摘要："十二五"期間是我國城市燃氣行業的大發展時期，在天然氣西氣東輸、俄氣南送和引進液化天然氣呼聲中，燃氣工程設計將迎來新的高潮，為提高燃氣工程設計質量，各燃氣工程設計單位在"十二五"時期需要制定出相應的規劃目標。它涉及技術進步、自身建設、質量受控等內容。

 

  關鍵詞：工程設計  工程建設  工程質量

 

  工程設計是工程建設的靈魂，設計質量的優劣直接影響到工程建設的質量。把好設計質量關是從源頭杜絕工程質量事故的關鍵。

 

  "十二五"期間是我國城市燃氣行業的大發展時期，在天然氣西氣東輸、俄氣南送和引進液化天然氣呼聲中，燃氣工程設計將迎來新的高潮，為提高燃氣工程設計質量，各燃氣工程設計單位在"十二五"時期需要制定出相應的規劃目標。它涉及技術進步、自身建設、質量受控等內容。

 

  1、加強技術創新，健全技術進步體制

 

  設計單位必須把科技進步放在首位，技術領先是設計單位賴以生存的條件。由于近幾年來燃氣市場激烈競爭，很多設計院都忽視了科技研究，技術進步速度在減緩。科技進步機制不健全。"十二五"期間應從兩方面予以考慮，一是要加強燃氣科技人才資源的開發利用，要對人才隊伍的結構有合理的規劃，注重學科帶頭人的培養和利用。二是要加強與科研機構，大專院校及燃氣公司的深層次合作，保持技術創新能力，一方面要把先進技術轉化到設計項目中，另一方面把開發的專長技術要轉化成產品向社會推廣。

 

  2、抓好信息化基礎建設，提高計算機集成系統應用水平

 

  在"十二五"期間，各燃氣設計單位必須提高計算機應用水平，實現可持續發展，提高計算機集成系統應用水平以適應信息時代，知識經濟的發展。在建成以網絡為支撐，專業CAD技術應用為基礎，工程信息管理為核心，工程項目為主線，使設計與管理初步實現一體化的集成應用系統。

 

  3、建立有效的質量體系，使工程設計質量處于受控狀態

 

  工程設計質量受控主要包括下列環節：

 

  3.1做好設計策劃，使設計有良好開端對于每項燃氣工程設計均應編制計劃，應委派具有相應資格的人員擔任項目負責人和專業負責人，并配備充分的資源。

 

  3.2保證接口暢通，提高設計的整體質量

 

  燃氣工程設計，特別是大型燃氣工程，技術復雜，專業眾多，組織和技術接口縱橫交錯，在整個設計過程中，與設計有關的各種信息的傳遞直接影響設計質量和設計輸出，因此，不同部門之間在組織和技術接口的控制就顯得十分重要。

 

  3.3形成設計輸入文件，對要求的適宜性進行評審

 

  設計輸入的要求是設計方確定與產品有關的輸入要求，包括適用的法令和法規要求，需要形成文件，并評審其是否適應。對不完善的、含糊的或矛盾的要求，應會同業主方一起解決。

 

  3.4對照設計輸入，進行設計輸出評審設計輸入應形成文件，設計輸出應滿足設計輸入的要求，設計輸出文件必須進行校審和評審。目前出現問題較多的是校審還不夠認真，質量記錄必須具有客觀性和可追溯性。對校審必須實行閉環控制。

 

  3.5組織設計評審，評價其能否滿足質量要求

 

  設計項目在預可行性研究、可行性研究、初步設計階段均應采用設計評審，設計評審方式一般是召開設計評審會，它在很大程度上體現一個設計院的技術實力和技術水平。施工圖文件評審采用逐級校審的評審。

 

  3.6做好設計更改，確保消除新的質量問題

 

  所有的設計更改和修改在實施之前都應由設計人員加以確定，形成文件，對更改后的通知單或設計文件，應按原程序進行校審，以確保不因設計更改而帶來新的質量問題。

 

  3.7嚴格遵守和使用受控狀態的技術標準和規范

 

