翟夢(mèng)嫻

摘要：基于動(dòng)力分布式技術(shù)，與燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)相結(jié)合，對(duì)兩者進(jìn)行了介紹，根據(jù)其特點(diǎn)提出了動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)，并對(duì)動(dòng)力分布式技術(shù)在燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的應(yīng)用做了可行性分析。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力分布式技術(shù)；燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)；調(diào)壓設(shè)備

中圖分類號(hào)：TU996

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）18017803

1引言

21世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的加快，促進(jìn)了我國能源事業(yè)的不斷發(fā)展壯大。城市燃?xì)馐浅鞘械闹匾茉粗?，?jīng)過全行業(yè)的努力，截至2014年底，我國城市燃?xì)夤饪偭窟_(dá)到1254億m3，其中，天然氣為1057億m3，占供氣總量的84%，天然氣逐漸成為主導(dǎo)氣源。我國城市燃?xì)庑袠I(yè)處于快速成長(zhǎng)期，形成了以五大跨區(qū)經(jīng)營的燃?xì)夤緸橹鲗?dǎo)市場(chǎng)格局，天然氣成為燃?xì)庑袠I(yè)里的主導(dǎo)能源＼[1＼]。針對(duì)調(diào)壓設(shè)備耗能、達(dá)不到資用壓頭，通過相關(guān)學(xué)者的不斷鉆研和研究，一些新型節(jié)能措施和系統(tǒng)方案也油然而生。

其中，動(dòng)力分布式技術(shù)因其顯著的節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和低碳的優(yōu)勢(shì)在我國廣泛推廣，進(jìn)入逐步應(yīng)用狀態(tài)。本文結(jié)合動(dòng)力分布式技術(shù)和燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)特性提出動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)理念，希望能為我國能源行業(yè)的低炭環(huán)保出一份力。

2動(dòng)力分布式技術(shù)

2.1動(dòng)力分布式系統(tǒng)的定義

動(dòng)力分布式技術(shù)是指在輸配系統(tǒng)中，用戶處分別設(shè)置與用氣設(shè)備相串聯(lián)的用戶二級(jí)調(diào)壓器的系統(tǒng)被稱為動(dòng)力分布式輸配系統(tǒng)，為了保證下游用氣量的不間斷和降低水力失調(diào)、水力耦合發(fā)生概率，氣源處，用戶處均采用一用一備并聯(lián)監(jiān)控調(diào)壓工作方式。

2.2動(dòng)力分布式系統(tǒng)的原理

傳統(tǒng)系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備安裝在近用戶端，為整個(gè)系統(tǒng)流動(dòng)提供了動(dòng)力。隨著時(shí)代的變遷，社會(huì)的發(fā)展，城市供氣規(guī)模越來越大，長(zhǎng)輸管線閥門節(jié)流能耗逐步增大，為達(dá)到節(jié)能目的降低這部分能耗，越來越多的專家學(xué)者們致力于對(duì)動(dòng)力分布式系統(tǒng)的研究。動(dòng)力分布式系統(tǒng)是將整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力裝置分別設(shè)置于氣源處和近用戶處，兩部分循環(huán)動(dòng)力串聯(lián)運(yùn)行，使得兩方共同承擔(dān)系統(tǒng)壓力＼[2＼]。

2.3動(dòng)力分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

動(dòng)力分布式理念是國家鼓勵(lì)的節(jié)能改造項(xiàng)目之一，并且具有很高的示范和應(yīng)用價(jià)值，符合《中華人民共和國節(jié)能法》和“十三五”等重點(diǎn)節(jié)能工程項(xiàng)目的精神，對(duì)于推進(jìn)我國建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)起到了積極的促進(jìn)作用，其優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）顯著的節(jié)能性。由于動(dòng)力分布式系統(tǒng)將集中的動(dòng)力由主調(diào)壓器和多個(gè)分調(diào)壓器共同承擔(dān)，氣源處、用戶處均采用一用一備并聯(lián)監(jiān)控調(diào)壓工作方式，管網(wǎng)提供的能量正好滿足用戶需求，減少了系統(tǒng)的無效能耗，尤其在非滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，節(jié)能優(yōu)勢(shì)更顯著。

（2）精確地按需供應(yīng)。動(dòng)力分布式系統(tǒng)是在用戶處設(shè)置了用戶分循環(huán)調(diào)壓器并采用一用一備并聯(lián)監(jiān)控調(diào)壓工作方式，取代了傳統(tǒng)系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥，系統(tǒng)根據(jù)用戶用氣需求、室外氣溫變化等通過變頻控制設(shè)備來調(diào)節(jié)調(diào)壓器的運(yùn)行。以改變流量，使用戶實(shí)現(xiàn)按需供氣，從而達(dá)到節(jié)能，便于運(yùn)行調(diào)節(jié)的目的。

（3）提高遠(yuǎn)端用戶的供氣質(zhì)量。傳統(tǒng)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)隨著供氣半徑的增大，輸送管道長(zhǎng)，阻力大，流速降低，會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)端用戶流量不足的情況而造成氣量損失，最為明顯的現(xiàn)象就是用氣設(shè)備無法點(diǎn)燃。然而在動(dòng)力分布式系統(tǒng)中，調(diào)壓器以接力的形式來輸送動(dòng)力，克服管道的阻力，加快流量的輸送，減少了氣量損失。

