引 言
有些中小城鎮(zhèn)的天然氣工程由于缺少技術(shù)支持和管理經(jīng)驗，資金短缺，不能像大型城鎮(zhèn)的天然氣工程那樣，進行充分論證和精心設(shè)計，而往往是在沒有合理統(tǒng)籌規(guī)劃和工程設(shè)計的情況下匆匆上馬，工藝過程不理想，設(shè)備配置比較簡化，更沒有能力同步建設(shè)耗資巨大的用于專門儲氣調(diào)峰的設(shè)施，以至于不可避免地在運行操作和設(shè)備安全等方面存在這樣或那樣的弊端和隱患。本文對有關(guān)問題進行探討。
1 分輸站、門站的布局和工藝設(shè)計
1．1 方案確定
天然氣分輸站和門站功能的確定、設(shè)備配置以及分輸管道的設(shè)計壓力等技術(shù)方案，一定要結(jié)合門站的選址以及兩站間的地理環(huán)境和距離等實際情況進行。中小城鎮(zhèn)天然氣工程分輸站和門站的布局和工藝設(shè)計，基本上有以下兩種方案。
(1)門站靠近分輸站，相對遠(yuǎn)離市區(qū)，基本上沒有分輸管道，但門站到城鎮(zhèn)管網(wǎng)的輸氣干管較長。這種情況下，通常采用的方案為：分輸站不需要壓力控制，僅設(shè)關(guān)斷和管道超壓保護。分輸管道可按輸氣管道的要求設(shè)計，多采用與長輸管道相同的壓力等級。在城鎮(zhèn)門站中，要求具備壓力調(diào)節(jié)、安全切斷和安全放散等功能，門站中調(diào)壓設(shè)備承壓能力必須與長輸管道選取相同的壓力等級，調(diào)壓器的工作能力要保證在長輸管道的最低運行壓力下，能夠滿足城鎮(zhèn)高峰用氣的需求，儲氣調(diào)峰可以完全由上游承擔(dān)。
(2)門站遠(yuǎn)離分輸站，盡量靠近市區(qū)，分輸管道較長，但門站到城鎮(zhèn)管網(wǎng)的輸氣干管較短。這種情況下多采用以下方案：分輸站設(shè)壓力控制，并配備相應(yīng)的安全切斷和安全放散等裝置。分輸管道按城市燃?xì)夤艿赖囊筮M行設(shè)計，其設(shè)計壓力采用城市燃?xì)夤艿涝试S的等級(盡可能高一些為好)。但是，城鎮(zhèn)燃?xì)獠块T出于安全考慮，在門站同樣也要配備壓力調(diào)節(jié)及相應(yīng)的安全切斷和安全放散等裝置。這種情況下，確定調(diào)壓器工作能力的進口壓力盡可能低一些，這樣，可利用的分輸管道和上游長輸管道的儲氣調(diào)峰能力就越大。
1．2 方案比較
與第二種方案相比，第一種方案工程的總投資少，并且可以充分地利用長輸管道的儲氣功能，城市管網(wǎng)設(shè)計壓力等級可選范圍也更大些，這對下游城市管網(wǎng)工程的實施更為有利，因此盡可能優(yōu)先選用。但是，有的中小城鎮(zhèn)天然氣工程不是按以上的方案進行實施，常常出現(xiàn)以下幾種不合理的狀況：①分輸站和門站雖然相鄰，但各自都配置了調(diào)壓設(shè)備，形成二級調(diào)壓系統(tǒng)，既浪費設(shè)備又損失壓力，限制了管道調(diào)峰能力的發(fā)揮；②分輸站沒有調(diào)壓功能，門站調(diào)壓系統(tǒng)的前端(進氣端)壓力等級卻低于長輸管道壓力等級，門站調(diào)壓器進口有可能出現(xiàn)超壓的危險，形成了事故隱患；③兩站調(diào)壓設(shè)備選型時，用于調(diào)壓能力計算的進口壓力取值不合理，有的為了減小調(diào)壓器和配套設(shè)備的規(guī)格，取值過高，造成調(diào)壓器配置過小。
2 調(diào)壓系統(tǒng)安全裝置
2．1 調(diào)壓系統(tǒng)安全裝置的要求
