重點(diǎn)區(qū)域天然氣管網(wǎng)升壓的實(shí)踐

上海燃?xì)馄謻|銷售有限公司 唐曉杰

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重點(diǎn)區(qū)域天然氣管網(wǎng)升壓的實(shí)踐

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在天然氣發(fā)展升級(jí)的一些重點(diǎn)區(qū)域，地下管網(wǎng)缺少大規(guī)模重新敷設(shè)的可能性，區(qū)域升壓不啻為一種解決方法。通過具體的工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了包括現(xiàn)場隱患排摸、整治施工、管網(wǎng)優(yōu)化等各階段的實(shí)施要點(diǎn)和可能遇到的問題，并給出了相應(yīng)的解決措施，對(duì)今后類似的工程有借鑒意義。

管網(wǎng)升壓 隱患排查 管網(wǎng)優(yōu)化

1 區(qū)域供氣現(xiàn)狀

浦東地區(qū)羅山路以西、張家浜以北區(qū)域內(nèi)，天然氣管網(wǎng)供氣壓力有0.1 MPa和0.4 MPa兩個(gè)級(jí)制，如圖1所示，其中0.4 MPa管道約2.85 km，0.1 MPa管道約14.59 km，管道材質(zhì)以鋼管和PE管為主。這兩個(gè)不同壓力級(jí)制的管道共有5處相聯(lián)點(diǎn)，目前運(yùn)行時(shí)依靠閥門和一端加裝盲板的方式進(jìn)行有效隔斷。該區(qū)域作為浦東地區(qū)的供氣重點(diǎn)區(qū)域，現(xiàn)有5000余戶單位用戶和22萬居民用戶，隨著天然氣應(yīng)用的發(fā)展升級(jí)，0.4 MPa區(qū)域逐步向0.1 MPa區(qū)域擴(kuò)展，但該區(qū)域內(nèi)地下管網(wǎng)缺少大規(guī)模重新敷設(shè)的可能性，因此擬對(duì)原0.1 MPa區(qū)域進(jìn)行升壓以滿足整個(gè)區(qū)域的天然氣發(fā)展需求。

圖1 區(qū)域供氣壓力現(xiàn)狀

2 區(qū)域升壓工作實(shí)踐

2.1 工作流程

整個(gè)區(qū)域地下管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，升壓時(shí)首先需要在該區(qū)域與其他區(qū)域的管網(wǎng)交界處加裝切斷閥門，同時(shí)對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行隱患梳理、編制隱患整治樣板，然后根據(jù)樣板，采用相應(yīng)的方案以消除隱患，隱患全部治理完成以后，再對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。待上述準(zhǔn)備工作全部完成后，便可進(jìn)行管網(wǎng)升壓。升壓分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段可將管道壓力從0.1MPa升至0.2 MPa，隨后需要進(jìn)行對(duì)整個(gè)區(qū)域的所有管線及附屬設(shè)施進(jìn)行巡視巡檢(通過新式巡檢車)，并使管網(wǎng)保持該中間壓力(0.2 MPa)運(yùn)行3個(gè)月左右，確定運(yùn)行正?？煽亢蠓侥苓M(jìn)行繼續(xù)升壓。第二階段是將管網(wǎng)壓力從0.2 MPa升至0.4 MPa，并使整個(gè)升壓區(qū)域內(nèi)的管網(wǎng)壓力保持一致，同時(shí)再次運(yùn)用新式檢漏設(shè)施進(jìn)行管網(wǎng)巡檢，穩(wěn)壓3個(gè)月后，將該升壓區(qū)域管網(wǎng)與原0.4 MPa管網(wǎng)之間進(jìn)行連通。

整個(gè)工作流程參見圖2，為了保證穩(wěn)定供氣，在實(shí)施過程中應(yīng)同時(shí)設(shè)立應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍。

圖2 區(qū)域升壓工作流程

2.2 隱患排摸以及實(shí)施

該區(qū)域內(nèi)主要是鋼管與PE管，其中PE管的敷設(shè)基本上在2000年以后，而鋼管的敷設(shè)年限相對(duì)較長，具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 鋼管敷設(shè)年度及長度

