论文部分内容阅读
摘要：本文总结了城镇燃气管道在设计、施工、运营方面易出现若干难点技术问题，并进行了深度分析、总结，提出了若干技术改进意见和措施。
关键词：燃气管道施工设计运营技术
随着信阳市城市的飞速发展，天然气越来越受到市民的信赖，它使用起来清洁、环保、方便、快捷，是人们生活不可或缺的一部分。
现就近几年来信阳市天然气管道在设计、施工安装、运营技术方面进行浅谈，供同行们参考。
1．信阳市城市燃气工程概况 信阳富地燃气有限公司是信阳市城市管道燃气专营单位，同时 也是西气东输豫南支线驻马店—信阳段项目法人单位。西气东输驻马店—信阳输气管线工程于2003年11月开工建设。该输气管线总长105公里，2006年3月31日正式投入运行。目前，信阳市已铺设城市中压管网190多公里，签订入户安装合同近7.1万户，已通气居民用户2.7万户，工业用户4户，商业用户170余户。
2. 城镇燃气管道设计技术难点分析
2．1高层建筑居民小区设计技术难点探讨
随着城市化进程的不断发展，信阳市大量的高层建筑乃至超建筑已经建成和正在建设之中。鉴于高层建筑的特殊性，在进行其燃气供应系统的设计时，就必须解决在多层建筑中对燃气管道和燃气供应影响不大而可以忽略不计、但在高层建筑中的燃气管道和燃气供应就不可忽略的一些因素。高层建筑的设计标准高，燃气管道的设计也备受重视。在高层建筑室内燃气管道的设计中需考虑的问题较多，如附加压力大，高层建筑沉降量大，立管较长且热伸缩量大，以及如何保证技术的先进性和用气安全。
2.1.1高层建筑附加压力的影响及消除方式
2.1.1.1附加压力的计算
根据《城镇燃气设计规范》GB 50028—2006的规定，民用低压天然气燃烧器的额定压力Pn=2000Pa。由于低压管网沿程阻力和局部阻力对用户的影响不同，允许燃具前压力在一定范围内波动。当燃具前压力在0.75Pn～1.5Pn内波动时，仍能达到燃烧器燃烧的要求。若超出此范围，燃具的热效率低，燃烧不稳定，出现脱火或回火等现象。
目前高层建筑的燃气设计主要采用低压进户，在计算低压燃气管道的压力损失时，应考虑因建筑高度而引起的燃气附加压力ΔH。计算公式如下：
ΔH=9.8× (ρk－ρm)× h(1)
式中：ΔH——燃气的附加压力，Pa；
ρk——空气的密度，kg／Nm3；
ρm——燃气的密度，kg／Nm3；
h——燃气管道终点、起点的高程差，m。
以信阳市采用的西气东输天然气为例，ρm=0.707kg／Nm3，ρk=1.293kg／Nm3，由式(1)，得：
ΔH=5.742h
当整个低压管网只有极少数用户在用气，而高层建筑又离调压器较近时，自调压器出口管至表前的整个管段的压降微乎其微，可认为引入管前压力接近于调压器出口压力。附加压力的叠加就极易使某些层以上的用戶灶前压力超过其最高允许压力波动范围。这种工况是高层建筑燃气管网的最不利运行工况。
下面分析一个特例。由于附加压力的作用，当超过一定高度时，必然使燃具前压力超过3000Pa。例如某高层引入管处压力p1=2000Pa，设定最不利工况，即只有几户用气，阻力仅为燃气表的阻力和干支管阻力(约150Pa)。设用户燃具前的压力为p2，则
p2=p1+ΔH－150Pa=1850Pa+5.742h
当p2=3000Pa时，h=200m。因此当楼层高度超过200m时，附加压力的影响会使灶前压力超过燃烧器的允许波动范围。由此可见，30层及以下高层建筑均可以采用一级调压即可满足用户用气安全。
为了使用户燃具前的压力波动范围变小，更接近pn，有必要采取措施，减小附加压力的影响。
2.1 .1.2附加压力影响的消除
⑴对于较低的高层建筑，因附加压力小，可以用增加管道阻力的方法，如缩小立管管径和采用分段阀门来减小附加压力的影响。
