摘　要：基于城市燃氣輸配系統為然氣用戶能夠安全、有效用氣，總結燃氣工程在實際輸配過程中的經驗，淺析在燃氣輸配過程中需要注意的問題，對今后的燃氣輸配工程提供借鑒之用，也能促進天然氣的建設和發展。

關鍵詞：城市然氣　輸配系統　安全用氣

天然氣作為一種優質高效的清潔能源和化工原料，具有巨大的資源潛力，目前已進入高速發展時期，也對城市燃氣輸配提出更高的技術要求，包括可靠的接收來氣、有效的計量、輸配管材的選定及監控切斷、燃氣入戶。

城市燃氣供氣主體主要包括：城市居民生活用氣、商業用氣(含賓館、餐飲、娛樂、醫療、教育、福利等)、工業用氣、燃氣空調及能源用氣、燃氣汽車用氣、中小型“油改氣”電廠用氣等。城市燃氣一般通過中壓輸配系統供氣，設計壓力0.15—0.3兆帕；燃氣汽車、大中型工業用氣、分布式能源系統用氣一般通過次高壓輸配系統供氣，設計壓力l.6兆帕；中小型“油改氣”電廠用氣一般通過高壓及以上壓力級別輸氣系統供氣，設計壓力5.0兆帕。

天然氣的應用技術相對成熟，但目前各主要城市燃氣工程中，都遇到了燃氣輸送隨樓層增高，附加壓力減小，達到一定高度時，會使室內低壓燃氣管道阻力損失超過允許值，這種供氣方式建筑物層高一般不應超過6～8層。如果采用樓棟調壓能使可供氣能力有所增強，但對于城市中20～30層的高層建筑，顯然是不適合。與此同時，也需考慮遠期使用天然氣，附加壓力會使高層燃具灶前壓力增高，不穩定，達到一定高度必然使灶前壓力超過允許值。因此，以研究城市燃氣輸配系統較為成熟的深圳經濟特區，結合深圳市高層建筑管道的特點，采用儲氣調峰以利用次高壓管網為主，中壓(B)輸送，中壓(B)進戶，戶內調壓的思路，很好地實現了安全、穩定供氣目標。

天然氣門站是城市天然氣輸配系統的門戶。負責接收來自長輸管線分輸站的天然氣，經過濾、計量、調壓、加臭后輸送至城市高壓管網或城市中壓輸配管網。門站安全、可靠地接收來氣，連續穩定的運行和準確的計量，對城市燃氣輸配系統的保證安全供氣有著關鍵性的作用。

傳統的計量方法包括：孔板節流、渦輪、旋進旋渦、羅茨等。孔板節流計量精度高，但流量比較小(僅1：4)，安裝要求高(前20倍管徑、后10倍管徑)，目前已很少采用。而渦輪及旋進旋渦流量計是近幾年來普遍采用的計量裝置，計量精度高，安裝容易(前5倍管徑、后3倍管徑)，但流量比不大(為1：20)。

目前大多數城市門站采用了國際上最先進的四通道超聲波流量裝置，計量精度高，流量比可達l：60以上。安裝容易(前10倍管徑、后5倍管徑)。且在門站首次配備了分析小屋。所謂“分析小屋”就是在現場配備了天然氣氣質分析裝置，并同時將進站天然氣的壓力、溫度、流量及成分、熱值等參數匯總傳至中心控制室。以達到“熱量計價”的目標。

城市然氣工程門站的調壓器、監控器、超壓切斷閥以及放散閥等設備是工藝流程中最主要的設備。其選型及參數控制的設定對保證設備穩定運行、下游設備和管網的安全保護非常重要。根據“連續穩定、安全可靠、分期實施、便于操作”的原則，城市然氣工程門站工藝采用了目前燃氣場站工藝設計中最安全可靠的“串并聯監控、前置獨立超壓切斷，微量放散加全流量先導放散”的技術路線，全部設備均采用意大利進口飛奧原裝設備。

