天然气长输管线设计方案篇1
摘要：根据市场需要对天然气进行长距离运输需要进行管线的设计，长输管道的设计过程需要考虑气田的生产能力以及用户的用气性质，以及天然气的价格等多种因素，因此对长输管线的设计方案进行优选十分必要。本文简要对天然气的长输管线设计方案的优选方法进行了研究，主要考虑方案的经济性以及适用性。
关键词：天然气运输；长输管线设计；方案优选；经济性
天然气的长距离运输是天然气从气田开发，到用户使用之间的重要环节，连接着众多的城市居民以及工业用户，线路的输送稳定性将影响到国家的能源利用效率，造成巨大的经济损失。长线的输送方案的设计之初，就应该考虑到天然气输送过程中容易出现的问题，并根据经济性的原则对输送方案进行优选，既要考虑输送过程中的经济效益，同时也要保证长输线路的稳定运行。
1天然气长线输送过程中容易出现的问题
在巨大的市场需求的拉动下，国内的天然气长输管线的建设进入高峰期，跨区域的输送管网逐步建立，天然气输送管道作为重要的基础公共设施，其运行过程中的安全性和稳定性将直接影响国家的能源安全，甚至关系到社会的稳定性，加之天然气运输管道相比于原油运输管道，其内输送的气体具有较大的毒性，更有易燃易爆的特点，一旦发生泄漏将对管线周围的环境和居民造成极大的影响，所造成的能源浪费和财产损失都不可估量。目前我国的天然气输送管道大多数服役时间较长，存在比较严重的线路老化现象，容易发生穿孔以及开裂的现象；运输管线附近的环境有较大的变化，环境中存在的安全隐患也威胁着管线的运输状况；输气管线在建成以后，需要进行定期的维护，一些设计方案不够合理的长输线路维护成本较大，影响了天然气跨区域运输的经济效益，不但造成资源的浪费，也无法收回初期进行管道铺设所进行的投资。因此，就应对天然气长输管线的设计方案进行优化，进而解决上述问题。
2对天然气长输管线设计方案进行优选的主要参考标准
在我国经济水平不断提升的大形势下，国内的工业生产以及居民生活对能源的需求逐年增大，客观上带动了天然气长线运输行业的快速发展。在进行长距离天然气输送管道的设计时，需要考虑市场的承受能力，预测整个市场中近期以及远期的天然气需求，确定合理的输送线路；根据用户的承受能力及使用负荷，尽可能降低管道的维护费用，减轻用户的使用负担，保障整个输送线路输气过程的经济性。对长输管线进行优选的主要标准是经济适用性，对输送的目的地以及输送线路的设计合理性进行考察，根据输送线路周边近年的经济发展情况预测天然气的使用需求，考察天然气运输的潜在经济效益，并对各类使用用户的负荷特性进行分析，保证输气线路建成以后的运行效益。天然气的运输过程对天然气的使用价格有比较大的影响，从经济学原理的需求关系上分析，管输的价格和管道设计之间有比较直接的关系，而供应价格又将直接影响市场对天然气的需求量，因此以经济性对输送管线的合理性进行分析符合天然气经营的实际要求。天然气长线输送的线路在运营过程中容易引发一定的环境风险，无论是管道泄漏、火灾以及气体爆炸现象，都会对沿线的站场内外的环境造成影响，事故不仅造成的直接的社会财产损失，对周边的环境质量也会有长期的影响，因此在优选设计方案时，需要将调查内容中发生的事故进行静态分析或者趋势分析，考虑设计方案的事故概率。
3优选天然气长输管线的方法研究
建立优选模型的目的是选择出经济适用的的长输管线设计方案，所选择的方案应该线路准确，具有可靠的稳定性能，与实际的敷设计划相符合，要想建立这样的优选模型，需要对设计方案进行分层评价。其中第一层为管线设计的目标的合理性，这个层次的标准要符合管线设计的经济性标准，以更好地实现长输管线的运营效益；第二层为相关的技术标准的要求，包括管线敷设过程中的相关参数的合理性，需要技术人员按照敷设经验对设计参数进行研究，考察方案的参数设计是否符合技术指标的要求，包括管线所选择的输送管径，输送压力等，以及各站之间的压力指数，压缩机台数等技术指标，整个评价方案要建立全面合理的评价标准；第三层为设计指标的要求，包括管线运营过程中经济指标的要求，以及线路周围的环境对输送过程的影响，结合实际的运营资料以类比以及趋势图分析事故的发生率；第四层为长输线路设计方案发生运行故障的维护方案，即相关的应急方案以及备用方案的合理性，考察整个线路的维护费用以及安全使用年限等因素，详见图1。