济南港华万通燃气工程设计有限公司山东济南250014
摘要：天然气是我国城市的主要能源之一，由于城市燃气是我国城市能源的重要组成，因此做好城市天然气发展的设计不仅仅是城市总体规划的要求，同时也是我国天然气发展的整体需要。因此在天然气管道的设计中必须做好科学化设计，需要在降低投资成本的基础上满足工艺设计的要求。基于此，本文作者结合自身实践就城市天然气管道设计的要点进行分析和探讨，以供参考。
关键词：城市燃气；管网；设计
1城市燃气管网概述
城市管道设计是市政工程，主要是满足用户在任何时间的用气需求，并为用户提供符合质量要求的燃气。在维持燃气正常运行的前提下，对于安全技术要求保留足够的充裕度。在因为损坏或其他原因需要切断各个管段的情况下，可以保持接近正常的燃气供应。因此，通常将燃气管道设计为环形，并且各个管道之间互相连接，避免出现规格的突然变化，保证整个系统结构连接的均匀性。从设计工作的中间阶段，可分为管网布局，载荷计算，水力计算（俗称液压调整），管径确定，管网优化，图纸等环节。
目前我国的城市化建设进程在不断地加快，各项基础设施的建设也在如火如荼的开展，燃气的使用已成为人们生活中不可替代的一部分，不仅为居民生活带来便利，而且也促进了国民经济的发展。然而城市燃气系统的建立不是一朝一夕的事情，需要在经过调查研究之后，结合本地的用气需求和城市基础设施规划，才能进行城市燃气的规划，形成一套安全、可靠、实用的燃气供应系统。因此，城市燃气规划是非常有必要的。其次，是建设节约型社会的必然选择。环境污染已受到了社会各界的共同关注，石油、煤炭等资源使用后产生的废气、废渣等的排放对大气造成严重的污染。而天然气的使用，可以降低废气的排放，减少对环境的污染，改善城市环境，同时还能够改变现有的能源消费结构，促进地区经济的发展，为我国的节能减排事业作出贡献，走出一条社会、经济、资源和环境共同发展的可持续之路。
2现有管网存在的主要问题
在我国上个世纪，使用的燃气管网主要是由无缝钢管制成，并在管道内部铺设石油沥青纤维布来进行防腐，由于涂抹的防腐层会在一定程度上加快钢管的老化，并且在外部环境的影响下容易损坏。使用寿命一般为10至20年，现已达到老化失效期。此外，当时条件有限，无法保证施工质量，加剧了局部腐蚀。此外，城市杂散电流干扰具有很强的影响，原电池的宏观腐蚀是显而易见的。这些早期建筑的天然气管道网络受到严重腐蚀，迫切需要更换和改造。随着城市的发展，人口不断扩大，各种燃气用户的燃气消耗也相应增加。与原管网的设计相比，一些街道的管径较小，局部阻力增大。由于城市建设和道路改造的发展，保持天然气安全更加困难。通过维护管理，改造计划的制定和先进设备的使用，可以逐步解决或改善上述问题，因此加强对城市燃气管网规划设计加强预防工作显得更为重要。
3科学合理规划管网的设计
3.1能源消费总量与用气量的预测
一个城市的消费能力在很大程度上受到国民经济发展的影响，以及人口和产业单位的消费也会对我国的经济产生影响。一个城市国内的生产总值以及第二产业的产值都会对总能源产生影响。因此有必要根据我国城市发展的消耗，对年度总能耗做出合理规划。严格按照我国“城市总体发展战略规划”的结果分析，如果一个城市的人口达到了一定的水平，那么该地的经济必定会上升到一定的规模，总能耗也将趋于一定程度。城市总能耗将呈现三个增长阶段：一是增长缓慢，然后迅速增长，最后逐步稳定。根据城市能源消费的发展规律，对城市能源消耗进行合理的科学预测，为城市燃气管网的设计提供依据。
3.2利用回归法分析城市燃气负荷
回归分析法是根据燃气的符合和影响因素之间的相互关系实施分析，通过建立回归模型来进行负荷预测，改造方式检验的准确度较高，适应于长期预测。
4燃气管网管径的选择
4.1管段初始流量的确定
