城市燃氣管道系統(tǒng)是城市公共設施的一個重要組成部分，同時也是城市發(fā)展建設的一種現(xiàn)代化標志，主要關系著城市居民用戶的日常生活，本文是一篇城市管理論文，對城市燃氣管道設計中常見問題進行探討。

　　【摘　要】隨著我國燃氣管道系統(tǒng)發(fā)展的速度，城市燃氣管網(wǎng)的設計模式普遍以從以往的低壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為中壓管網(wǎng)與樓層調(diào)壓相結(jié)合的系統(tǒng)模式，從而有效提高了燃氣的供氣質(zhì)量及利用效率。就我國城市燃氣管道設計的規(guī)劃方面來講，主要還是存在兩個方面的問題，即規(guī)劃設計計算和管網(wǎng)優(yōu)化設計。其中管網(wǎng)優(yōu)化設計問題在于如何能夠使得燃氣管網(wǎng)在投資方面實現(xiàn)節(jié)約省材的目的。本文作者對城市燃氣管道的設計以及設計中常見的問題和優(yōu)化設計方法等進行了分析探討。

　　【關鍵詞】城市燃氣,建設產(chǎn)業(yè),燃氣管道,城市管理論文

　　一、城市燃氣管道設計分析

　　在對現(xiàn)代城市燃氣管道設計中往往需要由以下幾個部分組成，即：

　　(1)高壓、中壓和低壓三個壓力級別不同的燃氣管道網(wǎng)絡;

　　(2)城市燃氣分配中轉(zhuǎn)站或壓送機站、調(diào)壓計量站或區(qū)域調(diào)壓室;

　　(3)儲氣站;

　　(4)電訊與自動化設備及電子計算中心等。

　　而我國在這一方面的設計主要還是應根據(jù)管道的輸氣壓力來進行分級，一般地分級包括：小于0.01MPa的低壓燃氣管道、0.01 MPa至0.2MPa之間的中壓B燃氣管道、0.2MPa至0.4MPa之間的中壓A燃氣管道、0.4MPa至0.8MPa之間的次高壓B燃氣管道、0.8MPa至1.6MPa之間的次高壓A燃氣管道、1.6MPa至2.5MPa之間的高壓B燃氣管道和2.5MPa至4.0MPa之間的A燃氣管道等。管網(wǎng)建設情況也是確定調(diào)壓站設計規(guī)模的制約條件。一個全新的燃氣輸配系統(tǒng)，可以解決好調(diào)壓站與管網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)問題。但是，在既有的管網(wǎng)中，隨著用氣負荷的增加增建調(diào)壓站時，應特別注意現(xiàn)狀管網(wǎng)的管徑和運行壓力等實際情況對新建調(diào)壓站設計規(guī)模的制約問題。只有綜合考慮各方面因素的影響，才能準確、合理地確定調(diào)壓站設計規(guī)模。

　　城市燃氣管道的設計與施工是造福千家萬戶的事業(yè)，在有可能的條件下，應使設計更合理、周到，盡量使各家各戶都滿意。所以，在設計和施工的過程中對于其安全性的考慮是必要的。由于燃氣供氣系統(tǒng)最為主要的投入就是在管網(wǎng)的布設上，而目前我國針對管網(wǎng)規(guī)劃設計普遍還是采取的人工選擇管徑與計算機計算相結(jié)合的方式，這樣就造成在規(guī)劃設計中不能夠全面考慮到燃氣供氣管網(wǎng)的投資經(jīng)濟因素，從而導致難以保證最終的設計方案最優(yōu)化。同時，應該考慮到對于城市燃氣管網(wǎng)的規(guī)模擴大將導致管網(wǎng)的投資也越來越大，而優(yōu)化設計則是在現(xiàn)有的條件下確保城市燃氣用戶的日常生活正常對城市燃氣管網(wǎng)設計進行優(yōu)化處理，從而降低城市燃氣管網(wǎng)的建設投入、運行成本以及提高系統(tǒng)的安全可靠性，這一方面也是目前我國在城市建設發(fā)展方面不可忽略的問題之一。