根据以上层次标准的要求，需要确定层次分析过程的主观权重系数以及客观权重系数，权重洗漱的确定由决策者建立长输线路的目标制定，采用标度的方法将客观要求处理成数据化的标准，以模糊层次和精确层次相结合的方法体现出数据标准对方案的筛选性；客观权重系数的确定以熵权系数为主要标准，衡量整个运输系统在没有外界影响的情况下所受到的客观影响，仍然以数据的方式对方案的可行性进行评估。建立评价标准之后可以将已经制定的设计方案分组，按照四层评价标准进行分层筛选，经过筛选之后的设计方案的优点和缺点都十分明显，增加了选择方案时的针对性，可以选择符合实际天然气输送工程的设计方案进行敷设工作。如在进行第四层的筛选时，按照目前国内天然气长输管线的运行数据，考察各种输送标准下输气线路发生故障的概率以及年度维护费用，将需要进行筛选的方案代入对应的数据区间，即可大概分析出该方案的故障率以及维护费用。
4长输管线优化设计方案实例
假设某天然气输送管道长880km，其任务输气量为9×108m3/a，气田供气压力为5.88MPa，全线总压力不小于0.98MPa，天然气密度为0.6，试对其进行优化方案设计。首先计算其主观权系数，建立长输管线设计方案的层次图，进而根据公式计算权重结果。公式为：其中0≤λi≤1，ni=1Σλi=1，给定10种优选方案供以选择，详见表1。虽然设计选取了不同的优选方案，但是对比分析发现，方案2，3，8都与AHP法相关联，被确定为最优设计方案。另外，不同的优选法使用了不同的标准，产生了优劣的方案，决策者们应根据工程实际情况选取适合的方案进行施工。
5结语
天然气的管道建设是国家基础建设项目的工作重点之一，长输管线设计的合理性将直接影响到输送线路周边的环境，线路运行过程中的维护成本及天然气入户后的价格等，因此按照经济性的原则对设计方案进行优选十分必要。
作者：宋保辉 单位：华润燃气（郑州）市政设计研究院有限公司
天然气长输管线设计方案篇2
1综合评价系统在天然气长输管线设计方案的选择中的应用
在天然气输送工程中,天然气长输管线的设计方案越来越多,而在多种设计方案中,如何选择科学、合理的管线设计方案,对于天然气的长距离输送至关重要。我们在总结各天然气系统对于长输管线设计方案的优选方法中,经过多种研究实践的结果表明,应用于对天然气长输管线设计方案的综合评价系统能够优选出既能满足天然气工程技术的工艺要求,又经济合理的长输管线设计最佳方案,可以说非常实用。这种输气管道设计方案的综合评价系统,结合层次分析法(即AHP)的研究成果,解决了模糊综合评价中工艺参数和经济指标的权重取值问题,有效地改进了模糊综合评价法,然后在综合研究现有评价方法的基础上,提出适用于天然气长输管线多种设计方案综合评价的效用函数法和密切值法,并成功引人最大兼容概念对评价方法进行综合评判,并采用最大兼容度模型来得到兼容多种评价方法的排序结果,然后评选出最终的、科学的输气管线的设计方案。
2建立长输管线设计方案优选模型并运用综合评价系统对其进行模糊评价
长输管线设计方案优选模型表示为:长输管线最优设计方案属于目标层,管道工艺参数和管道经济参数属于参数层,管道工艺参数中的各指标包括压缩机站的数量、管径大小、输送压力、首站压比、中间站压比等;管道经济参数中的的各指标包括管道建设费、建站费、运行费、折合费等。在对长输管线设计方案的最优选择中,需要对管道的工艺参数和经济参数分别对应的各自的指标进行权重分析,而经济指标和工艺参数的重要程度本身就是一个模糊的概念,加上各指标之间的相互作用关系较复杂,所以采用模糊综合评价对长输管线指标进行权重分析,在一定程度上能够解决其中的权重取值问题。现对各参数及指标进行权重分析如下:
2.1管道设计参数和其下的指标权重分析
