提高燃气工程设计质量确保安全可靠供气.doc

工程设计是工程建设的灵魂，设计质量的优劣直接影响到工程建设的质量。把好设计质量关是从源头杜绝工程质量事故的关键。
　　"十五"期间是我国城市燃气行业的大发展时期，在天然气西气东输、俄气南送和引进液化天然气呼声中，燃气工程设计将迎来新的高潮，为提高燃气工程设计质量，各燃气工程设计单位在"十五"时期需要制定出相应的规划目标。它涉及技术进步、自身建设、质量受控等内容。
　　1　加强技术创新，健全技术进步体制
　　设计单位必须把科技进步放在首位，技术领先是设计单位赖以生存的条件。由于近几年来燃气市场激烈竞争，很多设计院都忽视了科技研究，技术进步速度在减缓。科技进步机制不健全。"十五"期间应从两方面予以考虑，一是要加强燃气科技人才资源的开发利用，要对人才队伍的结构有合理的规划，注重学科带头人的培养和利用。二是要加强与科研机构，大专院校及燃气公司的深层次合作，保持技术创新能力，一方面要把先进技术转化到设计项目中，另一方面把开发的专长技术要转化成产品向社会推广。
　　2　抓好信息化基础建设，提高计算机集成系统应用水平
　　在"十五"期间，各燃气设计单位必须提高计算机应用水平，实现可持续发展，提高计算机集成系统应用水平以适应信息时代，知识经济的发展。在2005年前建成以网络为支撑，专业CAD技术应用为基础，工程信息管理为核心，工程项目为主线，使设计与管理初步实现一体化的集成应用系统。甲级设计院要达到国际接轨型或国内先进型水平，乙级设计院要达到国内先进型或发展提高水平。
　　3　建立有效的质量体系，使工程设计质量处于受控状态
　　工程设计质量受控主要包括下列环节：
　　3.1　做好设计策划，使设计有良好开端对于每项燃气工程设计均应编制计划，应委派具有相应资格的人员担任项目负责人和专业负责人，并配备充分的资源。
　　3.2　保证接口畅通，提高设计的整体质量
　　燃气工程设计，特别是大型燃气工程，技术复杂，专业众多，组织和技术接口纵横交错，在整个设计过程中，与设计有关的各种信息的传递直接影响设计质量和设计输出，因此，不同部门之间在组织和技术接口的控制就显得十分重要。
　　3.3　形成设计输入文件，对要求的适宜性进行评审
　　设计输入的要求是设计方确定与产品有关的输入要求，包括适用的法令和法规要求，需要形成文件，并评审其是否适应。对不完善的、含糊的或矛盾的要求，应会同业主方一起解决。
　　3.4　对照设计输入，进行设计输出评审设计输入应形成文件，设计输出应满足设计输入的要求，设计输出文件必须进行校审和评审。目前出现问题较多的是校审还不够认真，质量记录必须具有客观性和可追溯性。对校审必须实行闭环控制。
　　3.5　组织设计评审，评价其能否满足质量要求
　　设计项目在预可行性研究、可行性研究、初步设计阶段均应采用设计评审，设计评审方式一般是召开设计评审会，它在很大程度上体现一个设计院的技术实力和技术水平。施工图文件评审采用逐级校审的评审。
　　3.6　做好设计更改，确保消除新的质量问题
　　所有的设计更改和修改在实施之前都应由设计人员加以确定，形成文件，对更改后的通知单或设计文件，应按原程序进行校审，以确保不因设计更改而带来新的质量问题。
　　3.7　严格遵守和使用受控状态的技术标准和规范
　　技术标准规范是工程设计中的重要的设计依据，正常、合理的使用，遵循现行的技术标准规范是落实质量管理，确保工程设计质量合格的一个重要保证，设计文件、图纸、计算书使用的技术标准和规范必须严格处于受控状态，必须是当前的"有效版本"，特别是必须遵守工程建设标准强制性条文的各项规定。
　　4　加强培训教育，以人为本，是提高设计质量管理水平的关键
　　质量体系的建立，规章制度的制定及贯彻实施都依赖于人的素质，所以各燃气设计单位必须加强培训教育。事实上，质量体系建立和完善的过程是始于教育、终于教育。培养层次包括决策层、管理层和执行层，培养内容包括ISO9001标准基本知识，项目工程师的新技术设计业务能力及项目管理能力。
　　5　提高天燃气工程设计质量的关键环节
　　5.1　合理选择城镇燃气输配系统的压力级制
　　输配系统压力级制的确定直接影响着城镇燃气系统的功能和投资。一个合理和优化的输配系统不仅应该考虑管材、设备的选择问题，还应该考虑到城市的发展、燃气应用领域的拓宽等因素。要用发展的眼光、远近结合的思路、以近期为主的观念来进行输配系统压力级制的选择。应明确区分设计压力与运行压力的概念，在管材和设备的选择及计算上需要充分留有升压和发展的余地。
　　5.2　合理确定工艺流程