(2)对于超高的高层建筑，采用中压进户表前调压的方式，在每个用户表前设中—低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。
目前，信阳市高层建筑以11层至30层居多，减小附加压力的普遍做法为第一种。
2.1.2高层建筑沉降的影响
由于地基和建筑物的自重影响，高层建筑在竣工后的数年内会产生一定量的沉降量 。高层建筑自重大，所以沉降量也比较大，可能导致引入管的切向应力大。而建筑基础处回填土的沉降也会导致引入管局部悬空，易引发事故。应在引入管上设置伸缩补偿接头（形式有：波纹管接头、套筒接头、铅管接头和金属软管接头），利用自身随外力发生挠变、吸收变形的特点，减少燃气引入管处承受的应力，达到补偿沉降的目的。
设计中允许沉降量由该建筑物的设计部门提供。在各种设置的补偿接头方式中，通用补偿器可通过计算选择来满足沉降量的补偿，但对其它方向位移的补偿能力有限波纹补偿器的安装要求也高于其它几种方式。因此，选择何种方式必须根据当地的具体情况。信阳地区均采用金属挠性软管接头进行燃气引入管的沉降量补偿。
2.1.3燃气立管的应力与热补偿
高层建筑立管长，自重和环境温度的变化导致管道受到重力产生的应力和热应力的作用。当应力达到一定程度时，造成管道扭曲、断裂，引发事故。管道的热应力是不可忽视的，应该采取有效的补偿措施来消除热应力，通常采用的措施为在立管中间安装补偿装置。
管道的伸缩量是不可忽视的，应该采取有效的补偿措施，通常采用的措施为在立管中间安装补偿装置来吸收变形。在实际工程中，每隔7～9层设稳定的固定管座，以承受立管自重，同时避免底部压缩应力过大。并设1个波纹管补偿器和1个分段阀门，克服管道因温差而引起的应力和形变，便于维修。
2.2老居民用户设计难点分析
老居民用户基本属于老城区，房屋建筑不规则，而且周边情况较为复杂，地下管线交错纵横，室内厨房几乎无燃气管道位置，灶具摆放位置不一，设计人员不可能做到户户勘查到位，针对此类情况，室外管道采用架空，计量表设置在室外集中挂表，室内安装要求施工人员根据每户灶具摆放位置情况，适当延长表后管道，以确保软管长度在2米以内。
2.3工商业用户设计难点分析
工商业用户设计中最关键问题是计量表选型，它涉及到贸易计量问题，所以表选型要慎重，多计算、多比较，避免选型不合理造成计量误差。总结近几年已安装工商业用户计量表情况，发现存在计量不准确现象，表选型过大，开一台或者两台时，计量表不计量。
如何做到选型合理，现总结如下：第一，业主提供工艺参数表时，要避免随意性填写，多与燃烧设备供货商沟通技术参数；第二，设计人员结合工艺参数情况，合理选择计量表，对于流量很小的商业用户，选择皮膜表分表计量，采用一灶一表；对于流量稍大餐饮类商业用户，选择带温压补偿的罗茨流量计；对于流量较大商业用户（锅炉和直燃机），选择带温压补偿的涡轮流量计；第三，对于特殊用户，比如：燃烧设备总数较多，单台流量较小，此类用户采用分表计量，以确保单台开启时，计量表准确计量；第四，为了便于分析计量误差，可以采用室外设置总表计量，室内采用分表计量，然后对比数据分析，查找原因，进一步改进。
城镇燃气管道施工安装技术探讨
3.1对市政中压燃气管道凝水缸进行改造，在其法兰盖处连接支线，杜绝在主管道开孔带气，避免大量放散天然气，既确保了安全，又为公司节约了成本。
信阳市城区市政中压管网一期建设在2002年完成，初期天然气还未到达我市之前，气源采用的是液化气掺混空气，管材采用钢骨架塑料复合管和钢管居多，在主管道上每个特殊地段均设置有凝水缸。2006年3月份，西气东输天然气到达我市，气源发生了改变，前期主干道上设置的凝水缸已经没什么意义，于是就对此进行了技术革新，在其法兰盖顶端连接支线引入庭院小区或者工商业用户。此次技术革新非常成功，为公司节约了大量资金，同时大大降低了安全风险。
3.2燃气施工中半成品保护问题
