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【摘 要】随着我国经济的不断发展，人们生活水平也有了很大的提高，城市燃气管道的设计对于城市的发展有着非常重要的作用，它既能提高城市的便捷度，还可以提高人们生活水平。因此，现代城市燃气管道优化设计的要求也越来越高。本文主要针对城市燃气管道的优化设计进行了分析和探究，首先对城市燃气管道设计要点进行了具体的分析；然后对城市燃气管道设计中常见的问题进行了探究，最后针对这些问题对城市燃气管道设计提出了具体的优化方法。希望对有关人士有所帮助。
【关键词】城市燃气；燃气管道；优化设计
一、前言
随着社会经济的发展和科技的进步，城市燃气管道被广泛的应用，成为人们正常生活中不可缺少的设施设备。现阶段，由于天然气已经成为城市燃气的主要气源，成为了国家和国际上主要的供气网络，它对于经济发展和大气环境的改善具有很大的作用。但是也存在的很多方面的问题，一旦发生燃气泄漏就会引起爆炸和火灾事故的发生，所以在实际的施工和设计中一定要考虑其安全性能。
二、城市燃气管道设计要点分析
在城市建设中，燃气管道系统是其重要的设施设备，它对于城市的发展有非常重要的作用，并且与城市居民用户的日常生活有着紧密的关系。其中现代城市燃气管道在进行设计的时候主要由以下几个部分组成：
其一，高压、中压以及低压三种不同压力级别的燃气管道网络；
其二，城市燃气主要是在分配中转站、压送机站、调压计量站以及区域调压室；
其三，储气站；
其四、电讯、自动化设备以及电子计算中心等。
现阶段，从我国的范围来看，城市燃气管道主要是根据管道的输气压力来进行等级区分的，一般地分级包括：不超过0.01 MPa的低压燃气管道、从0.01 MPa到0.2MPa的中压B燃气管道、从0.2MPa到0.4MPa的中压A燃气管道、从1.6MPa到2.5MPa的高压B燃气管道以及从2.5MPa到4.0MPa的A燃气管道等。
伴随着我国燃气管道系统不断的发展，城市燃气管网的设计模式已经由普遍的低压系统转变为中压管网和楼层调压两者相结合的系统模式，这种模式可以有效提高燃气的供气质量和利用效率，简单的说就是规划设计计算和管道网络优化设计。其中管道网络的优化设计最大的问题就是利用怎样的方法才能够使得燃气管道网络在进行投资的时候实现节约能源和材料的目的。
燃气供气系统在投资的时候，最主要的就是管网的布置和设计，现阶段，通常我国进行管网规划设计时采用的是人工选择管径与计算机计算相结合的方式，这样就使得在规划设计的过程中不能够全面考虑燃气供气管网的投资经济因素，从而就很难优化设计方案。
三、城市燃气管道设计常见问题
1、引入管的设计选材
一般情况下，采用的材料可以是钢骨架聚乙烯塑料复合管，并且在设计的过程中要严格的按照国家规定的标准规范来执行。由于这种管材的具有材质耐腐性能好、受到周围环境影响很小的优点，并且它的使用寿命与建筑物寿命是一致的，所以在压力比较大的情况下，可以考虑人工煤气对管材腐蚀的影响问题。同时由于材料的延展性能好，所以能够承受一定程度的地质变形、建筑物沉降，并且可以有效地防止燃气引入管连接件断裂的情况。除此之外，由于施工操作简单，一般情况下，只需要按照技术特性规定的弯曲半径，与现场实际角度需求相结合对管材进行人工弯制处理，并且由于劳动强度低，那么现场质量控制要求也相对简单。其中规范规定允许弯曲半径为：公称直径 不大于150mm时为80倍公称直径，公称直径为 200～300 mm之间时为100倍公称直径，公称直径不小于350 mm时为110倍公称直径。
