计目的就是实现将来的自动化。利用计算机软件CAD，实现燃气输配管网的设计，首先输入整体图形，经过设计和计算后自动输出图形。整个输配管网系统的设计是采用结构化的程序设计方法，通过面向对象的程序设计思想，按照一定的软件工程步骤完成设计。

3.1软件的界面和功能。

由于燃气种类和管道材料众多等因素，计算机软件应该实现一种系统能够完成多种设计，输出结果也可以多种多样，这就要求计算机软件的功能和界面都达到设计人员的要求。

3.2程序计算功能。

计算机软件希望实现的计算功能必须满足以下几点要求：①能够读取燃气的运动粘度并根据管道材料的不同和燃气密度等数据计算出管道摩阻系数。②利用管网结构，通过分析用户用气情况计算出节点流量。③能够通过读取设计人员输入的管径数据来进行平差计算。

结语：在我国经济建设迅猛发展的浪潮下，燃气输配管网已成为城市不可或缺的能量供应载体，是一个可维修、复杂的、网络化的综合设施。因此，优化燃气输配管网系统是目前仍需研究的重要项目，为实现科学经济的输配管网系统，

提高城市燃气供应质量，实现我国城市持续稳定发展，提高人们生活水平的目标。

参考文献：

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[2]付聪. 城市燃气输配管网系统的危机管理研究[D].天津大学,2009.

[3]林广利,尹贻林,陈伟珂,付聪. 城市燃气输配管网系统危机管理的研究[J]. 城市燃气,2009,08:13-17.

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