城市燃气管道系统是城市公共设施的一个重要组成部分，同时也是城市发展建设的一种现代化标志，主要关系着城市居民用户的日常生活，本文是一篇城市管理论文，对城市燃气管道设计中常见问题进行探讨。
【摘 要】随着我国燃气管道系统发展的速度，城市燃气管网的设计模式普遍以从以往的低压系统转化为中压管网与楼层调压相结合的系统模式，从而有效提高了燃气的供气质量及利用效率。就我国城市燃气管道设计的规划方面来讲，主要还是存在两个方面的问题，即规划设计计算和管网优化设计。其中管网优化设计问题在于如何能够使得燃气管网在投资方面实现节约省材的目的。本文作者对城市燃气管道的设计以及设计中常见的问题和优化设计方法等进行了分析探讨。
【关键词】城市燃气,建设产业,燃气管道,城市管理论文
一、城市燃气管道设计分析
在对现代城市燃气管道设计中往往需要由以下几个部分组成，即：
(1)高压、中压和低压三个压力级别不同的燃气管道网络;
(2)城市燃气分配中转站或压送机站、调压计量站或区域调压室;
(3)储气站;
(4)电讯与自动化设备及电子计算中心等。
而我国在这一方面的设计主要还是应根据管道的输气压力来进行分级，一般地分级包括：小于0.01MPa的低压燃气管道、0.01 MPa至0.2MPa之间的中压B燃气管道、0.2MPa至0.4MPa之间的中压A燃气管道、0.4MPa至0.8MPa之间的次高压B燃气管道、0.8MPa至1.6MPa之间的次高压A燃气管道、1.6MPa至2.5MPa之间的高压B燃气管道和2.5MPa至4.0MPa之间的A燃气管道等。管网建设情况也是确定调压站设计规模的制约条件。一个全新的燃气输配系统，可以解决好调压站与管网之间的协调问题。但是，在既有的管网中，随着用气负荷的增加增建调压站时，应特别注意现状管网的管径和运行压力等实际情况对新建调压站设计规模的制约问题。只有综合考虑各方面因素的影响，才能准确、合理地确定调压站设计规模。
城市燃气管道的设计与施工是造福千家万户的事业，在有可能的条件下，应使设计更合理、周到，尽量使各家各户都满意。所以，在设计和施工的过程中对于其安全性的考虑是必要的。由于燃气供气系统最为主要的投入就是在管网的布设上，而目前我国针对管网规划设计普遍还是采取的人工选择管径与计算机计算相结合的方式，这样就造成在规划设计中不能够全面考虑到燃气供气管网的投资经济因素，从而导致难以保证最终的设计方案最优化。同时，应该考虑到对于城市燃气管网的规模扩大将导致管网的投资也越来越大，而优化设计则是在现有的条件下确保城市燃气用户的日常生活正常对城市燃气管网设计进行优化处理，从而降低城市燃气管网的建设投入、运行成本以及提高系统的安全可靠性，这一方面也是目前我国在城市建设发展方面不可忽略的问题之一。
二、城市燃气管道设计常见问题
1.引入管的设计选材
燃气管道系统中的引入管是室内与室外燃气管道连接的关键部位，其品质的好与坏将决定城市燃气系统的安全可靠性。一般均可采用钢骨架聚乙烯塑料复合管，在设计中应严格执行《燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管》(CJ/T 125—2000)的标准规范。此种管材的主要优点在于材质耐腐性能好，同时由于其主要的材料为聚乙烯复合塑料，受到周围环境影响很小，并且理论使用的年限与建筑物寿命基本一致，在大压力使用的情况下亦可不必考虑人工煤气对管材腐蚀问题，延展性能好，能够承受一定范围的地质变形、建筑物沉降等影响，在一定范围内能有效地防止燃气引入管连接件因上述原因而产生断裂，施工操作简单，一般只需按技术特性规定的弯曲半径，结合现场实际角度需求，对管材进行人工弯制处理，劳动强度低，现场质量控制要求相对简单。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
地下燃气管道与建(构)筑物和其他相邻管道的水平净距在国家制定相关规范中有明确的规定，属强制性条文。然而，在实际的设计工作中常常会遇到因现场地形、实际条件限制，无法保证水平净距符合规定要求的情况，这一情况应据实际情况深加斟酌。