在这么多年施工过程中，庭院燃气管线經常出现被挖断、占压，更有甚者其他管道直接和燃气管道同沟敷设，诸如此类问题，真的很让燃气公司头疼，如何避免呢？第一，在设计前期与用户沟通到位，告知管线规划情况，避免与其他管线同沟；第二，进场施工时间不宜过早，尽量选择在场地平整、其他综合管线施工完毕；第三，燃气工程未交工之前，施工单位应做好半成品监管工作，否则，应承担其相应的责任。
城镇燃气管道运营技术探讨
4.1燃气管道水堵现象分析
每年进入冬季，我市部分小区居民打电话反映灶前压力过低，经技术人员现场核实，调压柜内管路不通，调压器后几乎无压力，发生了水堵现象，经拆卸调压器后，内部出现结冰现象，究其原因：第一，中压管线在施工时未吹扫干净，残留有水分；严格把控施工质量关，关键工序要监控到位；第二，冬季气温过低，容易出现结冰现象；冬季要采取保温措施；第三，安全运营人员未及时对管道及设备进行排污处理；及时多设备及管道进行维护、保养、排污处理。信阳市多处大型小区均出现过这样的情况，比如：府都花园、泰安小区、盛世华章等。
4.2工商业用户计量表转子不转、但表仍能过气现象分析
大多数工商业用户在工程刚结束，初期置换通气时，燃烧设备仍能正常工作，而计量表不读数；还有一种情况是，运行一段时间后，计量表出现故障，不读数。分析原因及预防措施：第一，施工时，未严格按照计量表说明书进行正确安装，导致转子不是处于水平状态，即所说的不同轴现象；第二，施工时，计量表不允许参与吹扫、强度、气密试验，而施工方违反规范，导致计量表内部损坏；第三，对管道进行焊接作业时，管道内残留的焊渣，而在吹扫时未吹扫彻底，导致焊渣进入计量表，导致计量表卡死；第四，在管道刚投入运营三个月后，要对计量表前过滤器进行清洗、维护，实际上，运营人员并未按照规定对过滤器进行清洗。
总结
城镇燃气管道从设计、施工到运营管理涉及到点多、面比较广，技术难度比较大，以上仅是本人在几年内工作中总结出来的，希望同行能多提宝贵意见。
关键词：燃气管道施工设计运营技术
随着信阳市城市的飞速发展，天然气越来越受到市民的信赖，它使用起来清洁、环保、方便、快捷，是人们生活不可或缺的一部分。
现就近几年来信阳市天然气管道在设计、施工安装、运营技术方面进行浅谈，供同行们参考。
1．信阳市城市燃气工程概况 信阳富地燃气有限公司是信阳市城市管道燃气专营单位，同时 也是西气东输豫南支线驻马店—信阳段项目法人单位。西气东输驻马店—信阳输气管线工程于2003年11月开工建设。该输气管线总长105公里，2006年3月31日正式投入运行。目前，信阳市已铺设城市中压管网190多公里，签订入户安装合同近7.1万户，已通气居民用户2.7万户，工业用户4户，商业用户170余户。
2. 城镇燃气管道设计技术难点分析
2．1高层建筑居民小区设计技术难点探讨
随着城市化进程的不断发展，信阳市大量的高层建筑乃至超建筑已经建成和正在建设之中。鉴于高层建筑的特殊性，在进行其燃气供应系统的设计时，就必须解决在多层建筑中对燃气管道和燃气供应影响不大而可以忽略不计、但在高层建筑中的燃气管道和燃气供应就不可忽略的一些因素。高层建筑的设计标准高，燃气管道的设计也备受重视。在高层建筑室内燃气管道的设计中需考虑的问题较多，如附加压力大，高层建筑沉降量大，立管较长且热伸缩量大，以及如何保证技术的先进性和用气安全。
2.1.1高层建筑附加压力的影响及消除方式
2.1.1.1附加压力的计算
根据《城镇燃气设计规范》GB 50028—2006的规定，民用低压天然气燃烧器的额定压力Pn=2000Pa。由于低压管网沿程阻力和局部阻力对用户的影响不同，允许燃具前压力在一定范围内波动。当燃具前压力在0.75Pn～1.5Pn内波动时，仍能达到燃烧器燃烧的要求。若超出此范围，燃具的热效率低，燃烧不稳定，出现脱火或回火等现象。