此次重點(diǎn)對(duì)2000年以前敷設(shè)的鋼管以及水井、閥門、絕緣法蘭、補(bǔ)償器等附屬設(shè)施進(jìn)行排查，并根據(jù)篩選要求編排了54塊樣板。2017年完成了其中的24塊樣板，其中廢除水井32座、廢除支管閥門61座、更換閥門14座、尋找遺失閥門66座、修改放散設(shè)施57處，以及更換補(bǔ)償器9處。2018年5月底前完成樣板7塊，其中廢除水井31座、廢除支管閥門23座、更換閥門7座、尋找遺失閥門28座、修改放散設(shè)施30處和更換補(bǔ)償器11處。剩余的23塊樣板，計(jì)劃在2018年10月底完成。

2.2.1 水井

水井是以前人工煤氣供氣時(shí)的一種附屬設(shè)施，其主要目的就是抽出管道內(nèi)的積水?，F(xiàn)在城市管道已全天然氣化，水井失去使用價(jià)值，在實(shí)際運(yùn)行中，水井梗的絲扣連接處反而是漏氣的潛在隱患點(diǎn)，因此在管網(wǎng)升壓的前期準(zhǔn)備階段需要進(jìn)行排查清楚并逐一廢除。

水井廢除主要工作是廢除水井與管道連接的球閥，并在兩側(cè)安裝盲板，同時(shí)抽出水井梗，再加裝一塊盲板。這三塊盲板可嘗試進(jìn)行異性表面防腐工藝。

當(dāng)遇到水井位置比較特殊時(shí)，則需要綜合考慮管網(wǎng)運(yùn)行情況，利用其廢除施工停氣的同時(shí)加裝切斷閥門(見圖3)。

圖3 世紀(jì)大道向城路原水井

從圖3可以看出，這次需要廢除的水井，在計(jì)劃進(jìn)行停氣過程中發(fā)現(xiàn)：水井東側(cè)需要暫停11臺(tái)調(diào)壓器供應(yīng)，水井西側(cè)需要暫停12臺(tái)調(diào)壓器供應(yīng)，且這些調(diào)壓器大多數(shù)供應(yīng)的是商務(wù)樓，無法在發(fā)生泄漏時(shí)立即停氣。經(jīng)過統(tǒng)籌考慮，決定在該水井的位置上加裝了一座切斷閥門，以備今后管網(wǎng)運(yùn)行不時(shí)之需。在本次施工完成后的2017年度保高峰期間，該位置西側(cè)發(fā)生管道燃?xì)庑孤┦鹿?，急搶修中正好利用了此次加裝的切斷閥門，從而縮少了該區(qū)域的停氣范圍，同時(shí)也加快了搶修進(jìn)度。

2.2.2 閥門

閥門是管網(wǎng)中氣源的控制設(shè)備，通常處于全開或全閉狀態(tài)。此次結(jié)合管線圖檔進(jìn)行現(xiàn)場的排摸，尋找出遺失的閥門，并分析其在管路中的作用進(jìn)行分類處理：現(xiàn)有支管閥門，若處在正常使用狀態(tài)，應(yīng)檢查確認(rèn)其是否能夠保障正常運(yùn)行，如無法正常運(yùn)行，則需要更換；現(xiàn)有支管閥門后沒有接調(diào)壓器，且以后也不會(huì)接調(diào)壓器的，將支管閥門進(jìn)行廢除；如果是干管閥門，進(jìn)行啟閉試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)閥門無法正常運(yùn)行的，在現(xiàn)場停氣時(shí)，擴(kuò)大停氣范圍，將干管閥門進(jìn)行更換。