2、埋地燃气管道的水平净距不足
在城市燃气管道设计中，埋地燃气管道的水平实际距离不足是常见的问题之一，主要是因为在我国，地下燃气管道与建筑物、其他相邻的管道之间的水平净距有明确的规定，属于强制性条文。但是在实际的设计中，常常会因为现场地形、实际情况，使得水平净距不能够符合规定要求。
3、地下燃气管道阴极保护（防腐措施）
在对地下燃气管道进行阴极保护设计的时候，选用的措施一定要根据规定的标准进行调整，这样就能避免问题的存在。
其一，锌阳极不允许使用土壤，并且电阻率要控制在200 Ωm以上；
其二，镁阳极不适宜使用土壤，并且电阻率要控制在100 Ωm以上；
其三，在选用外部添加的电流阴极保护法的时候，不应该受到土壤电阻率的制约和影响。
4、地下燃气管道牺牲阳极保护
在对地下燃气管道设计的时候，采用牺牲阳极法的过程中，选取的阳极的保护效果要做到以下几点：
其一，地电位要达到-0.85V或者更负；
其二，在通电的时候，阴极电位比较自然的电位应该向负方向变化，并且变化的值不能超过300mV；
其三，如果土壤或者水中含有硫酸盐还原菌，并且硫酸根的含量超过了0.5%，那么通电之后地电位要控制在-0.95V或者更负的位置；
其四，在进行牺牲阳极埋设的时候，其与保护燃气管道的距离不应该在0.3m以下，也不能够超过7m，并且要直埋设在潮湿的土壤中。其中埋设的形式可以采用立式或者卧式，并且在阳极与保护管道中，一定不可以设置其他金属建筑物。
四、城市燃气管道优化设计方法探讨
在我国，针对城市燃气管道设计中出现的问题，有很多设计人员对其进行了深入的研究，总结除了一系列的优化方法，本文主要对这些优化方法进行了具体的分析和总结。
1、首先要把燃气管道的管径作为一种具有连续性特征的变量；然后通过对某一管段的经济方程组进行求解，就可以将燃气管道的管径参数进行上下靠档。这种方法在城市燃气管道设计的实际应用中，可以在最后的破坏中了解到最优性。
2、首先通过对燃气管道管网最短路径树进行求解；然后将环状的管网型式进行进一步的分解；最后将其分解成为枝状的管网形式，这样就可以根据某一段内的流量来对管道管径进行确定。在城市燃气管道设计中，应用此种方法可以使得管网完整性遭到破坏，并且选择的管径也能够取近似值。因此，求解出来的最终结果只是一种满意值，而不是最优值。
3、首先将所用可以选择的方案进行对比和评价；然后选择一种各方面协调最好方法作为最优的方案。在进行城市燃气管道设计的时候，应用此种方法只适用于小规模的管网系统，例如：如果每一个管段存在八种可以选择的方案，那么管网就有十个管段可以选择，这样就没有办法进行有效的统计，可操作性不足够。
以上三种方法都是城市燃气管道优化设计方法，它们有一个共同的特点就是具有一定的局限性，所以作为设计人员在设计的过程中要寻找更加先进的优化方法。现阶段，遗传算法是一种比较新型的燃气管网设计方法，这种方法能够通过遗传算法来提高求解复杂系统优化问题，并且没有问题领域和特点的局限，因此被应用于很多领域和学科。
五、结束语
综上所述，本文主要对城市燃气管道的优化设计进行了分析，从世界范围来看，城市燃气管道的设计对于人们的生活有着至关重要的作用，它能够造福千家万户。在这样的情况下，在进行城市燃气管道设计的时候，要保证其设计更加合理和周到，并且要尽可能使得各家各户都满意，因此在设计和施工的时候，一定要充分考虑城市燃气管道设计的安全性。
参考文献：
[1] 舒安庆，刘小丽，吴开斌，魏化中；城市燃气管道设计方法比较；化工设备与管道；2009，46（01）：42 - 44.
