成琳琳，郭小強，李茜璐

（西南油氣田分公司集輸工程技術(shù)研究所設(shè)計研究室，四川成都 610000）

HF天然氣公司崇州分公司成立于2006年，市場經(jīng)營范圍集中在JZ、雙河、懷遠、元通、錦江六個區(qū)域，主要業(yè)務為天然氣銷售，本文主要針對具有代表性的JZ鎮(zhèn)。JZ鎮(zhèn)因其特殊地理位置和歷史背景，主要發(fā)展旅游行業(yè)，以居民、商業(yè)為主要用戶，無工業(yè)、CNG等大型用戶。JZ鎮(zhèn)在役燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)已有十五年，隨著政府的整體規(guī)劃、招商引資，當?shù)鼐用窈陀慰蛿?shù)量不斷增加，用氣區(qū)域、管網(wǎng)規(guī)模也在不斷增大，這些都導致用氣不均勻性問題越來越突出，分析JZ鎮(zhèn)管網(wǎng)的適應性對于今后公司管網(wǎng)改造和建設(shè)有至關(guān)重要的作用。

1 研究方法

對JZ鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)系統(tǒng)進行科學的適應性分析，需要先對管網(wǎng)進行準確的水力計算，為此，建立符合現(xiàn)役輸配管網(wǎng)的水力計算模型就顯得尤為重要。本文的分析軟件采用氣體管線瞬間模擬計算軟件TGNET。適應性分析采用具有二階精度的預測校正法對所建立的模型進行求解，并對各條現(xiàn)役管道進行模擬計算，然后與TGNET軟件的計算結(jié)果進行對比，證明所建立的模型和采用的預測校正方法具有精度高、計算方法簡便的特點，為輸配管網(wǎng)適應性分析提供了準確的技術(shù)手段。

2 氣源及輸配系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 氣源

JZ鎮(zhèn)的唯一氣源來自JZ配氣站，該站于2003年投運，位于崇州市JZ鎮(zhèn)，設(shè)計壓力4.0MPa，設(shè)計規(guī)模10×104m3/d。進站運行壓力為1.3～1.5MPa，具備加臭、調(diào)壓、計量、配氣、放散等功能。該站上游氣源來自錦江配氣站，設(shè)計規(guī)模300×104m3/d，出站目前只有JZ民用，輸量約2×104m3/d。

2.2 管網(wǎng)

2.2.1 閥井

目前JZ鎮(zhèn)的閥井數(shù)量為17座，主要為切斷閥和支線閥。

2.2.2 管網(wǎng)

JZ鎮(zhèn)出站管網(wǎng)設(shè)計壓力均為0.4MPa，運行壓力0.3MPa。其后沿主要主干、次干、支路敷設(shè)至各用戶，采用橇裝柜或調(diào)壓箱調(diào)為低壓。對JZ鎮(zhèn)的輸配系統(tǒng)適應性分析范圍從氣源下載站場至城區(qū)中壓燃氣管網(wǎng)，上游輸氣管道至氣源下載站場，以及中、低壓調(diào)壓裝置至低壓管網(wǎng)及以后不進行適應性分析。

2.3 用戶特征以及用氣特點分析

2.3.1 用戶特征

JZ鎮(zhèn)用戶為居民和商業(yè)用戶，無工業(yè)、CNG等大型用戶。目前共有居民用戶11254戶，商業(yè)用戶152戶。

分析JZ鎮(zhèn)2018年至2020年的銷售數(shù)據(jù)顯示，2018年的年銷售量為337×104m3，2019年的年銷售量為358×104m3，2020年的年銷售量為382×104m3，增長率分別為6.23%和6.7%。2020年因疫情原因，整個旅游行業(yè)受到極大的影響，JZ鎮(zhèn)作為旅游景區(qū)，在2020年春節(jié)期間未對外接待游客，相應的燃氣需求量也減少，在這種情況下，JZ鎮(zhèn)的年供氣量仍然與2019年持平，可預見2021年在旅游行業(yè)日益恢復的情況下，用氣量的增長會非常顯著。

2.3.2 不均勻系數(shù)分析

城市各類用戶的用氣情況是不均勻的，是隨月、日、時而變化的，這是城市用氣的一個特點。用氣不均勻分為三種，即月不均勻性（或季節(jié)不均勻性）、日不均勻性和時不均勻性。城市用氣工況與各類用戶的需用工況及這些用戶總用氣量中的比重有關(guān)。各類用戶的用氣不均勻性取決于很多因素，如氣候條件，居民生活水平及生活習慣，機關(guān)和工業(yè)企業(yè)的工作班次。

JZ鎮(zhèn)位于崇州市西北部，為國家4A級旅游景，屬亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫15.9℃，盛夏氣溫低于CD市區(qū)4-5℃。JZ鎮(zhèn)用戶均為居民、商業(yè)用戶，不考慮工業(yè)等其他大型用戶。JZ鎮(zhèn)的地理位置決定了其用氣特點與一般城鎮(zhèn)不同，主要體現(xiàn)在日不均勻系數(shù)和小時不均勻系數(shù)上。