3.地下燃气管道阴极保护(防腐措施)
地下燃气管道阴极保护设计措施是在选用时调整标准符合以下几点要求：
(1)锌阳极不允许使用于土壤电阻率不小于200 Ωm 的情况中;
(2)镁阳极则不宜使用于土壤电阻率不小于 100 Ω·m 的情况中;
(3)外加电流阴极保护法在选用时不会受到土壤电阻率的制约与影响;
4.地下燃气管道牺牲阳极保护
采用牺牲阳极法时，选用阳极的保护效果应符合以下要求：
(1)对地电位应达到-0.85V或更负;
(2)通电时，阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于300mV;
(3)当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5%时，通电后，对地电位应达到-0.95V或更负;
(4)牺牲阳极在埋设时，与保护的燃气管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋设深度不宜小于1m，且直埋设在潮湿的土壤中。埋设形式可采用立式或卧式。在阳极与保护管道之间，严禁设置其他金属构筑物。
三、城市燃气管道优化设计方法探讨
针对于我国城市燃气管道优化设计工作，国内许多的设计研究人员都付出了诸多的辛苦与努力，研究这些对于燃气管网、管道的优化设计问题，笔者初步总结主要有以下几个可实现优化目的的方法。
(1)把燃气管道的管径作为一种具有连续性的变量，通过求解某一管段的经济方程组，即可将燃气管道的管径参数上下靠档，此方法在实际应用当中可在最后的破坏过程中了解到最优性;
(2)利用求解的燃气管道管网最短路径树可将环状的管网型式进一步分解为枝状的管网形式，即可根据某一管段内的流量确定管道管径。此方法的应用会导致管网完整性的破坏，且在选择管径时也仅能够取近似值，因此求解的终值也只是一种满意值而非最优值;
(3)将所有的可选择方案进行对比评价，然后选择各方面协调最好的方案作为最优方案。此方法的应用仅限于在小规模的管网系统，这主要是因为在每一个管段中如果存在八种可选择的情况，那么管网有十个管段时可选择的方案就无法进行有效统计，可操作性不足。
分析以上三种优化方法，同一特点是具有一定的局限性，设计研究人员在充分寻找更为先进的优化方法中，总结发现了一种应用系统分析法，尤其是在解决城市燃气管道设计方面的效果不错。目前，遗传算法的突破已成为能够有效简化燃气管网设计思路的一种新型方法，其方法原理是能够通过遗传算法提高一种可以求解复杂系统优化问题的通用框架，不限于问题存在的领域及特点，因此被广泛应用于许多的学科。
四、结语
综上所述，城市燃气管道优化设计是为了能够造福于民，在现有可能的前提下应该将设计工作做到更为全面、合理。本文以分析城市燃气管网的设计构成，并简略阐述关于设计所应用的遗传算法，旨在能够更深入地了解我国在这一方面的设计工作内容，提升设计能力及水平。
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[J].化工设备与管道,2009,46(01)：42-44.
[2]姚莉.城市天然气管网规划设计[D].西南石油学院,2003.
[3]赵淑珍，周丁.城市燃气管道设计施工中常见问题浅析[J].天然气与石油,2005(05).
[4] 周以良.城市燃气管网安全运行问题及其对策[J].城市燃气,2002(01).
[5]于洋.城市燃气管道设计若干问题的探讨[J].煤气与热力,2007(11).
[6]冯青岩，刘建民.施工旁站在燃气管道运行管理的应用[J].煤气与热力,2005(10).
[7]李建勋,李永威,沈余生.提高燃气工程设计质量确保安全可靠供气[J].城市燃气,2002(04).
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