目前高层建筑的燃气设计主要采用低压进户，在计算低压燃气管道的压力损失时，应考虑因建筑高度而引起的燃气附加压力ΔH。计算公式如下：
ΔH=9.8× (ρk－ρm)× h(1)
式中：ΔH——燃气的附加压力，Pa；
ρk——空气的密度，kg／Nm3；
ρm——燃气的密度，kg／Nm3；
h——燃气管道终点、起点的高程差，m。
以信阳市采用的西气东输天然气为例，ρm=0.707kg／Nm3，ρk=1.293kg／Nm3，由式(1)，得：
ΔH=5.742h
当整个低压管网只有极少数用户在用气，而高层建筑又离调压器较近时，自调压器出口管至表前的整个管段的压降微乎其微，可认为引入管前压力接近于调压器出口压力。附加压力的叠加就极易使某些层以上的用戶灶前压力超过其最高允许压力波动范围。这种工况是高层建筑燃气管网的最不利运行工况。
下面分析一个特例。由于附加压力的作用，当超过一定高度时，必然使燃具前压力超过3000Pa。例如某高层引入管处压力p1=2000Pa，设定最不利工况，即只有几户用气，阻力仅为燃气表的阻力和干支管阻力(约150Pa)。设用户燃具前的压力为p2，则
p2=p1+ΔH－150Pa=1850Pa+5.742h
当p2=3000Pa时，h=200m。因此当楼层高度超过200m时，附加压力的影响会使灶前压力超过燃烧器的允许波动范围。由此可见，30层及以下高层建筑均可以采用一级调压即可满足用户用气安全。
为了使用户燃具前的压力波动范围变小，更接近pn，有必要采取措施，减小附加压力的影响。
2.1 .1.2附加压力影响的消除
⑴对于较低的高层建筑，因附加压力小，可以用增加管道阻力的方法，如缩小立管管径和采用分段阀门来减小附加压力的影响。
(2)对于超高的高层建筑，采用中压进户表前调压的方式，在每个用户表前设中—低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。
目前，信阳市高层建筑以11层至30层居多，减小附加压力的普遍做法为第一种。
2.1.2高层建筑沉降的影响
由于地基和建筑物的自重影响，高层建筑在竣工后的数年内会产生一定量的沉降量 。高层建筑自重大，所以沉降量也比较大，可能导致引入管的切向应力大。而建筑基础处回填土的沉降也会导致引入管局部悬空，易引发事故。应在引入管上设置伸缩补偿接头（形式有：波纹管接头、套筒接头、铅管接头和金属软管接头），利用自身随外力发生挠变、吸收变形的特点，减少燃气引入管处承受的应力，达到补偿沉降的目的。
设计中允许沉降量由该建筑物的设计部门提供。在各种设置的补偿接头方式中，通用补偿器可通过计算选择来满足沉降量的补偿，但对其它方向位移的补偿能力有限波纹补偿器的安装要求也高于其它几种方式。因此，选择何种方式必须根据当地的具体情况。信阳地区均采用金属挠性软管接头进行燃气引入管的沉降量补偿。
2.1.3燃气立管的应力与热补偿
高层建筑立管长，自重和环境温度的变化导致管道受到重力产生的应力和热应力的作用。当应力达到一定程度时，造成管道扭曲、断裂，引发事故。管道的热应力是不可忽视的，应该采取有效的补偿措施来消除热应力，通常采用的措施为在立管中间安装补偿装置。
管道的伸缩量是不可忽视的，应该采取有效的补偿措施，通常采用的措施为在立管中间安装补偿装置来吸收变形。在实际工程中，每隔7～9层设稳定的固定管座，以承受立管自重，同时避免底部压缩应力过大。并设1个波纹管补偿器和1个分段阀门，克服管道因温差而引起的应力和形变，便于维修。
2.2老居民用户设计难点分析
老居民用户基本属于老城区，房屋建筑不规则，而且周边情况较为复杂，地下管线交错纵横，室内厨房几乎无燃气管道位置，灶具摆放位置不一，设计人员不可能做到户户勘查到位，针对此类情况，室外管道采用架空，计量表设置在室外集中挂表，室内安装要求施工人员根据每户灶具摆放位置情况，适当延长表后管道，以确保软管长度在2米以内。