  技術標準規范是工程設計中的重要的設計依據，正常、合理的使用，遵循現行的技術標準規范是落實質量管理，確保工程設計質量合格的一個重要保證，設計文件、圖紙、計算書使用的技術標準和規范必須嚴格處于受控狀態，必須是當前的"有效版本"，特別是必須遵守工程建設標準強制性條文的各項規定。

 

  4、加強培訓教育，以人為本，是提高設計質量管理水平的關鍵

 

  質量體系的建立，規章制度的制定及貫徹實施都依賴于人的素質，所以各燃氣設計單位必須加強培訓教育。事實上，質量體系建立和完善的過程是始于教育、終于教育。培養層次包括決策層、管理層和執行層，培養內容包括ISO9001標準基本知識，項目工程師的新技術設計業務能力及項目管理能力。

 

  5、提高天燃氣工程設計質量的關鍵環節

 

  5.1合理選擇城鎮燃氣輸配系統的壓力級制

 

  輸配系統壓力級制的確定直接影響著城鎮燃氣系統的功能和投資。一個合理和優化的輸配系統不僅應該考慮管材、設備的選擇問題，還應該考慮到城市的發展、燃氣應用領域的拓寬等因素。要用發展的眼光、遠近結合的思路、以近期為主的觀念來進行輸配系統壓力級制的選擇。應明確區分設計壓力與運行壓力的概念，在管材和設備的選擇及計算上需要充分留有升壓和發展的余地。

 

  5.2合理確定工藝流程

 

  工藝流程的合理性是城鎮燃氣系統安全、可靠供氣的保證。輸配系統工藝流程的合理性取決于城市門站、儲配站、調壓站等設施的工藝流程的合理性。

 

  在調壓站設計工作中，要考慮過濾器、流量計是集中布置為好還是與調壓流程結合布置為好。如何選擇則要取決于設備的類型、性能、價格、安裝盡寸等多種因素。調壓器的選擇則更為重要，其類型的選擇決定其性能參數，其性能參數決定調壓站的調壓流程數，而其調壓流程數則直接影響著調壓站的占地和投資。

 

  在調壓站調壓流程的設計工作中，如何選定調壓方式，則要根據用戶的性質、用戶的重要程度、設備的性能、投資方的實力、調壓站的運行管理模式以及監控系統的設計水平等多種因素的綜合來確定。

 

  在儲配站設計工作中，除上述調壓站設計工作中應該注意的問題外，還應重視儲存和調峰工段的工藝流程設計。目前國內解決日不均勻和時不均勻供氣的主要手段還是采用球罐儲氣，而如何發揮球罐儲氣的調峰作用是一個值得重視的問題。如果工藝流程設計中將球罐作為同壓力級管網的局部擴容裝置，將極大地削弱球罐儲氣的調峰作用。正確的流程應該是供氣低峰時，球罐從管網取氣至****儲存壓力，進、出口閥門關閉。在供氣高峰時，出口閥門打開，通過調壓流程將儲存氣體供人下一級管網和(或)下下級管網，以****限度發揮球罐儲氣的調峰作用。

 

  在城市門站設計工作中，除上述調壓站設計工作中應該注意的問題外，則應更加重視過濾、計量和加臭等問題。過濾設施將上游帶來的雜質過濾掉，起到保護門站本身設備和下游廠站設備的作用。計量問題則關系到與上游貿易結算的準確性問題，直接關系到城鎮燃氣輸配關系的經濟性。加臭問題則關系到輸配系統的安全可靠供氣，是城市門站工藝流程設計中必不可少的一個環節。其次，還應該根據氣質的情況、下游管線工程的施工水平、將來帶氣作業的多少以及下游管線敷設線路的狀況等因素決定是否采用運行通球技術，從而決定是否設置永久性收發球裝置。

 

  如果城鎮燃氣輸配系統的建設規模較小，可考慮將城市門站、儲配站、調壓站合建，統籌安排工藝流程。

 

  還有一個問題就是遠近期結合問題。燃氣工程一旦建成投運，就必須保證連續可靠的供氣。若再進行帶氣改造作業，難度較大，危險性也高。因此在工藝流程設計過程中，一定要考慮好近期與遠期發展的關系，合理預留工藝設施的場地，為將來擴建創造良好的條件。