[2]王运兴.城市燃气管道安全现状以及防范措施之小鉴[J]. 科技致富向导. 2011（24）
[3]刘玉晓，苗金炉.燃气工程建设中的质量问题和控制对策[J].河南科技，2011（15）.
【关键词】城市燃气；燃气管道；优化设计
一、前言
随着社会经济的发展和科技的进步，城市燃气管道被广泛的应用，成为人们正常生活中不可缺少的设施设备。现阶段，由于天然气已经成为城市燃气的主要气源，成为了国家和国际上主要的供气网络，它对于经济发展和大气环境的改善具有很大的作用。但是也存在的很多方面的问题，一旦发生燃气泄漏就会引起爆炸和火灾事故的发生，所以在实际的施工和设计中一定要考虑其安全性能。
二、城市燃气管道设计要点分析
在城市建设中，燃气管道系统是其重要的设施设备，它对于城市的发展有非常重要的作用，并且与城市居民用户的日常生活有着紧密的关系。其中现代城市燃气管道在进行设计的时候主要由以下几个部分组成：
其一，高压、中压以及低压三种不同压力级别的燃气管道网络；
其二，城市燃气主要是在分配中转站、压送机站、调压计量站以及区域调压室；
其三，储气站；
其四、电讯、自动化设备以及电子计算中心等。
现阶段，从我国的范围来看，城市燃气管道主要是根据管道的输气压力来进行等级区分的，一般地分级包括：不超过0.01 MPa的低压燃气管道、从0.01 MPa到0.2MPa的中压B燃气管道、从0.2MPa到0.4MPa的中压A燃气管道、从1.6MPa到2.5MPa的高压B燃气管道以及从2.5MPa到4.0MPa的A燃气管道等。
伴随着我国燃气管道系统不断的发展，城市燃气管网的设计模式已经由普遍的低压系统转变为中压管网和楼层调压两者相结合的系统模式，这种模式可以有效提高燃气的供气质量和利用效率，简单的说就是规划设计计算和管道网络优化设计。其中管道网络的优化设计最大的问题就是利用怎样的方法才能够使得燃气管道网络在进行投资的时候实现节约能源和材料的目的。
燃气供气系统在投资的时候，最主要的就是管网的布置和设计，现阶段，通常我国进行管网规划设计时采用的是人工选择管径与计算机计算相结合的方式，这样就使得在规划设计的过程中不能够全面考虑燃气供气管网的投资经济因素，从而就很难优化设计方案。
三、城市燃气管道设计常见问题
1、引入管的设计选材
一般情况下，采用的材料可以是钢骨架聚乙烯塑料复合管，并且在设计的过程中要严格的按照国家规定的标准规范来执行。由于这种管材的具有材质耐腐性能好、受到周围环境影响很小的优点，并且它的使用寿命与建筑物寿命是一致的，所以在压力比较大的情况下，可以考虑人工煤气对管材腐蚀的影响问题。同时由于材料的延展性能好，所以能够承受一定程度的地质变形、建筑物沉降，并且可以有效地防止燃气引入管连接件断裂的情况。除此之外，由于施工操作简单，一般情况下，只需要按照技术特性规定的弯曲半径，与现场实际角度需求相结合对管材进行人工弯制处理，并且由于劳动强度低，那么现场质量控制要求也相对简单。其中规范规定允许弯曲半径为：公称直径 不大于150mm时为80倍公称直径，公称直径为 200～300 mm之间时为100倍公称直径，公称直径不小于350 mm时为110倍公称直径。
2、埋地燃气管道的水平净距不足
在城市燃气管道设计中，埋地燃气管道的水平实际距离不足是常见的问题之一，主要是因为在我国，地下燃气管道与建筑物、其他相邻的管道之间的水平净距有明确的规定，属于强制性条文。但是在实际的设计中，常常会因为现场地形、实际情况，使得水平净距不能够符合规定要求。