JZ鎮(zhèn)近3a民民商集用戶月高峰系數(shù)見表1所示。

表1 2018—2020年民商用戶用氣量計算月高峰系數(shù)

JZ鎮(zhèn)近3a民民商集用戶日高峰系數(shù)見表2所示。

表2 2018—2020年民商用戶用氣量計算日高峰系數(shù)

JZ鎮(zhèn)近3a民民商集用戶計算日高峰系數(shù)見表3所示。

表3 2018—2020年民商用戶用氣量計算日高峰系數(shù)

JZ鎮(zhèn)作為旅游地區(qū)，用氣高峰時段主要集中在中午12：00～13：00。用氣高峰日集中在周末和節(jié)假日，這些時段內(nèi)游客數(shù)量激增，相對于一般城市不均勻系數(shù)更大。從近3a的數(shù)據(jù)分析，不均勻系數(shù)逐年較快增長。

3 現(xiàn)狀輸配系統(tǒng)適應性分析

3.1 站場適應性分析

JZ配氣站于2003年投運，位于崇州市JZ鎮(zhèn)。該站設(shè)計壓力4.0MPa，設(shè)計規(guī)模10×4m3/d。進站運行壓力為1.3～1.5MPa，具備加臭、調(diào)壓、計量、配氣、放散等功能。氣源來自錦江配氣站，設(shè)計規(guī)模300×104m3/d，出站約為2×104m3/d。

分析JZ配氣站冬季極端情況下進站管道流速很大，調(diào)壓后DN100的流速更大，通過現(xiàn)場踏勘，高峰時段該站管段、設(shè)備運行噪音大，超負荷嚴重，調(diào)壓器工作情況差，實際運行中利用匯管旁通無計量調(diào)壓直接供氣，存在安全隱患。需對站內(nèi)出站流程進行改造，將DN80調(diào)壓器更換為壓差小的進口調(diào)壓器，同時新增一路一級調(diào)壓流程，以確保供氣量。

3.2 管網(wǎng)適應性分析

JZ片區(qū)管網(wǎng)適應性分析區(qū)域穩(wěn)態(tài)模擬模模型參數(shù)包括：JZ配氣站、13.23km管段以及192個節(jié)點。區(qū)域內(nèi)高峰時段集中在中午12：00～13：00，現(xiàn)場采集2021年8月18日13個節(jié)點數(shù)據(jù)。模型驗證數(shù)據(jù)見表4。由表4可知，最高節(jié)點壓力誤差為-5.99%，認為模型驗證成功，確定該模型為JZ片區(qū)管網(wǎng)適應性分析區(qū)域燃氣管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)水力仿真模型。

表4 節(jié)點壓力驗證數(shù)據(jù)表

從JZ鎮(zhèn)現(xiàn)狀中壓管網(wǎng)實際工況穩(wěn)態(tài)模擬計算基礎(chǔ)模型（冬季）中可以看出（圖1）：JZ片區(qū)冬季工況各站出站壓力高、中壓管網(wǎng)末端壓力普遍高，能夠保證用戶正常用氣。JZ片區(qū)管網(wǎng)末端壓力低點為天順小區(qū)，壓力為0.255MPa，其次是會元安置小區(qū)周邊壓力為0.57MPa左右。

圖1 JZ片區(qū)管網(wǎng)適應性分析區(qū)域穩(wěn)態(tài)模擬模型

4 規(guī)劃期輸配系統(tǒng)適應性分析

未來五年，JZ鎮(zhèn)政府將大力發(fā)展鄉(xiāng)村旅游和康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)。規(guī)劃有9個高檔小區(qū)，預計遠期新增1×104m3/d用氣需求，發(fā)展“煤改氣”企業(yè)2家，預計新增8×104m3/d用氣需求，總量已超過JZ配氣站設(shè)計規(guī)模。

鄉(xiāng)村旅游和康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)導致周末、節(jié)假日以及夏季時段人口大量集中涌入，小時不均勻系數(shù)明顯高于一般城市，小時高峰瞬量將嚴重超站內(nèi)和站外DN100設(shè)計流速，且末端最不利處壓力已無法滿足正常使用。建議對JZ配氣站進行優(yōu)化的同時，在西側(cè)、北側(cè)兩處新增氣源供應點，并通過放大氣源管徑的方式儲氣調(diào)峰，解決末端壓力不足和高峰瞬量過大的問題。

5 結(jié)語

通過對JZ鎮(zhèn)管網(wǎng)建立水力模型并對輸配系統(tǒng)現(xiàn)狀和規(guī)劃期進行分析，對公司進行管網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提升輸送能力、保證管網(wǎng)安全以及指導規(guī)劃期項目建設(shè)提供計算依據(jù)。主要結(jié)論有：JZ配氣站出站流程調(diào)壓器需優(yōu)化，站外輸配管網(wǎng)雖然能滿足現(xiàn)狀，但隨著旅游、康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，小時不均勻系數(shù)提高，建議新增氣源供應點并考慮儲氣調(diào)峰。