 

  5.3合理選擇管材與設備

 

  管材與設備是影響燃氣工程投資規模的兩個主要方面。

 

  管材的選擇應該考慮以下原則：

 

  (1)技術原則

 

  管材的選擇應依據工程的規模、壓力級制、管道敷設條件、使用地區等因素進行，同時滿足國家現行標準、法規和強制性條文的規定。

 

  比如設計壓力高于1.6MPa的管道，根據《輸氣管道工程設計規范》，所選用鋼管應符合國家現行標準《石油天然氣輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管》等的有關規定，若選用標準以外的鋼管和管件，其材質應是鎮靜鋼，并應滿足下列基本要求：

 

  ①屈服強度與抗拉強度之比不應大于0.85；

 

  ②含碳量不應大于0.25％，碳當量不應大于0.45％；

 

  ③材料熔煉分析含硫量不應大于0.035％；含磷量不應大于0.04％。

 

  同時，應該根據規范的規定對管道和管道附件進行強度計算和壁厚計算。

 

  (2)經濟原則

 

  對于同等壓力、同等管徑的管材，如果材質不同，其材料價格和運輸費用相差較大，施工方式和費用也有很大的區別，如鋼管與塑料管。管道附件對工程投資的影響也不容忽視，尤其是對于設計壓力高于1.6MPa的管道來講，其各類附件均有具體的要求和限制。同時，塑料管在防腐和電保護方面的優勢和經濟性也是應該考慮的一個因素。

 

  (3)施工和運行管理原則

 

  管材的選取應有利管材定貨、運輸、施工焊接、帶頭接線、事故搶修和運行管理等方面。隨著城鎮燃氣輸配系統設計壓力的提高，管材的選取應引起足夠的重視。強度低的管材，增加壁厚可以滿足設計工況，但給運輸和焊接施工等帶來一系列麻煩，并且經濟性方面還不一定占優勢，而高強鋼的情形則正好相反，但也應重視焊接材料的選取和焊縫質量檢驗。

 

  設備的選擇應該考慮的面更廣。

 

  首先，應該多與國內外設備廠家進行交流，盡量多的了解各種產品的性能，這樣在選擇時，才能有所側重，無論是直接采購，還是招標，可以給下一步工作創造有利的條件。

 

  第二，要分析自己的設計條件，理清設備選型思路。由于近遠期結合的問題，就存在如何根據已有的設計條件進行選型的問題。比如調壓器的選型，近期流量小，進出口壓力也低，在選定品牌后，可以確定其口徑；遠期流量大，進出口壓力條件也會發生變化，也可以確定一個口徑。這時就應該仔細分析設計條件，合理確定調壓器的口徑。在調壓器選型過程中，一定要避免用近期的壓力參數和遠期的流量參數或用近期的流量參數和遠期的壓力參數來確定調壓器的口徑。

 

  第三，要對設備提出性能要求，設備性能應當滿足工藝設計要求，同時還應考慮設備安裝的場合、該設備在系統中的作用和重要性等因素。

 

  最后，還應該根據工程的具體情況、甲方的經濟實力等因素，合理確定設備的性能價格比，合理選擇設備，以期得到****的投資效果。

 

  5.確保管道防腐工程質量

 

  埋地鋼管采用外防腐層與電法保護是延長管道運行壽命，減少管道運行故障的有效手段。70年代初，自美國首次立法開始，一些國家相繼立法，規定埋地管道必須采用防腐涂層與陰極保護的雙重保護措施。近年來，國內對埋地管道的雙重保護問題日漸重視，各地就埋地管道的腐蝕與防護問題召開各種專題研討會，對管道進行陰極保護的必要性和可行性進行了深人細致的研討，并在管道保護的理論和實踐方面發展了許多新技術、新工藝和新產品。

 

