燃气调压站设计有关问题的探讨

张庆 黎丹

【摘要】探讨了燃气调压站的设计规模、调压流程、调压器选型及降低投资的途径等问题。

【关键词】燃气调压站；设计规模；调压流程；调压器

0 引 言

调压站设计规模不仅决定了本身的投资，也对输配系统的投资产生较大影响，因而调压站的设计工作必须给予高度重视。下面主要从燃气调压站的设计规模、调压流程、调压器选择及降低投资的途径等几方面进行探讨。

1、设计规模的确定

要确定燃气调压站的设计规模，必须首先了解和确定以下3方面情况：①下游近期和远期的用气负荷；②上游和下游近期和远期管网的设计压力及运行压力；③上游和下游管网建设情况。

（1）用气负荷

用气负荷是确定调压站设计规模的基本参数。如果调压站的下游管网自成体系，应合理划分调压站的供气区域。如果调压站的下游管网是环网中的一部分，则应合理分配调压站的供气量。用气负荷的确定应具有“发展的眼光、远近结合的思路、以近期为主的观念”。

（2）设计压力及运行压力

设计压力及运行压力是确定调压站设计规模的必要参数。设计压力应与输配系统保持一致，运行压力则可以根据用气负荷发展和管网工况定期做相应调整。对于某个确定的调压站，在不同的上下游管网运行压力下，可以得到调压站不同的输出能力。当调压站出口压力不变时，其人口压力的增加必然引起调压站输出能力的提高。当调压站人口绝对压力不变且出口绝对压力高于人口绝对压力的0.5倍时（0.5为燃气的临界压力比），其出口压力的增加一般会引起调压站输出能力的降低；出口绝对压力不大于人口绝对压力的0.5倍时，出口压力升高时调压站的输出能力基本不变。那么，当调压站入口、出口压力同时发生变化时，就应当慎重考虑调压站输出能力的变化情况。一般情况下，管网的建设是具有超前性的。随着用户的发展，可能提高各级管网的运行压力，其具体的参数则取决于管网水力计算的结果。

（3）管网建设情况

管网建设情况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壓站设计规模的制约问题。

通过以上分析可以看出，下游用气负荷、管网运行压力、管网建设情况均对调压站设计规模产生影响，下游用气负荷不是确定调压站设计规模的唯一因素，管网运行压力和管网建设情况可能会影响调压站供气区域的大小或影响调压站的供气量。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。

2、调压流程的选择

调压站调压流程设计中，有多种方案：①单台调压器；②两台调压器串联组成的工作监控调压器；③单台调压器+切断阀（或双切断阀）；④工作监控调压器+切断阀；⑤切断式调压器；⑥工作调压器+切断式监控调压器。

第①种方案适用于出口压力低、流量小、调压器出现问题时影响面小、长期有运行人员值守或定期巡检的情况。该方案的优点是调压流程结构简单，节省占地和投资，缺点是供气可靠性不高，调压器出现问题时会影响用户的使用。

第③，⑤两种方案适用的场所比较广泛，相对而言，可节省占地和投资，并且对用户不会造成安全隐患。双切断适用于必须确保安全供气的重要用户。这两种方案的主要缺点是，一旦调压器工作失灵，将迅速切断下游用户燃气供应。运行人员必须随时了解调压器工作情况，一旦发现切断装置动作，必须尽快查明原因，检修故障，使切断装置复位。

第②种方案兼顾了上述3种方案的优点，适用的场所更加广泛，只要监控系统正常或运行人员定期巡检，发现问题及时解决，既可保证下游用户的供气安全可靠性，也不会影响用户的使用。

第④，⑥两种方案调压流程相对复杂，投资也较高，但与第②种方案相比，供气安全可靠性更高，适合于高压力、大流量、重要用户和重要场所的情况。如果监控系统正常或运行人员巡检到位，处理问题及时，这两种方案是可靠性较高的方案。