管道初始流量是保证连枝流量一定的条件下，通过对基本矩阵求解来得到关系。连枝是指将环状管网去掉某些管道之后，将管网变成枝状管网，去掉的管段就称之为连枝。
4.2管径的初选
根据管道的流速和管道出现的单位压降来计算出管道直径，并选择合适的管径。单位压降需要从气源点到零速度点之间的长度进行分析和比较，进而确定，零速度点是根据气体从气源点到最远点之间的距离来确定的。
4.3经济管径的选择
根据初始标准化管径和计算出的管段流量，求解管段的压降，通过气源点的压力得到每个节点的压力，每个节点的压力来计算经济压力降。根据此压降和计算的流量，通过水力计算软件中的“管道直径首选”菜单以优化管道直径。
4.4城市管道耐久性原则选择
一旦超过某一状态时或者系统的某一部分难以满足设计的要求，我们就将此状态称之为“极限状态”，即“临界状态”。作为对城市燃气管道耐久性分析的函数，由于本身存在耐久性极限，因此合理选择燃气管道对于提高管道的耐久性以及使用寿命具有十分重要的影响。
（一）城市燃气管道反腐蚀性选择。由于城市燃气管道是半永久性设施，因此在调试后难以进行维护或维护，因此需要耐久性。在城市燃气管道的表面上施加防腐层是为了隔离介质并切断腐蚀电池的外部电路。
（二）这是防止城市燃气管道腐蚀的第一道防线。需要根据燃气管道腐蚀的原因实施分析并采取合理的管道来进行安装，但是对于大多数管道来说，这种安装方式不显示。
（三）管道承载力。承载力寿命理论是对城市管腐蚀引起的阻力实施分析，如果燃气管道压力急剧下降，导致其不足以抵抗燃气管道的压力负荷时，城市燃气管道就会出现失效状态。
5.加强管网的防腐层等级的设计
普通等级与聚乙烯管道防腐层（护套，3PE）的增强等级之间的差异仅在于外层厚度的差异。普通等级与胶带和环氧粉末的增强等级之间的差异是相似的，并且所有构造过程都是相同的。实际上，管道防腐是采取各种措施对各种材料实施管理，尤其是对长距离管道实施管理，避免管道产生腐蚀，这种管理措施能够在一定程度上降低成本，但是由于城市燃气管道距离有限，因此节约效果有限，同时这种方式在一定程度上对于管道的安全性产生影响。根据我国“城市燃气钢管道腐蚀控制技术规程”，仅适用于直径为200mm以下的城市燃气低压钢管，无杂散电流时，可以使用普通级防腐。在其他情况下，建议加强级防腐。事实上，城市天然气管道周围通常存在强大的杂散电流。在役管道的挖掘试验中发现，许多腐蚀坑是马蹄形的并且可以看到金属光泽。腐蚀产物是黑色粉末，没有分层，这是一种典型的杂散电流腐蚀情况。对于城市燃气管道的设计，及时在当前土壤没有明显杂散电流的情况下，仍然需要考虑到未来发展情况，通常采用加固水平进行防腐等级设计。这可能会造成浪费，但应在管道被杂散电流腐蚀之前准备好。
结束语
城市燃气管道的安全运行和城市的发展建设以及我国的经济法安装和人们的生活密切相关。因此需要对城市管网进行科学化设计，并根据管网的耐久性和合理性做出科学安排，最大限度上保证燃气管道的安全、经济运行。
参考文献：
[1]LinWeiquan.Discussionondesignselectionanddesignpointsofurbangaspipelinenetwork[J].EngineeringTechnology：Citationversion：00289-00289.
[2]帅武.浅谈城市燃气工程设计中管材的选择运用[J].工业设计，2012（2）：217-217.
[3]张忍，赵亚彬.浅议城镇燃气工程中中、低压管道管材的选用[J].魅力中国，2010（10）：29-29.
[4]赵志珂.试析智能化、自动化技术在城镇燃气管网运行管理中的应用[J].工程技术：全文版，2017（1）：00068-00068.