（4）經(jīng)濟(jì)效益好。動(dòng)力分布式系統(tǒng)運(yùn)行較靈活，從一定程度上避免了由于局部加壓而將整個(gè)管網(wǎng)的流量及壓力增大。從而降低輸配能耗和運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（5）系統(tǒng)穩(wěn)定性高。傳統(tǒng)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)減少用戶側(cè)氣量，氣壓增加效率降低，調(diào)壓器的工作點(diǎn)的偏移會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，管網(wǎng)總氣量變化導(dǎo)致用戶側(cè)氣量發(fā)生劇烈變化，易發(fā)生水力耦合、水力失調(diào)。而動(dòng)力分布式系統(tǒng)采用零壓差點(diǎn)調(diào)節(jié)，能有效改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（6）增強(qiáng)了管網(wǎng)運(yùn)行的安全性。動(dòng)力分布式系統(tǒng)的主循環(huán)調(diào)壓器只承擔(dān)氣源內(nèi)部到零壓差點(diǎn)之前的循環(huán)動(dòng)力，主循環(huán)調(diào)壓器的壓力降低，從而降低了氣源管道所承擔(dān)的壓力，提高了其運(yùn)行的安全性。

3燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)

3.1燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的供需平衡

由于城市燃?xì)庀到y(tǒng)較為復(fù)雜，受到用戶使用時(shí)間、頻率等因素限制，其特殊性決定了需用工況的不均勻性。但是，一般情況下，燃?xì)鈿庠吹墓?yīng)量是均勻的，不可能完全依據(jù)需用工況而發(fā)生調(diào)整。為了解決均勻供氣和不均勻耗氣之間的矛盾，達(dá)到按需供氣，保證各類燃?xì)庥脩粲凶銐蛄髁亢驼毫?，必須采取合適的方法使燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)供需平衡。

3.1.1調(diào)整氣源的生產(chǎn)能力和引入機(jī)動(dòng)氣源

通過調(diào)整氣源的生產(chǎn)能力和引入機(jī)動(dòng)氣源，須將氣源運(yùn)轉(zhuǎn)能力、停止和調(diào)整難易程度、氣源生產(chǎn)能力負(fù)荷變化的可能性和變化幅度考慮其中。同時(shí)，應(yīng)將供氣的安全可靠和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性加入研究之內(nèi)。

3.1.2發(fā)揮調(diào)度和設(shè)置緩沖用戶

城市燃?xì)夤?yīng)的緩沖用戶可以是一些大型的工業(yè)企業(yè)、鍋爐房等。用氣低峰時(shí)，把余氣供給它們利用，而高峰時(shí)，改燒固體燃料或液體燃料作為這些緩沖用戶的主要依靠體。用此方法平衡季節(jié)不均勻用氣及一部分日不均勻用氣。

除此之外，還可以采納計(jì)劃調(diào)配用氣的方法。根據(jù)掌握的工業(yè)企業(yè)、居民用戶以及公共建筑的用氣情況，來制定調(diào)度計(jì)劃，通過調(diào)度計(jì)劃來調(diào)整供氣量＼[3＼]。

3.1.3利用儲(chǔ)氣設(shè)施

針對(duì)用氣高峰期，常常出現(xiàn)供不應(yīng)求，可利用儲(chǔ)氣設(shè)施增加輸配氣量。針對(duì)用氣低谷期，常常出現(xiàn)供大于求，可通過利用儲(chǔ)氣設(shè)施增加儲(chǔ)氣氣量。

3.2燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的壓力分類

燃?xì)夤艿乐砸鶕?jù)輸氣壓力來分級(jí)，主要原因如下：

與其他流體管道相比，燃?xì)庖兹家妆奶厥庑詻Q定了管道的氣密性有特別嚴(yán)格的要求；endprint

漏氣可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒甚至更為嚴(yán)重事故；

管道接頭脫開或管道本身出現(xiàn)裂縫的可能性和危險(xiǎn)性隨著燃?xì)夤艿乐械膲毫ι叨黾樱?/p>

當(dāng)管道內(nèi)燃?xì)獾膲毫Σ煌瑫r(shí)，管道材質(zhì)、安裝質(zhì)量、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行管理的要求也隨之變化。

3.3燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的水力工況

相比于液態(tài)流體輸配管網(wǎng)，燃由于燃?xì)饨橘|(zhì)密度低，輸配管道為壓力管道，其特殊性決定了其水力特性。動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)水力計(jì)算與傳統(tǒng)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)水力計(jì)算區(qū)別如表1。

4動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)

4.1動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)理念

社會(huì)經(jīng)濟(jì)依賴能源發(fā)展，同時(shí)能源也是制約社會(huì)發(fā)展的主要因素之一。近期，我國能源生產(chǎn)總量和能源消費(fèi)總量同比呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)的趨勢(shì)，然而能源消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于能源生產(chǎn)，而導(dǎo)致我國能源結(jié)構(gòu)形勢(shì)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而燃?xì)馐遣豢稍偕茉?，因此?duì)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)或改善是必要的。目前我國城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)缺乏分布式動(dòng)力輸配系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)按需供氣，導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加，不利于節(jié)能減排。下面對(duì)這種系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