在天然气长输管道的施工建设过程中,管道和压缩机站的投资在整个工程建设中所占的份额较大,所以相对于其他参数指标,管道和压缩机站的数量非常重要。管道直径决定了管道投资的大小,而压缩机站的数量会对工程建设的影响很大而且直接决定了管道建成后的运行费用。
2.2经济技术参数和其下的指标的权重分析
总折算费相对于其他经济参数指标来说所占的比例较多,直接影响了管线建设的投资力度,所以需要对总折算费进行全面的分析评价。
2.3按照层次分析法构建的权重矩阵选出最优设计方案
在实际的管线工程建设中,按照层次分析法中的步骤构建各目标层和其下的各项指标的权重矩阵,然后得出目标层“最优设计方案的确定”和指标层的权重,然后得出模糊综合评价的从优隶属度计算公式,(注:这里不再介绍具体计算公式,详见相关专业资料)最终根据所得的隶属度值得出管线设计的最优方案。
3将效用函数法和密切值法用于长输管线设计方案的选择
3.1效用函数法用于天然气长偷管线设计方案的选择
效用函数法的概念是将目标值转换为效用值之后再进行加权,然后构成一个新的综合的单目标函数,直接利用效用函数来获取目标的等价效用值的方法。效用函数法类似于线性加权法,不同之处在于效用函数法不直接对目标进行加权。对天然气长输管线设计方案评价的各项指标为:工艺参数指标包括压缩机站的数量、管径大小、输送压力、首站压比、中间站压比,经济参数指标包括管道投资费、建站投资费、运行费、年折合费等。将各指标进行无量纲化处理,并综合工程的实际情况,经过公示计算表明:工艺参数指标在管道强度约束、水力约束满足的条件下,输送压力是越高越好,其他工艺参数的指标则是越小越好。在效用函数中效用函数值越大,设计方案越优。(注:本文中不再对效用函数法的公示计算方法进行详述,具体参见相关专业资料,以下同)
3.2密切值法对于天然气长偷管线设计方案的选择
密切值法的基本思路是:先找出关于方案决策的“最优点”和“最劣点”,然后找出尽可能接近“最优点”而远离“最劣点”的决策点,即所求的最优方案。密切值法的指标体系与效用函数法的指标体系在管道设计方案的选择中的应用相同,不同的是在密切值的定义下,密切值越小,设计方案越佳。
4将兼容度法用于长输管线设计方案的选择
对于某个评价方案的兼容度是指该评价方案与其他评价方案的等级相关系数的加权平均值。兼容度法的应用方法是:先对天然气长输管线各种设计方案的工艺参数、经济参数的计算方案采用单一评价方法进行评价,得到多个排序结果,再引人兼容度概念对各评价方法进行综合评价,根据所得的兼容度值,并采用最大兼容度评价模型计算,得到最终的兼容多种评价方法的最佳天然气长输管线设计方案的排序结果。
5结论
本文介绍的用于选择天然气长输管线设计方案的综合评价系统,包括了模糊评价法、效用函数法和密切值法、兼容度法等。经过天然气长输管道建设的实践经验表明,对于最佳设计方案的选择只用单一的评价比较法进行评价的效果并不太理想,而采用多种评价方法进行综合比较分析才能真正选择出适合工程实际的长输管线设计方案,所以天然气的综合评价系统在对长输管线的设计方案的选择中具有很好的实用效果。事实证明,在天然气的长距离输送事业中,对长输管线的设计方案的选择势在必行,而在各种各样的设计方案中,选出最佳的设计方案使管道施工具经济又可靠,并在天然气的运输中具有很重要的作用。
作者：李民民 单位：西安长庆科技工程有限责任公司
天然气长输管线设计方案篇3
随着我国社会主义建设进程的不断深入，天然气受到了各个领域的大力推广，长距离输送工程的重要性越来越明显。长输管道工程具有极为鲜明的特点，例如，风险性较大、资金成本较大以及技术含量较大等，在建设过程中，需要大范围敷设管道，要想确保长输管道在作业过程中具有良好的输送效率与质量，设计方案的选择极为重要。
1优选设计方案的标准规范
1.1市场承受力
