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^[1—4]。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”^[5]。调压站的建设不是短期行为，在确定用气负荷时应考虑到随着城市建设的进展、人民生活水平的提高和燃气应用领域的扩展，将近期和远期、现实和潜在的各类负荷进行认真的分析和筛选，以期得到准确的负荷数据。
　　(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我能力基本不变。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。
　　在确定管网运行压力时，也应特别注意区分新旧管网的不同情况。在由人工燃气转换为天然气的过程中，该问题尤为突出。过去，中压人工燃气管道的设计压力一般为0．1 MPa以下，而新建天然气中压管道的设计压力一般为0．2～0．4 MPa。为了减少工程投资，希望管网有一个较高的运行压力，而为了保证管网的供气可靠性，又无法将新旧管道完全分开运行。因此，在对旧管道进行改造的同时，新建管道和设施也必须充分考虑到现实的情况。
　　(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压站设计规模的制约问题。
　　如北京市现状的中压干管和次高压干管基本以DN 500mm及以下口径的管道为基础，这些管道在建设之初本身已留有较大的发展余量。然而随着北京市申办2008年奥运会的成功，北京市燃气输配系统的供气规模也有很大增长，供气规模的扩大必然需要建设大量的供气设施。随着城市建设的发展，要在建筑群中和道路旁安排满足安全净距要求的燃气调压站用地，实在不是一件易事。为了减少调压设施的数量，只能扩大每个调压站的设计规模。而事实上，如果扩大一个调压站的设计规模，又必然要求有相应配套的下游管网。例如， 1座7×10⁴m³／h的高—中压调压站，其出口管道燃气流速为20m／s，压力为0．1MPa，那么，至少需要DN 800mm的出口管道；如果出口管道燃气压力为0．2 MPa(对于现状管网，这只是一个理想工况，因为部分中压管道为原来的人丁燃气管道，设计压力为0．1MPa)，至少需要DN 700mm的出口管道。对于DN 500mm的出口管道，当燃气流速为20m／s，压力为0．1MPa时，流量为3×10⁴m³／h以下，压力为0．2MPa时，流量为4．5×10⁴m³／h以下。即使认为调压站出口就存在等径分流管道，那么，对应0．1MPa压力时的最大流量也不会超过6×10⁴m³／h。何况20m／s的燃气流速，在正常的管网系统中基本上是一个流速上限^[6]，在这样的流速下，能否保证管网末端用户的供气压力，仍然需要进行深入的计算和分析。
　　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
　　在文献^[5]中，已经对调压站流程的选择进行了原则性论述。在具体的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。
　　为了保证管网供气的可靠性，一般采取调压站出口管道联网运行的方式。但是，联网运行只能在非用气高峰对下游用户提供一定程度的供气保障，在用气高峰，除非每座调压站都存在足够的富裕能力，否则，一旦某座调压站出现故障，就会对下游用户造成一定的影响。

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。
　　目前，调压器生产厂家通常能提供详细的选型样本或选型软件。但由于提供的选型资料深度不一，如某些厂家只有单台调压器的技术参数而无两台调压器串联工作时的技术参数等，给设计选型带来一定程度的困难。同时，在进行调压器选型时，用于选型的基础数据不合理，也造成了较大的偏差。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。
　　另外一个问题也应给予重视。如果调压器出口绝对压力在其波动范围内不会超过人口绝对压力的0．5倍(0．5为燃气的临界压力比)，比如入口压力2．5～1．1 MPa，出口压力0．1～0．4 MPa，那么，入口压力不变时，无论调压器出口压力在0．1～0．4 MPa范围内如何变化，选型计算时该调压器的最大输出能力几乎是不发生变化的。这种情况下，如果要增加调压站的输出能力，要么增加调压流程的个数，要么提高调压站的人口压力。
　　(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)降低噪声的影响
　　国标《工业企业厂界噪声标准》对不同区域的厂界噪声制定了严格的标准。对于噪声，一般认为在80dB以下，对听觉和人身没什么影响；在85 dB以下，对90％的人没有影响；在90dB以下，对85％的人没有影响。在室内，最高60 dB开始对语言和思考有干扰，40 dB则毫无干扰。国际标准化组织1971年提出的听力保护标准为：连续8 h为85dB^[7]。
　　在以往的设计中，已经注意到了调压站内的环境噪声问题，一般要求距设备1 m处的噪声水平不能高于80～85 dB。在调压器选择计算中，为使噪声达标，采取各种降噪手段，基本需降低调压器15％左右的通过能力。但是，还应充分考虑到这种噪声水平对居民的影响，尤其是靠近居民小区的大型供热厂或连续生产的工业用户专用调压站。对于民用区域调压站，主要应考虑白天设备噪声对周围的影响，夜晚随着用气量的下降，设备噪声减弱。
　　降低噪声应从设备本体或出口管路上解决。一般情况下，靠增加调压器出口管道的壁厚，降噪(实际上是隔噪)效果不明显(可降低2～3 dB)。如果从设备本体上解决，或者从设备出口管路上采取降噪措施，可能会对调压器的流通能力产生影响。如果要达到厂界噪声要求，那么，调压器通过能力的损失可能会高于15％。
　　(4)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。

4 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。北京申办2008年奥运会成功后，北京市的燃气供应规划也相应作了大幅度的调整。根据调整规划，到2008年，北京市年天然气供应量将达到40×10⁸～50×10⁸m³，对应的高峰流量将达到200×10⁴m³／h 以上。目前已建的同一压力级调压站和已规划待建的同一压力级调压站，总的设计规模(高峰小时流量)已基本满足要求，但还有必要对现在已建的和规划待建的调压站的设计规模进行分析和调整。如三环路由人工燃气改造为天然气的高—中压调压站，其设计规模(高峰小时流量)分别确定为5×10⁴m³／h，6×10⁴m³／h，7×10⁴m³／h，为使每座调压站充分发挥作用，应对每座调压站下游的用气负荷进行详细的调查分析，并结合调压站进出口管道的管径现状，按其所能达到的运行压力，对每座调压站的设计规模进行核定和调整。
　　(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。比如，高压调压站，只有中压出口时，可合并高压—次高压、次高压—中压流程，直接由高压减压至中压，既减少了流程个数，又可能同时减小设备的公称口径。再比如，高压调压站，既有次高压出口又有中压出口时，采用流程拆分的方法，中压部分直接由高压减压。减小阀门的公称口径就是要合理确定工艺参数。比如调压器按照流程流量的1．2倍进行选择计算，调压器前后的直管段则应该按照实际的流量参数来确定。
　　(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。

参考文献：
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