2.2.3 放散設(shè)施

閥門井內(nèi)的絕緣法蘭，是帶有放散裝置的，在管道進(jìn)行通氣時(shí)，需要借助放散裝置進(jìn)行管道的取樣。由于管道敷設(shè)的年限較早，在以前敷設(shè)時(shí)，絕緣法蘭的放散裝置都是由人工在施工現(xiàn)場自己加工的，隨意性很強(qiáng)，且大多沒加加強(qiáng)板，存在較大的安全隱患；放散球閥以前以鑄鐵為主，長時(shí)間在地下埋設(shè)后，由于其本身的脆性容易造成連接處斷裂。

根據(jù)停氣范圍內(nèi)涉及閥門的位置，優(yōu)先保證一處是帶放散的絕緣法蘭，其余地方安裝一體式絕緣法蘭，減少現(xiàn)場動(dòng)火施工，從而減少隱患點(diǎn)；需要加裝帶放散的絕緣法蘭時(shí)，在現(xiàn)場進(jìn)行法蘭片的焊接，焊接處進(jìn)行現(xiàn)場拍片，保證施工質(zhì)量。

2.2.4 補(bǔ)償器

補(bǔ)償器在地下管網(wǎng)中，主要針對(duì)的是鋼管，在常年的熱脹冷縮過程中，起到縱向補(bǔ)償作用。在現(xiàn)場隱患排摸過程中，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償器主要存在嚴(yán)重錯(cuò)位、補(bǔ)償器砂眼等問題.

補(bǔ)償器上有砂眼，管道壓力上升以后，容易造成泄漏事故，發(fā)現(xiàn)此類補(bǔ)償器，一律進(jìn)行更換；對(duì)于補(bǔ)償器錯(cuò)位的情況，則可將一側(cè)管道法蘭片廢除，焊接新的法蘭片，通過法蘭片來進(jìn)行角度的修正。如果發(fā)現(xiàn)管道已經(jīng)錯(cuò)位嚴(yán)重，則需要將閥門一側(cè)大約3 m距離內(nèi)的道路進(jìn)行開挖，通過短距離管道的重新敷設(shè)，釋放錯(cuò)位，從而保證補(bǔ)償器的正常使用。如在丁香路、迎春路段(圖4虛線圓處)，管道敷設(shè)時(shí)帶有弧度，經(jīng)過數(shù)十年運(yùn)行，已發(fā)生了較大的錯(cuò)位，從而造成了補(bǔ)償器的嚴(yán)重變形。在本次施工中，將閥門井的一側(cè)直至以北3 m距離內(nèi)的管線全部開挖出來，將管道割除，重新敷設(shè)新管道，以此來消除錯(cuò)位，這樣才能保證新安裝的補(bǔ)償器能夠起到管道的縱向補(bǔ)償作用。

圖 4 丁香路迎春路段燃?xì)夤艿雷呦?/p>

2.3 優(yōu)化管網(wǎng)

通過對(duì)管網(wǎng)供氣情況普查，了解支狀管網(wǎng)供氣情況，整理單氣源管網(wǎng)，考慮是否有條件進(jìn)行管道連通；了解管網(wǎng)因升壓切斷后的變換情況，進(jìn)行合理變化，保證末端供氣平衡(見圖5)。

圖5 錦繡路羅山路管線走向示意

經(jīng)過對(duì)管網(wǎng)的現(xiàn)場排摸，發(fā)現(xiàn)錦繡路管線為雙排管，口徑都為DN300，均與羅山路管線(DN300)相連接，管網(wǎng)壓力為0.1 MPa。此次管網(wǎng)升壓后，錦繡路管線壓力級(jí)制為0.4 MPa，而羅山路管線仍保持0.1 MPa，使得錦繡路近羅山路變成單氣源區(qū)域，高峰用氣時(shí)段可能會(huì)影響到附近的5臺(tái)調(diào)壓器。