由于安全裝置的合理配置對城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有至關(guān)重要的意義，不僅選用的安全裝置本身必須性能可靠，而且配置方案也要功能齊全，只有如此，才能確保系統(tǒng)的運行安全和事故的零概率。由于我國現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)對調(diào)壓站安全裝置的配置只作了一些原則性的要求，對安全裝置的配置數(shù)量、性能和關(guān)閉泄漏量沒有明確的規(guī)定，我們建議在《規(guī)范》沒有做出明確具體規(guī)定的情況下，安全裝置的選型和配置可以參照國外標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實際情況，適當(dāng)?shù)靥岣邫n次，并在工程的設(shè)計和驗收中嚴(yán)格把關(guān)。
2．2 德國調(diào)壓系統(tǒng)安全裝置配置的有關(guān)規(guī)定
2．2．1 調(diào)壓器進口壓力P1為0．01-0．4Mh時
(1)主安全裝置
配備同時具有在規(guī)定的超壓Po和欠壓Pu值下動作的安全切斷閥，或者配備具有在最大進口壓力F1下放散量達到調(diào)壓系統(tǒng)能通過的最大流量qmax的安全放散閥。
(2)輔助安全裝置
配備滿足調(diào)壓器系統(tǒng)本身可能的泄漏流量的放散量的安全放散閥，或者配備滿足調(diào)壓設(shè)備因溫度變化，造成系統(tǒng)氣體膨脹時需求進行泄壓的放散量的安全放散閥。
2．2．2 調(diào)壓器進口壓力P1為0．4—10MPa時
(1)主安全裝置
主安全裝置包括絕對必要的和必要的主安全裝置。
①絕對必要的主安全裝置：配備在規(guī)定的超壓尹。和欠壓戶。下都能動作的安全切斷閥；
②必要的主安全裝置(視進出口壓差而異)。配備只在規(guī)定的超壓P1下動作的安全切斷閥(見圖1a)?；蛘?，配備監(jiān)控調(diào)壓器(見圖1b)?；蛘?，配備滿足調(diào)壓器在最大進口壓力P1下放散量通過能力g一的的安全放散閥。
(2)輔助安全裝置
配備滿足保證調(diào)壓站加熱系統(tǒng)安全要求的安全切斷閥，或者配備滿足調(diào)壓站系統(tǒng)因溫度變化導(dǎo)致介質(zhì)膨脹時進行泄壓需求的放散量的安全放散閥，或者配備滿足調(diào)壓器關(guān)閉過程中出現(xiàn)超壓現(xiàn)象時進行放散要求的安全放散閥。
3 調(diào)壓器對管道儲氣調(diào)峰的影響
按照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》要求，對來氣壓力較高的天然氣系統(tǒng)宜采用管道儲氣方式，這對用管道天然氣的中小城鎮(zhèn)尤為重要。調(diào)壓器選型與利用管道儲氣調(diào)峰能力有很大關(guān)系，因此，管道儲氣調(diào)峰不是單純加大輸氣管道管徑就能解決的問題。
管道儲氣是壓力儲氣的一種，調(diào)用管道儲氣的過程是使上游管道降壓的過程，允許的壓力降越大，可用的調(diào)峰氣量就越多；另一方面，隨著上游管道壓力的下降，調(diào)壓器的通過能力也會相應(yīng)減小，因此，允許上游管道壓力下降值的大小，取決于在該壓力下，調(diào)壓器的工作能力能否滿足調(diào)峰時的用氣負(fù)荷。這就在調(diào)壓站設(shè)計中，進行調(diào)壓器選型時提出了一個重要的課題——調(diào)壓器進出口的設(shè)計壓力和調(diào)壓站的最大工作能力如何確定。如果簡單地按上游工藝提供的壓力參數(shù)、下游的高峰用氣負(fù)荷以及下游管網(wǎng)的允許運行壓力進行調(diào)壓器選型，忽略了用氣高峰對管道調(diào)峰的需求以及管網(wǎng)工況可能的變化，就不能充分發(fā)揮管道調(diào)峰的功能。因此，我們提出一個有利于利用管道調(diào)峰能力的設(shè)計思路。