　　二、城市燃氣管道設計常見問題

　　1.引入管的設計選材

　　燃氣管道系統(tǒng)中的引入管是室內(nèi)與室外燃氣管道連接的關鍵部位，其品質(zhì)的好與壞將決定城市燃氣系統(tǒng)的安全可靠性。一般均可采用鋼骨架聚乙烯塑料復合管，在設計中應嚴格執(zhí)行《燃氣用鋼骨架聚乙烯塑料復合管》(CJ/T 125—2000)的標準規(guī)范。此種管材的主要優(yōu)點在于材質(zhì)耐腐性能好，同時由于其主要的材料為聚乙烯復合塑料，受到周圍環(huán)境影響很小，并且理論使用的年限與建筑物壽命基本一致，在大壓力使用的情況下亦可不必考慮人工煤氣對管材腐蝕問題，延展性能好，能夠承受一定范圍的地質(zhì)變形、建筑物沉降等影響，在一定范圍內(nèi)能有效地防止燃氣引入管連接件因上述原因而產(chǎn)生斷裂，施工操作簡單，一般只需按技術特性規(guī)定的彎曲半徑，結(jié)合現(xiàn)場實際角度需求，對管材進行人工彎制處理，勞動強度低，現(xiàn)場質(zhì)量控制要求相對簡單。規(guī)范規(guī)定允許彎曲半徑為：公稱直徑 不大于150mm時為80倍公稱直徑，公稱直徑為 200～300 mm之間時為100 倍公稱直徑，公稱直徑不小于350 mm時為110倍公稱直徑。

　　2.埋地燃氣管道的水平凈距不足

　　地下燃氣管道與建(構(gòu))筑物和其他相鄰管道的水平凈距在國家制定相關規(guī)范中有明確的規(guī)定，屬強制性條文。然而，在實際的設計工作中常常會遇到因現(xiàn)場地形、實際條件限制，無法保證水平凈距符合規(guī)定要求的情況，這一情況應據(jù)實際情況深加斟酌。

　　3.地下燃氣管道陰極保護(防腐措施)

　　地下燃氣管道陰極保護設計措施是在選用時調(diào)整標準符合以下幾點要求：

　　(1)鋅陽極不允許使用于土壤電阻率不小于200 Ωm 的情況中;

　　(2)鎂陽極則不宜使用于土壤電阻率不小于 100 Ω·m 的情況中;

　　(3)外加電流陰極保護法在選用時不會受到土壤電阻率的制約與影響;

　　4.地下燃氣管道犧牲陽極保護

　　采用犧牲陽極法時，選用陽極的保護效果應符合以下要求：

　　(1)對地電位應達到-0.85V或更負;

　　(2)通電時，陰極電位較自然電位向負方向變化值應大于300mV;

　　(3)當土壤或水中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0.5%時，通電后，對地電位應達到-0.95V或更負;

　　(4)犧牲陽極在埋設時，與保護的燃氣管道的距離不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋設深度不宜小于1m，且直埋設在潮濕的土壤中。埋設形式可采用立式或臥式。在陽極與保護管道之間，嚴禁設置其他金屬構(gòu)筑物。

　　三、城市燃氣管道優(yōu)化設計方法探討

　　針對于我國城市燃氣管道優(yōu)化設計工作，國內(nèi)許多的設計研究人員都付出了諸多的辛苦與努力，研究這些對于燃氣管網(wǎng)、管道的優(yōu)化設計問題，筆者初步總結(jié)主要有以下幾個可實現(xiàn)優(yōu)化目的的方法。

　　(1)把燃氣管道的管徑作為一種具有連續(xù)性的變量，通過求解某一管段的經(jīng)濟方程組，即可將燃氣管道的管徑參數(shù)上下靠檔，此方法在實際應用當中可在最后的破壞過程中了解到最優(yōu)性;

　　(2)利用求解的燃氣管道管網(wǎng)最短路徑樹可將環(huán)狀的管網(wǎng)型式進一步分解為枝狀的管網(wǎng)形式，即可根據(jù)某一管段內(nèi)的流量確定管道管徑。此方法的應用會導致管網(wǎng)完整性的破壞，且在選擇管徑時也僅能夠取近似值，因此求解的終值也只是一種滿意值而非最優(yōu)值;

　　(3)將所有的可選擇方案進行對比評價，然后選擇各方面協(xié)調(diào)最好的方案作為最優(yōu)方案。此方法的應用僅限于在小規(guī)模的管網(wǎng)系統(tǒng)，這主要是因為在每一個管段中如果存在八種可選擇的情況，那么管網(wǎng)有十個管段時可選擇的方案就無法進行有效統(tǒng)計，可操作性不足。

　　分析以上三種優(yōu)化方法，同一特點是具有一定的局限性，設計研究人員在充分尋找更為先進的優(yōu)化方法中，總結(jié)發(fā)現(xiàn)了一種應用系統(tǒng)分析法，尤其是在解決城市燃氣管道設計方面的效果不錯。目前，遺傳算法的突破已成為能夠有效簡化燃氣管網(wǎng)設計思路的一種新型方法，其方法原理是能夠通過遺傳算法提高一種可以求解復雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用框架，不限于問題存在的領域及特點，因此被廣泛應用于許多的學科。

　　四、結(jié)語

　　綜上所述，城市燃氣管道優(yōu)化設計是為了能夠造福于民，在現(xiàn)有可能的前提下應該將設計工作做到更為全面、合理。本文以分析城市燃氣管網(wǎng)的設計構(gòu)成，并簡略闡述關于設計所應用的遺傳算法，旨在能夠更深入地了解我國在這一方面的設計工作內(nèi)容，提升設計能力及水平。

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