根據工藝流程及配置，在串并聯監控、前置獨立超壓切斷的前提條件下，調壓器出口壓力與切斷壓力設定值是不同的。

3．3．1串聯監控監控調壓器出口壓力設定值高于該路工作調壓器出口壓力設定值。在正常情況下，工作調壓器向下游管路供氣，監控調壓器處于熱備份狀態，一旦工作調壓器發生故障，整站的出口壓力升高，當升高值達到監控調壓器設定值時，監控調壓器開始工作并穩定地向下游管路供氣；當工作調壓器修復并投運，出口壓力恢復原狀，監控調壓器重新關閉并繼續處于熱備份狀態。若升高過快或監控調壓器同時發生故障，出口壓力繼續升高值達到超壓切斷閥的設定值時，切斷閥關閉切斷該路，從而起到安全保護作用。切斷閥關閉后需人工復位打開。

3．3．2并聯監控除滿足串聯監控要求外，每路的工作調壓器設定值依次下降。有兩種工況控制模式：

3．3．2．1正常運行工況調節：當下游用氣低峰時，用氣量較小，門站出口壓力較高，第一路單路工作即可滿足供氣需要，其他各路處于熱備份狀態。當下游用氣量逐步增加，門站出口壓力逐漸降低，當降至第二路工作調壓器的設定壓力時，第二路工作調壓器開啟向下游管路供氣，當下游用氣量進一步增加，門站出口壓力也進一步降低，當降至第三路工作調壓器的設定壓力時，第三路工作調壓器開啟向下游管路供氣。依次類推。相反，當下游用氣量逐步減少，門站出口壓力逐漸回升，各路依次關閉，最后第一路單路工作即可滿足供氣需要，其他各路又處于熱備份狀態。

3．3．2．2事故工況調節：一旦第一路的工作調壓器及監控調壓器發生了故障，整站的出口壓力升高，一直升高至第一路超壓切斷閥的壓力設定值時，該路切斷閥切斷；隨后出口壓力降低，當降低至第二路工作調壓器設定壓力值時，第二路工作調壓器開始正常工作向下游管路供氣。此時，可關閉第一路調壓器前、后球閥，將該管路內氣體排空，對相應設備進行維修。

為保證由于工作調壓路的調壓器故障而引起的出口壓力升高，不會導致備用調壓路緊急切斷閥切斷，每路的切斷閥設定值依次增加。當運行路發生事故，導致出口壓力過高(出口壓力達到運行路的切斷壓力)，由于切斷閥的反應速度<0.3秒，高速截斷運行路，而備用路的切斷閥設定壓力要高于運行路切斷閥的設定值，因此，當運行路切斷時，運行路的出口壓力沒有達到備用路的切斷閥的設定壓力，備用路的切斷閥不發生作用，繼續供氣。

門站調壓前放散是預防上游場站輸入壓力超標的安全保護裝置。由于上述工藝已經實現了調壓后超壓切斷的安全要求，因此各路出口匯管上設置的安全放散閥，只是一種安全雙保險措施。而各路的微量放散僅僅是對調壓設備的投運調試、精度穩定發揮作用，不承擔系統的安全保護工作。

上述運行工況狀態均有信號傳送到站控及中控系統。控制系統可及時了解出口壓力變化、各路的啟閉狀態、故障設備及切斷狀態等，協調各門站及調壓站的流量分配并及時指揮工作人員修復故障設備、開啟切斷閥等。與傳統的調壓工藝設計及設備配置相比有以下幾個特點：

a、全部實現了“運行穩定、控制安全、調度自動，確保供氣”的要求，同時減少人工操作工作量。避免誤操作的發生。

b、由于逐級降壓，盡管對調壓裝置的通過能力沒有影響，但管線起點壓力的降低，對管線通過能力將有所削弱。因此，并聯監控的回路不宜過多，原則上不應超過3路。

c、各級壓力設定級差視調壓器和切斷閥的穩定精度而定，級差越大，最后一路的調壓出口壓力越低，對管道的通過能力影響越大。反之，級差越小，各路的調壓設備啟閉越頻繁，系統穩定性越差。根據意大利飛奧設備穩定精度，上海飛奧推薦的設定級差為5％。