3、地下燃气管道阴极保护（防腐措施）
在对地下燃气管道进行阴极保护设计的时候，选用的措施一定要根据规定的标准进行调整，这样就能避免问题的存在。
其一，锌阳极不允许使用土壤，并且电阻率要控制在200 Ωm以上；
其二，镁阳极不适宜使用土壤，并且电阻率要控制在100 Ωm以上；
其三，在选用外部添加的电流阴极保护法的时候，不应该受到土壤电阻率的制约和影响。
4、地下燃气管道牺牲阳极保护
在对地下燃气管道设计的时候，采用牺牲阳极法的过程中，选取的阳极的保护效果要做到以下几点：
其一，地电位要达到-0.85V或者更负；
其二，在通电的时候，阴极电位比较自然的电位应该向负方向变化，并且变化的值不能超过300mV；
其三，如果土壤或者水中含有硫酸盐还原菌，并且硫酸根的含量超过了0.5%，那么通电之后地电位要控制在-0.95V或者更负的位置；
其四，在进行牺牲阳极埋设的时候，其与保护燃气管道的距离不应该在0.3m以下，也不能够超过7m，并且要直埋设在潮湿的土壤中。其中埋设的形式可以采用立式或者卧式，并且在阳极与保护管道中，一定不可以设置其他金属建筑物。
四、城市燃气管道优化设计方法探讨
在我国，针对城市燃气管道设计中出现的问题，有很多设计人员对其进行了深入的研究，总结除了一系列的优化方法，本文主要对这些优化方法进行了具体的分析和总结。
1、首先要把燃气管道的管径作为一种具有连续性特征的变量；然后通过对某一管段的经济方程组进行求解，就可以将燃气管道的管径参数进行上下靠档。这种方法在城市燃气管道设计的实际应用中，可以在最后的破坏中了解到最优性。
2、首先通过对燃气管道管网最短路径树进行求解；然后将环状的管网型式进行进一步的分解；最后将其分解成为枝状的管网形式，这样就可以根据某一段内的流量来对管道管径进行确定。在城市燃气管道设计中，应用此种方法可以使得管网完整性遭到破坏，并且选择的管径也能够取近似值。因此，求解出来的最终结果只是一种满意值，而不是最优值。
3、首先将所用可以选择的方案进行对比和评价；然后选择一种各方面协调最好方法作为最优的方案。在进行城市燃气管道设计的时候，应用此种方法只适用于小规模的管网系统，例如：如果每一个管段存在八种可以选择的方案，那么管网就有十个管段可以选择，这样就没有办法进行有效的统计，可操作性不足够。
以上三种方法都是城市燃气管道优化设计方法，它们有一个共同的特点就是具有一定的局限性，所以作为设计人员在设计的过程中要寻找更加先进的优化方法。现阶段，遗传算法是一种比较新型的燃气管网设计方法，这种方法能够通过遗传算法来提高求解复杂系统优化问题，并且没有问题领域和特点的局限，因此被应用于很多领域和学科。
五、结束语
综上所述，本文主要对城市燃气管道的优化设计进行了分析，从世界范围来看，城市燃气管道的设计对于人们的生活有着至关重要的作用，它能够造福千家万户。在这样的情况下，在进行城市燃气管道设计的时候，要保证其设计更加合理和周到，并且要尽可能使得各家各户都满意，因此在设计和施工的时候，一定要充分考虑城市燃气管道设计的安全性。
参考文献：
[1] 舒安庆，刘小丽，吴开斌，魏化中；城市燃气管道设计方法比较；化工设备与管道；2009，46（01）：42 - 44.
[2]王运兴.城市燃气管道安全现状以及防范措施之小鉴[J]. 科技致富向导. 2011（24）
[3]刘玉晓，苗金炉.燃气工程建设中的质量问题和控制对策[J].河南科技，2011（15）.