2.3工商业用户设计难点分析
工商业用户设计中最关键问题是计量表选型，它涉及到贸易计量问题，所以表选型要慎重，多计算、多比较，避免选型不合理造成计量误差。总结近几年已安装工商业用户计量表情况，发现存在计量不准确现象，表选型过大，开一台或者两台时，计量表不计量。
如何做到选型合理，现总结如下：第一，业主提供工艺参数表时，要避免随意性填写，多与燃烧设备供货商沟通技术参数；第二，设计人员结合工艺参数情况，合理选择计量表，对于流量很小的商业用户，选择皮膜表分表计量，采用一灶一表；对于流量稍大餐饮类商业用户，选择带温压补偿的罗茨流量计；对于流量较大商业用户（锅炉和直燃机），选择带温压补偿的涡轮流量计；第三，对于特殊用户，比如：燃烧设备总数较多，单台流量较小，此类用户采用分表计量，以确保单台开启时，计量表准确计量；第四，为了便于分析计量误差，可以采用室外设置总表计量，室内采用分表计量，然后对比数据分析，查找原因，进一步改进。
城镇燃气管道施工安装技术探讨
3.1对市政中压燃气管道凝水缸进行改造，在其法兰盖处连接支线，杜绝在主管道开孔带气，避免大量放散天然气，既确保了安全，又为公司节约了成本。
信阳市城区市政中压管网一期建设在2002年完成，初期天然气还未到达我市之前，气源采用的是液化气掺混空气，管材采用钢骨架塑料复合管和钢管居多，在主管道上每个特殊地段均设置有凝水缸。2006年3月份，西气东输天然气到达我市，气源发生了改变，前期主干道上设置的凝水缸已经没什么意义，于是就对此进行了技术革新，在其法兰盖顶端连接支线引入庭院小区或者工商业用户。此次技术革新非常成功，为公司节约了大量资金，同时大大降低了安全风险。
3.2燃气施工中半成品保护问题
在这么多年施工过程中，庭院燃气管线經常出现被挖断、占压，更有甚者其他管道直接和燃气管道同沟敷设，诸如此类问题，真的很让燃气公司头疼，如何避免呢？第一，在设计前期与用户沟通到位，告知管线规划情况，避免与其他管线同沟；第二，进场施工时间不宜过早，尽量选择在场地平整、其他综合管线施工完毕；第三，燃气工程未交工之前，施工单位应做好半成品监管工作，否则，应承担其相应的责任。
城镇燃气管道运营技术探讨
4.1燃气管道水堵现象分析
每年进入冬季，我市部分小区居民打电话反映灶前压力过低，经技术人员现场核实，调压柜内管路不通，调压器后几乎无压力，发生了水堵现象，经拆卸调压器后，内部出现结冰现象，究其原因：第一，中压管线在施工时未吹扫干净，残留有水分；严格把控施工质量关，关键工序要监控到位；第二，冬季气温过低，容易出现结冰现象；冬季要采取保温措施；第三，安全运营人员未及时对管道及设备进行排污处理；及时多设备及管道进行维护、保养、排污处理。信阳市多处大型小区均出现过这样的情况，比如：府都花园、泰安小区、盛世华章等。
4.2工商业用户计量表转子不转、但表仍能过气现象分析
大多数工商业用户在工程刚结束，初期置换通气时，燃烧设备仍能正常工作，而计量表不读数；还有一种情况是，运行一段时间后，计量表出现故障，不读数。分析原因及预防措施：第一，施工时，未严格按照计量表说明书进行正确安装，导致转子不是处于水平状态，即所说的不同轴现象；第二，施工时，计量表不允许参与吹扫、强度、气密试验，而施工方违反规范，导致计量表内部损坏；第三，对管道进行焊接作业时，管道内残留的焊渣，而在吹扫时未吹扫彻底，导致焊渣进入计量表，导致计量表卡死；第四，在管道刚投入运营三个月后，要对计量表前过滤器进行清洗、维护，实际上，运营人员并未按照规定对过滤器进行清洗。
总结
城镇燃气管道从设计、施工到运营管理涉及到点多、面比较广，技术难度比较大，以上仅是本人在几年内工作中总结出来的，希望同行能多提宝贵意见。