經(jīng)協(xié)商后，采用在錦繡路羅山路口新排一根連通管，將錦繡路的雙排管合二為一的方案，保證南北兩側(cè)管線能夠相互供氣，避免末端單氣源供氣。

2.4 管網(wǎng)升壓

2.4.1 升壓區(qū)域供氣方案

此次升壓區(qū)域所屬的外高橋區(qū)域全部高中壓調(diào)壓站分布如圖6所示，出去單獨(dú)供氣的高中壓站，外高橋區(qū)域供氣的高中壓站共有8座。虛線框內(nèi)為此次升壓區(qū)域，有高中壓站G-1、G-2、G-3等3座，而G-4則在區(qū)域交界處，原供氣壓力為0.1 MPa。因此在管網(wǎng)升壓之前，還需要通過平衡該區(qū)域的供氣量合理確定高中壓G-4是否供應(yīng)升壓區(qū)域，即出口壓力是0.1 MPa還是0.4 MPa。

圖6 高中壓調(diào)壓站分布

在2017~2018年保高峰期間，實(shí)線供氣區(qū)域日用氣量最大值發(fā)生在2018年1月30日，達(dá)到了470958m3，當(dāng)日18:00時(shí)，小時(shí)用量達(dá)到了峰值，各高中壓調(diào)壓站的小時(shí)供氣量可見表2。

表2 高中壓調(diào)壓站高峰日(2018.01.30)18：00小時(shí)供應(yīng)量統(tǒng)計(jì)

從多年管網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得知，高中站G-4供氣量的60%供應(yīng)給擬升壓區(qū)域(虛線框內(nèi))，40%則供應(yīng)給虛線框外的區(qū)域，因此在用氣高峰日兩塊供氣區(qū)域的小時(shí)供氣量分別為50 647 m3和45119 m3。通過高中壓G-4供應(yīng)不同區(qū)域的方案比較(見表3)，可以得出：方案一升壓區(qū)域內(nèi)調(diào)壓站運(yùn)行負(fù)荷較低，而原0.1 MPa供氣區(qū)域則調(diào)壓站運(yùn)行負(fù)荷偏大；方案二中，兩塊區(qū)域內(nèi)調(diào)壓站運(yùn)行負(fù)荷比例相差不大，升壓區(qū)域略低，考慮到升壓區(qū)域升壓后管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行壓力會(huì)高于其他區(qū)域，總體上兩側(cè)平衡，最終選擇方案二，即G-4站不列入升壓范圍，仍供應(yīng)0.1 MPa區(qū)域。

表3 高中站G-4的供應(yīng)方案比較

2.4.2 升壓實(shí)施要點(diǎn)

(1)升壓過程中，需要對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行二階段的升壓，每次升壓后需要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行管網(wǎng)普查，一旦發(fā)現(xiàn)存在隱患點(diǎn)較多，無法滿足繼續(xù)升壓條件，需要對(duì)升壓區(qū)域進(jìn)行整體的降壓。需將原先0.1MPa與0.4 MPa的切斷盲板重新安裝，然后下調(diào)G-3的出口壓力，抽出羅山路沿線切斷盲板，逐步恢復(fù)原狀。若升壓過程順利實(shí)施，原先0.1 MPa區(qū)域與0.4 MPa區(qū)域之間隔斷的盲板也不建議全部抽除，暫時(shí)先抽除其中的兩塊聯(lián)通性較為重要的盲板(銀城中路、東昌路東西兩側(cè)雙排DN200管道)，這樣既保證了管網(wǎng)供氣，也保證了后續(xù)的應(yīng)急搶修。

(2)為了應(yīng)對(duì)升壓區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)供應(yīng)能力不足的情況，需要編制高中壓站G-4切換手冊(cè)。按照預(yù)定方案，G-4的供氣出口壓力為0.1 MPa，一旦出現(xiàn)升壓區(qū)域內(nèi)(即0.4 MPa供氣區(qū)域)3臺(tái)高中壓站無法滿足用戶用氣量需求時(shí)，需要以最快的速度將G-4的出口壓力由0.1 MPa上調(diào)至0.4 MPa。目前G-4的出口管路上已加裝兩座閥門，需要切換時(shí)，只需要抽出閥門內(nèi)的切斷盲板并上調(diào)G-4的出口壓力即可。