　　工艺流程的合理性是城镇燃气系统安全、可靠供气的保证。输配系统工艺流程的合理性取决于城市门站、储配站、调压站等设施的工艺流程的合理性。
　　在调压站设计工作中，要考虑过滤器、流量计是集中布置为好还是与调压流程结合布置为好。如何选择则要取决于设备的类型、性能、价格、安装尽寸等多种因素。调压器的选择则更为重要，其类型的选择决定其性能参数，其性能参数决定调压站的调压流程数，而其调压流程数则直接影响着调压站的占地和投资。
　　在调压站调压流程的设计工作中，如何选定调压方式，则要根据用户的性质、用户的重要程度、设备的性能、投资方的实力、调压站的运行管理模式以及监控系统的设计水平等多种因素的综合来确定。
　　在储配站设计工作中，除上述调压站设计工作中应该注意的问题外，还应重视储存和调峰工段的工艺流程设计。目前国内解决日不均匀和时不均匀供气的主要手段还是采用球罐储气，而如何发挥球罐储气的调峰作用是一个值得重视的问题。如果工艺流程设计中将球罐作为同压力级管网的局部扩容装置，将极大地削弱球罐储气的调峰作用。正确的流程应该是供气低峰时，球罐从管网取气至最大储存压力，进、出口阀门关闭。在供气高峰时，出口阀门打开，通过调压流程将储存气体供人下一级管网和(或)下下级管网，以最大限度发挥球罐储气的调峰作用。
　　在城市门站设计工作中，除上述调压站设计工作中应该注意的问题外，则应更加重视过滤、计量和加臭等问题。过滤设施将上游带来的杂质过滤掉，起到保护门站本身设备和下游厂站设备的作用。计量问题则关系到与上游贸易结算的准确性问题，直接关系到城镇燃气输配关系的经济性。加臭问题则关系到输配系统的安全可靠供气，是城市门站工艺流程设计中必不可少的一个环节。其次，还应该根据气质的情况、下游管线工程的施工水平、将来带气作业的多少以及下游管线敷设线路的状况等因素决定是否采用运行通球技术，从而决定是否设置永久性收发球装置。
　　如果城镇燃气输配系统的建设规模较小，可考虑将城市门站、储配站、调压站合建，统筹安排工艺流程。
　　还有一个问题就是远近期结合问题。燃气工程一旦建成投运，就必须保证连续可靠的供气。若再进行带气改造作业，难度较大，危险性也高。因此在工艺流程设计过程中，一定要考虑好近期与远期发展的关系，合理预留工艺设施的场地，为将来扩建创造良好的条件。
　　5.3　合理选择管材与设备
　　管材与设备是影响燃气工程投资规模的两个主要方面。
　　※管材的选择应该考虑以下原则：
　　(1)技术原则
　　管材的选择应依据工程的规模、压力级制、管道敷设条件、使用地区等因素进行，同时满足国家现行标准、法规和强制性条文的规定。
　　比如设计压力高于1.6MPa的管道，根据《输气管道工程设计规范》，所选用钢管应符合国家现行标准《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》等的有关规定，若选用标准以外的钢管和管件，其材质应是镇静钢，并应满足下列基本要求：
　　①屈服强度与抗拉强度之比不应大于0.85；
　　②含碳量不应大于0.25％，碳当量不应大于0.45％；
　　③材料熔炼分析含硫量不应大于0.035％；含磷量不应大于0.04％。
　　同时，应该根据规范的规定对管道和管道附件进行强度计算和壁厚计算。
　　(2)经济原则
　　对于同等压力、同等管径的管材，如果材质不同，其材料价格和运输费用相差较大，施工方式和费用也有很大的区别，如钢管与塑料管。管道附件对工程投资的影响也不容忽视，尤其是对于设计压力高于1.6MPa的管道来讲，其各类附件均有具体的要求和限制。同时，塑料管在防腐和电保护方面的优势和经济性也是应该考虑的一个因素。
　　(3)施工和运行管理原则
　　管材的选取应有利管材定货、运输、施工焊接、带头接线、事故抢修和运行管理等方面。随着城镇燃气输配系统设计压力的提高，管材的选取应引起足够的重视。强度低的管材，增加壁厚可以满足设计工况，但给运输和焊接施工等带来一系列麻烦，并且经济性方面还不一定占优势，而高强钢的情形则正好相反，但也应重视焊接材料的选取和焊缝质量检验。
　　※设备的选择应该考虑的面更广。
　　首先，应该多与国内外设备厂家进行交流，尽量多的了解各种产品的性能，这样在选择时，才能有所侧重，无论是直接采购，还是招标，可以给下一步工作创造有利的条件。
　　第二，要分析自己的设计条件，理清设备选型思路。由于近远期结合的问题，就存在如何根据已有的设计条件进行选型的问题。比如调压器的选型，近期流量小，进出口压力也低，在选定品牌后，可以确定其口径；远期流量大，进出口压力条件也会发生变化，也可以确定一个口径。这时就应该仔细分析设计条件，合理确定调压器的口径。在调压器选型过程中，一定要避免用近期的压力参数和远期的流量参数或用近期的流量参数和远期的压力参数来确定调压器的口径。
