HF公司JZ鎮燃氣輸配管網適應性分析

成琳琳，郭小強，李茜璐

（西南油氣田分公司集輸工程技術研究所設計研究室，四川成都 610000）

HF天然氣公司崇州分公司成立于2006年，市場經營范圍集中在JZ、雙河、懷遠、元通、錦江六個區域，主要業務為天然氣銷售，本文主要針對具有代表性的JZ鎮。JZ鎮因其特殊地理位置和歷史背景，主要發展旅游行業，以居民、商業為主要用戶，無工業、CNG等大型用戶。JZ鎮在役燃氣管網系統已有十五年，隨著政府的整體規劃、招商引資，當地居民和游客數量不斷增加，用氣區域、管網規模也在不斷增大，這些都導致用氣不均勻性問題越來越突出，分析JZ鎮管網的適應性對于今后公司管網改造和建設有至關重要的作用。

1 研究方法

對JZ鎮輸配管網系統進行科學的適應性分析，需要先對管網進行準確的水力計算，為此，建立符合現役輸配管網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，并對各條現役管道進行模擬計算，然后與TGNET軟件的計算結果進行對比，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，為輸配管網適應性分析提供了準確的技術手段。

2 氣源及輸配系統現狀

2.1 氣源

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

2.2 管網

2.2.1 閥井

目前JZ鎮的閥井數量為17座，主要為切斷閥和支線閥。

2.2.2 管網

JZ鎮出站管網設計壓力均為0.4MPa，運行壓力0.3MPa。其后沿主要主干、次干、支路敷設至各用戶，采用橇裝柜或調壓箱調為低壓。對JZ鎮的輸配系統適應性分析范圍從氣源下載站場至城區中壓燃氣管網，上游輸氣管道至氣源下載站場，以及中、低壓調壓裝置至低壓管網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鎮用戶為居民和商業用戶，無工業、CNG等大型用戶。目前共有居民用戶11254戶，商業用戶152戶。

分析JZ鎮2018年至2020年的銷售數據顯示，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，整個旅游行業受到極大的影響，JZ鎮作為旅游景區，在2020年春節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鎮的年供氣量仍然與2019年持平，可預見2021年在旅游行業日益恢復的情況下，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。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，機關和工業企業的工作班次。

JZ鎮位于崇州市西北部，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4-5℃。JZ鎮用戶均為居民、商業用戶，不考慮工業等其他大型用戶。JZ鎮的地理位置決定了其用氣特點與一般城鎮不同，主要體現在日不均勻系數和小時不均勻系數上。

JZ鎮近3a民民商集用戶月高峰系數見表1所示。

表1 2018—2020年民商用戶用氣量計算月高峰系數

JZ鎮近3a民民商集用戶日高峰系數見表2所示。

表2 2018—2020年民商用戶用氣量計算日高峰系數

JZ鎮近3a民民商集用戶計算日高峰系數見表3所示。

表3 2018—2020年民商用戶用氣量計算日高峰系數

JZ鎮作為旅游地區，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假日，這些時段內游客數量激增，相對于一般城市不均勻系數更大。從近3a的數據分析，不均勻系數逐年較快增長。

3 現狀輸配系統適應性分析

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。該站設計壓力4.0MPa，設計規模10×4m3/d。進站運行壓力為1.3～1.5MPa，具備加臭、調壓、計量、配氣、放散等功能。氣源來自錦江配氣站，設計規模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，調壓后DN100的流速更大，通過現場踏勘，高峰時段該站管段、設備運行噪音大，超負荷嚴重，調壓器工作情況差，實際運行中利用匯管旁通無計量調壓直接供氣，存在安全隱患。需對站內出站流程進行改造，將DN80調壓器更換為壓差小的進口調壓器，同時新增一路一級調壓流程，以確保供氣量。

3.2 管網適應性分析

JZ片區管網適應性分析區域穩態模擬模模型參數包括：JZ配氣站、13.23km管段以及192個節點。區域內高峰時段集中在中午12：00～13：00，現場采集2021年8月18日13個節點數據。模型驗證數據見表4。由表4可知，最高節點壓力誤差為-5.99%，認為模型驗證成功，確定該模型為JZ片區管網適應性分析區域燃氣管網穩態水力仿真模型。

表4 節點壓力驗證數據表

從JZ鎮現狀中壓管網實際工況穩態模擬計算基礎模型（冬季）中可以看出（圖1）：JZ片區冬季工況各站出站壓力高、中壓管網末端壓力普遍高，能夠保證用戶正常用氣。JZ片區管網末端壓力低點為天順小區，壓力為0.255MPa，其次是會元安置小區周邊壓力為0.57MPa左右。

圖1 JZ片區管網適應性分析區域穩態模擬模型

4 規劃期輸配系統適應性分析

未來五年，JZ鎮政府將大力發展鄉村旅游和康養產業。規劃有9個高檔小區，預計遠期新增1×104m3/d用氣需求，發展“煤改氣”企業2家，預計新增8×104m3/d用氣需求，總量已超過JZ配氣站設計規模。

鄉村旅游和康養產業導致周末、節假日以及夏季時段人口大量集中涌入，小時不均勻系數明顯高于一般城市，小時高峰瞬量將嚴重超站內和站外DN100設計流速，且末端最不利處壓力已無法滿足正常使用。建議對JZ配氣站進行優化的同時，在西側、北側兩處新增氣源供應點，并通過放大氣源管徑的方式儲氣調峰，解決末端壓力不足和高峰瞬量過大的問題。

5 結語

通過對JZ鎮管網建立水力模型并對輸配系統現狀和規劃期進行分析，對公司進行管網結構優化、提升輸送能力、保證管網安全以及指導規劃期項目建設提供計算依據。主要結論有：JZ配氣站出站流程調壓器需優化，站外輸配管網雖然能滿足現狀，但隨著旅游、康養產業的發展，小時不均勻系數提高，建議新增氣源供應點并考慮儲氣調峰。