特別值得注意的是工作調壓器與監控調壓器有本質區別，工作調壓器是升壓關閉，降壓開啟工作；而監控調壓器是升壓開啟工作，降壓全通熱備。

3．4．1管道材質及成型技術

天然氣次高壓管網是深圳市天然氣輸配系統的主動脈。根據我國的具體情況及管道建設與運營的實踐經驗，綜合國內鋼管的供貨能力及價格，按照安全、經濟、方便的原則，次高壓管道宜采用L360材質，且：

3．4．1．1DN500鋼管：宜采用直縫雙面埋弧焊鋼管，UOE成型工藝技術。

3．4．1．2 DN400鋼管：宜采用直縫雙面埋弧焊鋼管，JCOE成型工藝技術。

3．4．1．3 DN300鋼管：宜采用直縫高頻電阻焊鋼管(ERW)。

3．4．1．4無論選用何種成型工藝技術，建議在管材選用采購時，必須滿足以下技術要求：

a板材宜采用寶鋼、鞍鋼等國內骨干鋼廠的優質板材；

b成型前，所有板材需l00％超聲波檢驗；

c水壓前，成型管焊縫100％超聲波檢驗；

d成型管100％水壓擴徑及強度試驗；

e水壓后，成型管焊縫100％超聲波檢驗、100％X射線檢驗；管端焊縫100％磁粉檢驗；

f管道成型廠家最好應具備配套管件(彎頭、三通、異徑管等)的制作能力，以便于結合工程實際情況，控制產品采購質量、保證工程進度、協調售后服務。

g管道成型廠家最好應具備三層PE防腐層的制作能力，以減少運輸成本、防止管道及防腐層在運輸、裝卸過程的損傷。

3．4．2電液聯動閥室

3．4．2．1天然氣線路閥門的設置原則：截斷閥之間最大間距不大于5公里；截斷閥的位置盡量選擇在交通方便、地形開闊、地形較高的地方，以方便生產管理和防止水浸；長度超過l 00米的支線均應在起點處設置閥門；穿越大型河流、鐵路以及定向鉆等特殊地段應增設閥門；兩個相鄰閥門關閉后，受其影響的次高壓支線數不大于2條，受影響的一個調壓站的用戶由相鄰調壓站通過中壓管道系統供氣，可確保供氣的安全穩定；兩個相鄰閥門關閉后，中間管段的放空時間小于30分鐘。

3．4．2．2天然氣線路上常用的切斷閥為球閥和閘閥兩種類型。相比而言，球閥具有承壓較高，密封可靠，通過能力大，阻力小，啟閉控制靈活，體積適當，開關速度快，安裝高度低，便于操作等優點，目前在國內外天然氣管線上被普遍采用。

城市燃氣輸配系統的建設是一個重要的、復雜的工程。無論是舊有管網改造還是新建管線，在進行城市燃氣管網規劃設計時，需全面進行技術經濟比較分析，達到城市燃氣管網布局合理、規范、安全、維護方便的目的，也可大大減少投資費用。

 

[1]GB50028—2006城鎮燃氣設計規范[S]．2006

[2]GB 5025—2008輸氣管道工程設計規范[S]．2008

[3]Q／SRJ03.19—2004《天然氣高壓管道線路設計、施工及驗收若干技術指引》[Z]．2004

[4]楊光，王文想等人。深圳市天然氣次高壓輸配系統事故應急推演[J]．燃氣經營管理與經濟，2008，28(9)：40-44