随着我国社会经济化建设的快速发展，我国经济水平取得了大幅度上升，人们的生活与生产活动对能源提出了更高的需求，市场需求量不断扩大，对天然气长线运输行业的发展有很大的推动作用。相关人员在设计天然气长距离输送管道时，需要对我国能源市场承受力进行有效调查，准确掌握市场需求量，然后依次为参考，对输送线路进行合理设计，除此之外，还要对居民的使用负荷进行深入了解，确保管道维护费用在居民承受范围内，降低居民使用负荷，确保长输管道具有良好的经济性。
1.2经济适用性
经济适用性是长输管线优选的最重要标准。相关人员要对天然气输送目的地进行详细考察，深入了解周边地区的经济发展情况，并对天然气需求量进行合理预测，确保设计方案具有良好的可行性与合理性；基于科学理论的指导下，评估天然气运输的经济效益，并具体分析居民在天然气方面的使用负荷，促使天然气运输作业过程中，可以取得良好的使用效益。天然气的输送工程直接影响着其使用价格，以经济需求为视角，对这种关系进行分析可知，管道设计直接决定输送价格，输送价格是市场需求量的主导因素，因此，将经济适用性作为管线优选标准，符合天然气在实际经营过程中的具体要求。
1.3作业安全性
对天然气进行长输管道运送，存在着极大的环境风险，例如，气体爆炸、火灾以及管道泄漏等，不仅会对管道输送工程的内外环境造成极大的破坏，降低环境质量，损害社会公共财产，还会对居民的生命健康造成巨大的威胁。因此，在对长输管线的设计方案进行优选时，相关人员需要对长输管线的运行潜在事故进行有效调查，并对其进行合理分析，例如，趋势分析、静态分析，确保设计方案具有良好的质量以及较高的可行性，从而有效提高长输管线的安全性能，降低事故发生率。
2天然气长输管线设计方案优选方法研究
2.1构建优选模型
构建优选模型，可以帮助相关人员对长输管线的设计方案进行准确选择，确保设计方案具有良好的经济适用性与稳定性，符合实际工程对敷设的需求。不过，要想构建优选模型，必须以分层的方式对设计方案进行评价。一是管线设计合理性，此层次主要是对设计方案的经济性能进行评价，确保长输管线具有良好的运营效益；二是技术标准，例如敷设参数的合理性，相关人员要基于敷设经验的指导下，深入研究设计参数，确保其与技术要求指标相符，技术评价方案要参考各个相关参数，如压缩机台数、站压力指数、输送压力以及输送管径等，对评价标准进行全面且合理规范；三是设计指标要求，主要包括两个方面，分别是经济指标、周边环境，结合长输管线的实际运行情况，通过趋势分析以及类比分析的方法对事故发生概率进行有效预测；四是故障维护方案，对长输管线的备用方案以及应急方案进行有效监测，确保这两个方案具有一定的科学性、合理性以及可靠性，并对长输管线的使用年限以及维护费用进行有效考察。
2.2规范权重系数
分层对设计方案进行分析的同时，还要对权重系数进行有效明确。权重系数主要取决于长输线路的建立目标，通过标度法对客观要求进行处理，使其呈现数据化；对精确层次、模糊层次进行有机结合，通过此种方法可以将数据标准的方案筛选功能全面体现。权重系数可以分为两个部分，一个是主观权重系数，另一个是客观权重系数，而熵权系数是客观系数的主要参考标准；要想对运输系统在外界零干扰下遭遇的客观影响因素进行衡量，必须以数据标准评估设计方案，确保设计方案具有可行性。
2.3分层筛选
对评价标准进行明确规范后，要对设计方案进行分组处理，参考四层评价标准对设计方案进行筛选，以这种方式进行筛选，可以帮助相关人员准确把握方案的优缺点，有利于方案形成良好的针对性，确保方案符合实际敷设需求。例如，在筛选第四层过程中，相关人员应该参考我国长输管线在现阶段运营的标准数据，对符合运输标准的管路进行调查，调查内容包括维护费用、事故发生概率等，最后在筛选方案中代入相应数据，可以对设计管道的维护费用以及事故发生概率进行有效分析。
3结语
本文针对天然气长输管线设计方案的优选提出了相关标准规范，并对优选方法进行了具体分析，以期可以从根本上提高我国天然气长输管线的合理性、有效性以及可行性，提高我国能源使用效率，推动我国社会效益。
参考文献：
[1]刘武.基于层次分析法的天然气长输管道设计方案优选[J].石油规划设计，2002(03).
作者：谭春桃 单位：四川省机械研究设计院