3 現(xiàn)有問題及解決方案

3.1 停氣協(xié)調(diào)

每一次施工，伴隨的是一次次停氣，如何在停氣過程中，讓停氣用戶滿意，又不延長施工進(jìn)度，這是一個(gè)矛盾。在經(jīng)過多次協(xié)調(diào)后，我們逐步摸索出一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)用戶需求，由營業(yè)所宣傳人員編制出每家人家的停氣時(shí)間，再根據(jù)停氣范圍內(nèi)的閥門位置，選擇合理的分段停氣時(shí)間。

如丁香路段施工時(shí)，由于此路段內(nèi)共需停調(diào)壓器9臺(tái)，其中政府部門3臺(tái)，停通氣時(shí)間16:30至次日04:00，酒店、餐飲4臺(tái)，停通氣時(shí)間21:00至次日06:00，商務(wù)樓2臺(tái)，停通氣時(shí)間20:00至次日05:00，在營業(yè)所人員排摸好相關(guān)停氣時(shí)間信息以后，交與施工負(fù)責(zé)人員，施工負(fù)責(zé)人員根據(jù)本次停氣范圍內(nèi)的閥門布置情況，將其中一座氣源閥門當(dāng)做分隔閥門，在閥門的西側(cè)主要分布的是政府部門，停氣時(shí)間安排在17:00開始，在次日04:00結(jié)束，在閥門的東側(cè)主要的是酒店與商務(wù)樓，停氣時(shí)間安排在21:00至次日05:00，通過分隔閥門的設(shè)置，既保證了用戶的需求，也保證了施工進(jìn)度。

3.2 活絡(luò)法蘭的使用

一般管道與附屬設(shè)施的連接均是通過兩片法蘭緊固后連接(圖7)，施工時(shí)全部采用現(xiàn)場焊接法蘭片，考慮到本次施工點(diǎn)較多，停氣時(shí)間較短，如此會(huì)影響施工進(jìn)度。因此考慮連接時(shí)在其中一側(cè)采用活絡(luò)的法蘭(圖8)，在停氣時(shí)間較為緊張時(shí)可以加快施工進(jìn)度。

圖7 原法蘭連接

圖8 活絡(luò)法蘭連接

從實(shí)際施工情況來看，采用活絡(luò)法蘭比采用原先焊接法蘭減少了現(xiàn)場施焊的工作量，但活絡(luò)法蘭會(huì)使得密封面的連接有偏差，無法達(dá)到完全密封，尤其在螺栓緊固過程中，由于是人工操作，容易造成受力不均，致使活絡(luò)法蘭與其他側(cè)的法蘭不在同一平面，造成泄漏風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有的工藝還無法完全運(yùn)用好活絡(luò)法蘭，希望待工藝改善后活絡(luò)法蘭能慢慢運(yùn)用到施工中。

4 結(jié)語

升壓工作中隱患排查整治階段，針對(duì)排查的水井、閥門、放散設(shè)施、補(bǔ)償器的對(duì)策，已在具體實(shí)施過程中采納；管網(wǎng)的優(yōu)化還在逐一解決的過程中；停氣協(xié)商根據(jù)個(gè)性化制定已經(jīng)獲得了一定的改善；升壓工作的各種操作手冊(cè)編制工作也在推進(jìn)中。為了保證升壓后該區(qū)域管網(wǎng)安全可靠地供氣，各高中站出口壓力的平衡和確定還需要在實(shí)際運(yùn)行過程中進(jìn)行調(diào)試。

Practice of Boosting Natural Gas Network in Key Areas

Shanghai Pudong Gas Business Co., Ltd Tang Xiaojie

In some key areas of natural gas development and upgrading, underground pipeline network lacks the possibility of large-scale relocation, and rising regional operating pressure is a solution. This paper introduces in detail the key points and possible problems in various stages of the project, including on-site situation arrangement, renovation and construction, and network optimization. Also, it gives corresponding solutions, which will be useful for similar projects in the future.

boosting of gas pipeline, hidden trouble investigation, optimization of gas network