  每種防腐涂料和每種陰極保護方案都有其優缺點，但它們有一個共同特點，就是對埋地管道給予保護。而它們對管道的保護效果又取決于從選料至管槽回填施工的各個工序質量。如果在各個階段均按照標準、規范的要求進行，那么無論哪種外防腐層、哪種陰極保護方案，都會對埋地管道起到一定的保護作用。相反，不論多么優質的涂料，多么先進的防腐手段，花費多高的投入，也不能確保對埋地管道起到應有的保護作用。當然，涂料和陰極保護設計方案的選擇要結合工程實際情況，經過科學的技術、經濟論證才能確定。

 

  5.5合理選擇安全設施及監控系統

 

  在燃氣工程的設計工作中，確保輸配系統的安全可靠供氣始終是一個重要的設計原則。影響輸配系統安全可靠供氣的主要因素包括工藝系統設計的合理性、管材及設備的質量以及施工安裝質量等。

 

  管材、設備的質量和施工、安裝質量主要取決于工程技術人員的技術水平和責任心，而工藝系統設計的合理性則主要取決于設計人員。

 

  埋地管道系統的安全設施主要是分段閥門和分支閥門，其作用是縮小事故范圍，減少事故危害和損失，是被動的安全措施。而且，由于閥門及配件的質量問題，管道系統中分段閥門和分支閥門并不是多多益善，應合理設置。

 

  廠站工藝系統的安全設施則主要包括超壓放散、緊急切斷和事故排風裝置等。為了避免事故的發生和擴散，在調壓流程中選用兩臺調壓器串聯運行的工作監控調壓方式，或帶切斷閥的調壓流程，在廠站的總進出口上設置電動閥門，其控制信號與超壓和泄露報警信號連鎖，一旦發生緊急情況，立即切斷廠站與外部管網的聯系。如果廠站周圍不允許大量排放可燃氣體，則最好采用切斷式調壓流程。

 

  在選擇輸配系統的安全設施時，一定要結合輸配系統的運行管理水平和監控系統的水平。比如選擇切斷式調壓流程時，不論是在現場，還是在控制中心，必須有人能及時掌握切斷式調壓流程的運行情況，一旦切斷裝置動作，而無人及時去處理，輕則影響正常供氣工況，重則可能引發大的供氣事故。

 

  監控系統的設置和選擇則取決于工程規模、管網結構、用戶的重要程度、投資方的實力、設備的性能等因素，應具體情況具體進行分析。

 

  5.6嚴格遵守工程設計、施工、驗收技術規范與規定

 

  法規、規范與規定是工程設計的生命。這就要求設計人員學習規范、貫徹規范，特別要學習和貫徹好建設部最近頒布的工程建設標準的強制性條文。從規范中尋找解決工程設計問題的途徑。

 

  但是在天然氣工程設計中，由于我國燃氣設計規范的修改還未能完全跟上和滿足設計的要求，就需要在權威專家的指導下，突破原有設計規范的某些規定，而經過分析又是非常安全可靠的設計。但在做法上要非常慎重；需要取得當地政府和消防部門的同意。下面是一個典型的例子。

 

  隨著城鎮天然氣供應規模的增大，管道的設計壓力越來越高，當管道的設計壓力大于1.6MPa時，就超出了《城鎮燃氣設計規范》適用范圍。依照《城鎮燃氣設計規范》規定，應采用現行《輸氣管道工程設計規范》。而《輸氣管道工程設計規范》以控制管道自身的安全性為原則，參照美國國家標準，采用地區等級劃分確定強度設計系數，進行管道強度計算，與《城鎮燃氣設計規范》的安全性原則不完全一致。而且，該規范是以城市輸送燃氣的長輸干線為主要對象。在這種情況下，既要保證城鎮燃氣輸配系統的整體合理性，還應滿足相應設計規范的要求，就可以采用《城鎮燃氣設計規范》高壓A級管道水平凈距要求進行選線，而管道強度計算等其它要求則嚴格遵守《輸氣管道工程設計規范》的有關規定。這樣，不僅為在城區選擇超高壓天然氣管線路由提供了可行性，而且，采用"以控制管道自身的安全性為原則"，從設計上也保證了在城區敷設超高壓管線的安全可靠性。同時，為今后《城鎮燃氣設計規范》的修編也積累一些工程設計范例。