(1)調(diào)壓站的設(shè)計流通能力不低于下游用氣高峰負(fù)荷。
(2)調(diào)壓站的上下游的設(shè)計壓差取上下游的最小差壓，即：①調(diào)壓站的下游壓力二下游管網(wǎng)的設(shè)計壓力；②調(diào)壓站的上游壓力；下游管網(wǎng)的設(shè)計壓力+調(diào)壓器的最小啟動壓差+調(diào)壓器工作壓差的裕度。
多數(shù)調(diào)壓器的最小啟動壓差為0．05 MPa(視調(diào)壓器的類型而不同)，調(diào)壓器工作差壓的裕度要盡量小一些，根據(jù)實際情況可以取0．05-0．10MPa。
應(yīng)該指出，這樣做，調(diào)壓站的規(guī)模必須加大或?qū)φ{(diào)壓站通過能力留有發(fā)展余地。有時為了避免在高進口壓力和用氣低谷時調(diào)壓器出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，需要減小調(diào)壓器規(guī)格和閥口尺寸，采用增加調(diào)壓器數(shù)量的方法來達到增加調(diào)壓站通過能力的目的，因此導(dǎo)致調(diào)壓站的占地和投資相應(yīng)增加，但是，由此可以取得充分利用管道儲氣調(diào)峰能力的效果。
在上游管道容積較大、工作壓力較高的情況下，通過增大調(diào)壓站規(guī)模來增加管道儲氣調(diào)峰能力，在技術(shù)經(jīng)濟上是合理的，從工程投資的角度考慮，可能比建設(shè)相同規(guī)模的儲氣設(shè)備的投資要少很多。
參考文獻：
[1] 陳俊鈞．調(diào)壓站安全保護裝置的改造[J]．煤氣與熱力，1998，(2)：38—39．
[2] G490／G491——1994，Schwingungsvorgaeng in Gas-Dmckregelanlagen bei einer SAV-Abschaltung[S]．
有些中小城鎮(zhèn)的天然氣工程由于缺少技術(shù)支持和管理經(jīng)驗，資金短缺，不能像大型城鎮(zhèn)的天然氣工程那樣，進行充分論證和精心設(shè)計，而往往是在沒有合理統(tǒng)籌規(guī)劃和工程設(shè)計的情況下匆匆上馬，工藝過程不理想，設(shè)備配置比較簡化，更沒有能力同步建設(shè)耗資巨大的用于專門儲氣調(diào)峰的設(shè)施，以至于不可避免地在運行操作和設(shè)備安全等方面存在這樣或那樣的弊端和隱患。本文對有關(guān)問題進行探討。
1 分輸站、門站的布局和工藝設(shè)計
1．1 方案確定
天然氣分輸站和門站功能的確定、設(shè)備配置以及分輸管道的設(shè)計壓力等技術(shù)方案，一定要結(jié)合門站的選址以及兩站間的地理環(huán)境和距離等實際情況進行。中小城鎮(zhèn)天然氣工程分輸站和門站的布局和工藝設(shè)計，基本上有以下兩種方案。
(1)門站靠近分輸站，相對遠(yuǎn)離市區(qū)，基本上沒有分輸管道，但門站到城鎮(zhèn)管網(wǎng)的輸氣干管較長。這種情況下，通常采用的方案為：分輸站不需要壓力控制，僅設(shè)關(guān)斷和管道超壓保護。分輸管道可按輸氣管道的要求設(shè)計，多采用與長輸管道相同的壓力等級。在城鎮(zhèn)門站中，要求具備壓力調(diào)節(jié)、安全切斷和安全放散等功能，門站中調(diào)壓設(shè)備承壓能力必須與長輸管道選取相同的壓力等級，調(diào)壓器的工作能力要保證在長輸管道的最低運行壓力下，能夠滿足城鎮(zhèn)高峰用氣的需求，儲氣調(diào)峰可以完全由上游承擔(dān)。