　　第三，要对设备提出性能要求，设备性能应当满足工艺设计要求，同时还应考虑设备安装的场合、该设备在系统中的作用和重要性等因素。
　　最后，还应该根据工程的具体情况、甲方的经济实力等因素，合理确定设备的性能价格比，合理选择设备，以期得到最佳的投资效果。
　　5.4　确保管道防腐工程质量
　　埋地钢管采用外防腐层与电法保护是延长管道运行寿命，减少管道运行故障的有效手段。70年代初，自美国首次立法开始，一些国家相继立法，规定埋地管道必须采用防腐涂层与阴极保护的双重保护措施。近年来，国内对埋地管道的双重保护问题日渐重视，各地就埋地管道的腐蚀与防护问题召开各种专题研讨会，对管道进行阴极保护的必要性和可行性进行了深人细致的研讨，并在管道保护的理论和实践方面发展了许多新技术、新工艺和新产品。
　　每种防腐涂料和每种阴极保护方案都有其优缺点，但它们有一个共同特点，就是对埋地管道给予保护。而它们对管道的保护效果又取决于从选料至管槽回填施工的各个工序质量。如果在各个阶段均按照标准、规范的要求进行，那么无论哪种外防腐层、哪种阴极保护方案，都会对埋地管道起到一定的保护作用。相反，不论多么优质的涂料，多么先进的防腐手段，花费多高的投入，也不能确保对埋地管道起到应有的保护作用。当然，涂料和阴极保护设计方案的选择要结合工程实际情况，经过科学的技术、经济论证才能确定。
　　5.5　合理选择安全设施及监控系统
　　在燃气工程的设计工作中，确保输配系统的安全可靠供气始终是一个重要的设计原则。影响输配系统安全可靠供气的主要因素包括工艺系统设计的合理性、管材及设备的质量以及施工安装质量等。
　　管材、设备的质量和施工、安装质量主要取决于工程技术人员的技术水平和责任心，而工艺系统设计的合理性则主要取决于设计人员。
　　埋地管道系统的安全设施主要是分段阀门和分支阀门，其作用是缩小事故范围，减少事故危害和损失，是被动的安全措施。而且，由于阀门及配件的质量问题，管道系统中分段阀门和分支阀门并不是多多益善，应合理设置。
　　厂站工艺系统的安全设施则主要包括超压放散、紧急切断和事故排风装置等。为了避免事故的发生和扩散，在调压流程中选用两台调压器串联运行的工作监控调压方式，或带切断阀的调压流程，在厂站的总进出口上设置电动阀门，其控制信号与超压和泄露报警信号连锁，一旦发生紧急情况，立即切断厂站与外部管网的联系。如果厂站周围不允许大量排放可燃气体，则最好采用切断式调压流程。
　　在选择输配系统的安全设施时，一定要结合输配系统的运行管理水平和监控系统的水平。比如选择切断式调压流程时，不论是在现场，还是在控制中心，必须有人能及时掌握切断式调压流程的运行情况，一旦切断装置动作，而无人及时去处理，轻则影响正常供气工况，重则可能引发大的供气事故。
　　监控系统的设置和选择则取决于工程规模、管网结构、用户的重要程度、投资方的实力、设备的性能等因素，应具体情况具体进行分析。
　　5.6　严格遵守工程设计、施工、验收技术规范与规定
　　法规、规范与规定是工程设计的生命。这就要求设计人员学习规范、贯彻规范，特别要学习和贯彻好建设部最近颁布的工程建设标准的强制性条文。从规范中寻找解决工程设计问题的途径。
　　但是在天然气工程设计中，由于我国燃气设计规范的修改还未能完全跟上和满足设计的要求，就需要在权威专家的指导下，突破原有设计规范的某些规定，而经过分析又是非常安全可靠的设计。但在做法上要非常慎重；需要取得当地政府和消防部门的同意。下面是一个典型的例子。
　　随着城镇天然气供应规模的增大，管道的设计压力越来越高，当管道的设计压力大于1.6MPa时，就超出了《城镇燃气设计规范》适用范围。依照《城镇燃气设计规范》规定，应采用现行《输气管道工程设计规范》。而《输气管道工程设计规范》以控制管道自身的安全性为原则，参照美国国家标准，采用地区等级划分确定强度设计系数，进行管道强度计算，与《城镇燃气设计规范》的安全性原则不完全一致。而且，该规范是以城市输送燃气的长输干线为主要对象。在这种情况下，既要保证城镇燃气输配系统的整体合理性，还应满足相应设计规范的要求，就可以采用《城镇燃气设计规范》高压A级管道水平净距要求进行选线，而管道强度计算等其它要求则严格遵守《输气管道工程设计规范》的有关规定。这样，不仅为在城区选择超高压天然气管线路由提供了可行性，而且，采用"以控制管道自身的安全性为原则"，从设计上也保证了在城区敷设超高压管线的安全可靠性。同时，为今后《城镇燃气设计规范》的修编也积累一些工程设计范例。