4.2動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)

動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)可以理解為將動(dòng)力分布式技術(shù)和燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)相互結(jié)合起來，可理解為將動(dòng)力分布式技術(shù)應(yīng)用在燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中。因此，動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)可以看作是由兩個(gè)重要部分組成，二者缺一不可。基于燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的幾種主要應(yīng)用形式，可將動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)分為一次網(wǎng)系統(tǒng)和二次網(wǎng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中調(diào)壓器選擇是根據(jù)最不利環(huán)路的末端用戶壓力來確定的，需要且僅需要滿足最不利環(huán)路的壓力降，其他支路如存在壓力富裕則通常采用增加閥門阻力的方式來消耗，最常見方法就是通過閥門節(jié)流來調(diào)節(jié)，以達(dá)到目的。在傳統(tǒng)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中，由于一次管網(wǎng)輸送距離遠(yuǎn)，在末端缺乏有力的調(diào)節(jié)手段，極易出現(xiàn)近端用戶流量過大，遠(yuǎn)端用戶流量不足＼[4＼]。通常調(diào)壓設(shè)備采用集中控制方式，極易出現(xiàn)各用戶氣量壓力不均衡，且不論用戶是否需要節(jié)流控制，調(diào)壓設(shè)備只要開啟，每個(gè)支路用戶就會(huì)有滿管流燃?xì)鉀_入，這就造成能量不必要的浪費(fèi)。

傳統(tǒng)的燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)普遍存在“大馬拉小車”問題。為了保證按需供氣和減少能量損失，引入動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)。此系統(tǒng)以調(diào)壓器代替閥門，通過主調(diào)壓器和支路的二次調(diào)壓器來克服系統(tǒng)總阻力，這種系統(tǒng)不僅使動(dòng)力分布式系統(tǒng)的能耗降低且可調(diào)性好＼[5＼]。主調(diào)壓器只承擔(dān)氣源到零壓差點(diǎn)之間的動(dòng)力。二次調(diào)壓設(shè)備僅用來克服各個(gè)支路的能量損失。需要注意的是主調(diào)壓設(shè)備和二次調(diào)壓設(shè)備均采用變頻控制的形式。圖1為動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)示意圖。

4.3動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)優(yōu)勢(shì)

（1）節(jié)能效益更為顯著。節(jié)能、低炭和環(huán)保主要可以體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①各類調(diào)壓設(shè)備機(jī)組節(jié)能。與傳統(tǒng)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)相比由于調(diào)壓設(shè)備只承擔(dān)管網(wǎng)系統(tǒng)中部分能耗，所以節(jié)能效果很顯著。②由于動(dòng)力分布式系統(tǒng)將集中的動(dòng)力由主調(diào)壓設(shè)備和多個(gè)分調(diào)壓設(shè)備共同承擔(dān)，調(diào)壓設(shè)備采用變頻控制，管網(wǎng)提供的能量正好滿足用戶需求，減少了系統(tǒng)的無效能耗，尤其在非滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，節(jié)能優(yōu)勢(shì)更顯著。

（2）精確地按需供氣。動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)在用戶處分別設(shè)置用戶調(diào)壓設(shè)備和二次調(diào)壓設(shè)備并全部采用變頻控制，取代了傳統(tǒng)系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥控制，系統(tǒng)根據(jù)室外氣溫變化或用戶需求等通過變頻控制來調(diào)節(jié)調(diào)壓設(shè)備的運(yùn)行，以改變氣量，使用戶實(shí)現(xiàn)按需供氣，從而達(dá)到節(jié)能，便于運(yùn)行調(diào)節(jié)的目的。

（3）保護(hù)調(diào)壓設(shè)備。動(dòng)力分布式燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的主調(diào)壓設(shè)備只承擔(dān)氣源內(nèi)部到零壓差點(diǎn)之前的循環(huán)動(dòng)力，主調(diào)壓設(shè)備的壓力降低，從而大幅度地降低了氣源設(shè)備所承擔(dān)的壓力。

5結(jié)語

本文基于對(duì)動(dòng)力分布式技術(shù)，結(jié)合燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了描述討論。提出了動(dòng)力分布式技術(shù)新的應(yīng)用形式——?jiǎng)恿Ψ植际饺細(xì)廨斉湎到y(tǒng)，希望此系統(tǒng)的提出能夠?yàn)樯鐣?huì)提供高效的服務(wù)。

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Discussion on Application of Power Distribution Technology in Gas Transmission and Distribution System

Zhai Mengxian

（Xian Design and Research Institute of Non-ferrous Metallurgy， Xian 710001， China）

Abstract： The paper introduced the power distributed technology and gas transmission system. According to characteristics， it put forward power distributed gas transmission system. It also analyzed the power distributed technology and gas transmission system.

Key words： power distributed technology； gas transmission system； pressure regulating equipmentendprint