(2)門站遠(yuǎn)離分輸站，盡量靠近市區(qū)，分輸管道較長，但門站到城鎮(zhèn)管網(wǎng)的輸氣干管較短。這種情況下多采用以下方案：分輸站設(shè)壓力控制，并配備相應(yīng)的安全切斷和安全放散等裝置。分輸管道按城市燃?xì)夤艿赖囊筮M行設(shè)計，其設(shè)計壓力采用城市燃?xì)夤艿涝试S的等級(盡可能高一些為好)。但是，城鎮(zhèn)燃?xì)獠块T出于安全考慮，在門站同樣也要配備壓力調(diào)節(jié)及相應(yīng)的安全切斷和安全放散等裝置。這種情況下，確定調(diào)壓器工作能力的進口壓力盡可能低一些，這樣，可利用的分輸管道和上游長輸管道的儲氣調(diào)峰能力就越大。
1．2 方案比較
與第二種方案相比，第一種方案工程的總投資少，并且可以充分地利用長輸管道的儲氣功能，城市管網(wǎng)設(shè)計壓力等級可選范圍也更大些，這對下游城市管網(wǎng)工程的實施更為有利，因此盡可能優(yōu)先選用。但是，有的中小城鎮(zhèn)天然氣工程不是按以上的方案進行實施，常常出現(xiàn)以下幾種不合理的狀況：①分輸站和門站雖然相鄰，但各自都配置了調(diào)壓設(shè)備，形成二級調(diào)壓系統(tǒng)，既浪費設(shè)備又損失壓力，限制了管道調(diào)峰能力的發(fā)揮；②分輸站沒有調(diào)壓功能，門站調(diào)壓系統(tǒng)的前端(進氣端)壓力等級卻低于長輸管道壓力等級，門站調(diào)壓器進口有可能出現(xiàn)超壓的危險，形成了事故隱患；③兩站調(diào)壓設(shè)備選型時，用于調(diào)壓能力計算的進口壓力取值不合理，有的為了減小調(diào)壓器和配套設(shè)備的規(guī)格，取值過高，造成調(diào)壓器配置過小。
2 調(diào)壓系統(tǒng)安全裝置
2．1 調(diào)壓系統(tǒng)安全裝置的要求
由于安全裝置的合理配置對城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有至關(guān)重要的意義，不僅選用的安全裝置本身必須性能可靠，而且配置方案也要功能齊全，只有如此，才能確保系統(tǒng)的運行安全和事故的零概率。由于我國現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)對調(diào)壓站安全裝置的配置只作了一些原則性的要求，對安全裝置的配置數(shù)量、性能和關(guān)閉泄漏量沒有明確的規(guī)定，我們建議在《規(guī)范》沒有做出明確具體規(guī)定的情況下，安全裝置的選型和配置可以參照國外標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實際情況，適當(dāng)?shù)靥岣邫n次，并在工程的設(shè)計和驗收中嚴(yán)格把關(guān)。
2．2 德國調(diào)壓系統(tǒng)安全裝置配置的有關(guān)規(guī)定
2．2．1 調(diào)壓器進口壓力P1為0．01-0．4Mh時
(1)主安全裝置
配備同時具有在規(guī)定的超壓Po和欠壓Pu值下動作的安全切斷閥，或者配備具有在最大進口壓力F1下放散量達到調(diào)壓系統(tǒng)能通過的最大流量qmax的安全放散閥。
(2)輔助安全裝置
配備滿足調(diào)壓器系統(tǒng)本身可能的泄漏流量的放散量的安全放散閥，或者配備滿足調(diào)壓設(shè)備因溫度變化，造成系統(tǒng)氣體膨脹時需求進行泄壓的放散量的安全放散閥。
2．2．2 調(diào)壓器進口壓力P1為0．4—10MPa時
(1)主安全裝置
主安全裝置包括絕對必要的和必要的主安全裝置。
①絕對必要的主安全裝置：配備在規(guī)定的超壓尹。和欠壓戶。下都能動作的安全切斷閥；
②必要的主安全裝置(視進出口壓差而異)。配備只在規(guī)定的超壓P1下動作的安全切斷閥(見圖1a)?；蛘?，配備監(jiān)控調(diào)壓器(見圖1b)?；蛘?，配備滿足調(diào)壓器在最大進口壓力P1下放散量通過能力g一的的安全放散閥。