3、调压器的选型

在调压站的设计规模和调压流程方案确定后，应根据需要确定调压流程个数和每道流程调压器的规格。根据需要确定调压流程个数是指满足用户分期发展的需要、工程分期建设的需要和气量调度的需要。如果五分期要求，则应该主要从运行方便、供气可靠、经济合理的角度去考虑流程多少和设备规格的大小。

下面对调压器选择过程中的一些问题进行分析。

（1）近、远期压力和用气负荷的影响

一般调压站的设计规模是按照中、远期的用气需求确定的，而调压站的进出口压力设计值（即上下游管网的运行压力）是一个范围。为了保证调压站设计的合理性，在选择调压器时往往采用各调压流程的流量、最低的上游压力、最高的下游压力来计算调压器的口径。问题是，最低的上游压力一般对应的是现状输配规模或早期输配规模时上游管网的最低运行压力，达到调压站设计规模时，上游管网的最低运行压力一般应高于现在所给定的最低的上游压力，除非所给的设计条件是远期的管网水力计算的结果。最高的下游压力也存在类似的问题。正确的计算方法应该是分别采用近期的流量、压力参数和远期的流量、压力参数进行计算，取其较大的规格作为最终结果。如果存在中期工况，也应按照上述原则一并考虑。

（2）调压流程方案的影响

在进行调压器选择计算时，单台调压器的通过能力与两台调压器串联连接的工作监控式调压器的通过能力是不同的。一般情况下，工作监控式调压器的通过能力是单台调压器通过能力的75%左右。也就是说，给定调压流程流量后，某一口径的单台调压器能够满足流程流量的要求，但是，当选用工作监控调压方案后，同一调压流程所选用的调压器的口径可能会大于所选单台调压器的口径。如果在调压器选型中，只注意了流量，而忽略了调压流程方案，可能会选出错误的结果。

同调压流程为工作监控调压方案一样，只要调压流程不是单台调压器调压方案，不同程度地存在相似的问题。

（3）结构型式的影响

由于调压器结构型式的不同，同一口径、不同厂家的调压器，其流通能力差别较大。即使是同一厂家，由于结构型式的不同，同一口径调压器的流通能力差别也较大。通过选型资料或软件计算可以看出，同一口径调压器的流通能力有时相差1倍以上。在满足工艺和技术要求的前提下，进行设备招标时，应给予投标商足够的余地和灵活性，避免将所有的设计条件定死。比如在调压器招标时，应给出调压器的通过能力和进出口压力等条件，而不能指定调压器的公称口径，使各投标商在满足标书技术要求的前提下，提供适合条件的调压器。

3、降低投资的途径

要降低调压站的投资，除了采取工程招投标方式，在设计阶段还应该从以下几方面着手：①合理确定调压站的设计规模；②合理确定调压流程数量；③合理确定设备选型参数。

（1）设计规模

在实际工作中，由于各方面原因，需要从宏观上对调压站的设计规模给予修正。然而，如果这种修正与实际偏差太远，将造成浪费。

（2）调压流程数量

根据对多年来调压站的投资组成的分析，在调压站的工程费用中，仅阀门一项就约占工程费用的20%～40%，上限是在直接采购情况下的数据，下限是在招标采购情况下的数据。如果在保证工艺和技术要求的前提下，设法降低阀门的投资，将会对降低整个调压站的投资起到积极的作用。招标是一个很重要的途径，除此之外，还可以通过减少阀门的数量、减小阀门的公称口径来达到目的。减少阀门的数量就是要合理确定调压流程个数，减少1个流程，至少可以减少2个阀门。有效地进行流程的合并或拆分，也可以达到减少阀门数量和减小阀门口径的目的。

（3）设备选型参数

合理确定设备选型参数可减小设备的规格，从而降低调压站的投资。从阀门的投标价格看，其公称直径增大1号，其价格有可能增加1倍以上。