(2)輔助安全裝置
配備滿足保證調(diào)壓站加熱系統(tǒng)安全要求的安全切斷閥，或者配備滿足調(diào)壓站系統(tǒng)因溫度變化導(dǎo)致介質(zhì)膨脹時進行泄壓需求的放散量的安全放散閥，或者配備滿足調(diào)壓器關(guān)閉過程中出現(xiàn)超壓現(xiàn)象時進行放散要求的安全放散閥。
3 調(diào)壓器對管道儲氣調(diào)峰的影響
按照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》要求，對來氣壓力較高的天然氣系統(tǒng)宜采用管道儲氣方式，這對用管道天然氣的中小城鎮(zhèn)尤為重要。調(diào)壓器選型與利用管道儲氣調(diào)峰能力有很大關(guān)系，因此，管道儲氣調(diào)峰不是單純加大輸氣管道管徑就能解決的問題。
管道儲氣是壓力儲氣的一種，調(diào)用管道儲氣的過程是使上游管道降壓的過程，允許的壓力降越大，可用的調(diào)峰氣量就越多；另一方面，隨著上游管道壓力的下降，調(diào)壓器的通過能力也會相應(yīng)減小，因此，允許上游管道壓力下降值的大小，取決于在該壓力下，調(diào)壓器的工作能力能否滿足調(diào)峰時的用氣負(fù)荷。這就在調(diào)壓站設(shè)計中，進行調(diào)壓器選型時提出了一個重要的課題——調(diào)壓器進出口的設(shè)計壓力和調(diào)壓站的最大工作能力如何確定。如果簡單地按上游工藝提供的壓力參數(shù)、下游的高峰用氣負(fù)荷以及下游管網(wǎng)的允許運行壓力進行調(diào)壓器選型，忽略了用氣高峰對管道調(diào)峰的需求以及管網(wǎng)工況可能的變化，就不能充分發(fā)揮管道調(diào)峰的功能。因此，我們提出一個有利于利用管道調(diào)峰能力的設(shè)計思路。
(1)調(diào)壓站的設(shè)計流通能力不低于下游用氣高峰負(fù)荷。
(2)調(diào)壓站的上下游的設(shè)計壓差取上下游的最小差壓，即：①調(diào)壓站的下游壓力二下游管網(wǎng)的設(shè)計壓力；②調(diào)壓站的上游壓力；下游管網(wǎng)的設(shè)計壓力+調(diào)壓器的最小啟動壓差+調(diào)壓器工作壓差的裕度。
多數(shù)調(diào)壓器的最小啟動壓差為0．05 MPa(視調(diào)壓器的類型而不同)，調(diào)壓器工作差壓的裕度要盡量小一些，根據(jù)實際情況可以取0．05-0．10MPa。
應(yīng)該指出，這樣做，調(diào)壓站的規(guī)模必須加大或?qū)φ{(diào)壓站通過能力留有發(fā)展余地。有時為了避免在高進口壓力和用氣低谷時調(diào)壓器出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，需要減小調(diào)壓器規(guī)格和閥口尺寸，采用增加調(diào)壓器數(shù)量的方法來達到增加調(diào)壓站通過能力的目的，因此導(dǎo)致調(diào)壓站的占地和投資相應(yīng)增加，但是，由此可以取得充分利用管道儲氣調(diào)峰能力的效果。
在上游管道容積較大、工作壓力較高的情況下，通過增大調(diào)壓站規(guī)模來增加管道儲氣調(diào)峰能力，在技術(shù)經(jīng)濟上是合理的，從工程投資的角度考慮，可能比建設(shè)相同規(guī)模的儲氣設(shè)備的投資要少很多。
參考文獻：
[1] 陳俊鈞．調(diào)壓站安全保護裝置的改造[J]．煤氣與熱力，1998，(2)：38—39．
[2] G490／G491——1994，Schwingungsvorgaeng in Gas-Dmckregelanlagen bei einer SAV-Abschaltung[S]．
