区域计量分区%28DMA%29技术在居民小区燃气安全运营中的研究与实践.pdf

城市燃气2 0 2 3/0 5 总第5 7 9 期do1:10.396952.2023.05.001GasTechnology燃气技术区域计量分区（DMA）技术在居民小区燃气安全运营中的研究与实践秦刚，王宇?1.四川省高发城镇燃气研究院有限公司；2.彭州华润燃气有限公司摘要：居民用户是燃气公司主要的服务对象，近年来居民燃气事故多发频发，解决居民用户用气安全问题迫在眉睫。因此本文通过对居民小区巡查巡检、入户安检业务现状作为切入口，对燃气事故发生时间段进行收集，并对数据进行分析，通过对高发、低发时段产生原因的分析，找出了居民小区安全运营中存在夜间无法监控的管控难点，通过使用区域计量分区（D MA）技术，以四川P市PZ天然气公司为试点，对两种典型居民小区进行分析，提出了居民小区最小用气时间点及0 方用气时间点概念，验证该技术在居民小区燃气安全运营中的可行性，为居民小区燃气安全运营提供新的思路及管理办法。关键词：居民小区；用气安全；区域计量分区技术1背景燃气作为一种清洁能源，具有良好的经济性和环保性，在众多的民用和工业领域得到了广泛应用，但是燃气主要成分为甲烷，聚集达到爆炸极限后遇明火会产生爆炸，危险性大，波及范围广，也使得燃气的使用具有双面性。近年来，燃气事故多发频发，事故发生场所多样，发生原因多样，且发生时间段不一，燃气安全形势严峻复杂。为更好的研究燃气事故类型进行分析，笔者对2 0 1 6 年至2 0 2 2 年燃气事故发生进行收集并分类，各年份、类型具体事故发生数详见表1。由表1 数据可知，居民用户发生的燃气事故占总比的6 3.7 1%，近全部发生燃气事故的2/3，且部分商铺与居民小区相辅相依，隶属相同燃气管道供气工艺，商铺用户发生的燃气事故占总比的2 1.8 6%，合计近9 5%，所以解决居民小区用气安全问题是燃气公司面临的巨大挑战。表1 各类型用户燃气事故数一览表燃气事故数年份居民商铺工厂气站其他2016年658210151972017年6322462022302018年5871921011142019年4762031417122020年385126171282021年610185339602022年47311622总计33951 1656078973占比63.71%21.86%11.33%0.17%0.13%2居民小区燃气管控措施现状分析2.1居民小区燃气安全检查现状目前燃气公司对于居民小区通常采用人工巡检小城市燃气2 0 2 3/0 55总第5 7 9 期燃气技术GasTechnology区地下管网及人工人户安检为主的安全监护方式，且为了提升业务效率，通常设置管网运行、客户服务部门，将管线设备设施、用户进行分别管理，做到管理精细化。该种方式虽然可以一定程度上的保障燃气用气安全，但是也存在着一定的弊端。在埋地管道检查方面，常用的方式是人工手持检测设备 2，通过探测地面燃气浓度对埋地管道进行监测，但是作为一种间接的检测方式，无法实现对管道的直接监测，而且由于小区内地下空间狭小，电力、通讯、给排水等管沟错综复杂，埋地燃气管道泄漏的燃气沿地缝窜人其他管沟，最终泄露于地面，实际漏点与检测点存在空间差异，大范围开挖严重影响抢修时效性。同时人工巡检具有计划性、周期性，存在巡检时点盲区，无法实现2 4小时全天候监测在人户安检方面，常用的方式是人工入户安检，由于居民用户居家时间不规律，同时居民安全性和私密性意识不断提高，导致安检入户难，导致户内安检无法全覆盖，且存在周期较长的监测盲区。户内燃气管道泄漏大多是由燃气管道腐蚀、用户用气操作不规范、生物咬食户内管道等原因造成的破裂 3，具有一定的突发性，定期的安检无法保障突发情况，存在安检的时点盲区。在燃气公司管理方面，由于部门的业务范畴划分细，会产生由于业务深度加深，技能专业化、无专业检测设备等原因导致对非本业务的燃气泄露存疑，业务流转存在时间周期，导致错失泄露处置的第一时机。2.2居民小区燃气用气数据收集现状为保障居民用气数据准确，燃气公司正常运营，燃气公司通过燃气计量装置对用户用气量进行收集，采用一定燃气抄表对用户用气数据进行收集。常用的燃气抄表方式(4如表2 所示。由于大部分燃气公司是由现经营单位收购兼并，营运基础为老天然气公司班底，考虑到经济成本及人员接收等主观因素、用户居家时间不统一、人户难等客观因素，所以绝大多数天然气公司采取人工抄表为主，多种方式共同存在的方式对用户的抄表数据进行收集。多样化的数据收集方式，部分月份居民的用气数据为预估量，无准确数据、且用气数据为时间段的累积量，并非实时数据，导致燃气公司目前对于用户端属于一种模糊化的管理状态，也导致燃气公司管理三要素：管线设备设施、用户、计量，存在管理壁垒。所以燃气公司需要一种通过建立管理三要素之间的联系，实现实时监测、通过信息化手段，监控管网内燃气流动状态，从而保障居民小区用气安全。3区域计量分区技术在居民小区燃气中的应用及实施路径3.1城市燃气区域计量分区技术城市燃气区域计量分区技术5 是利用流量作为介质流动状态的宏观载体，对燃气公司管辖区域进行不同级别的分区，采取安装对应级别的计量装置，通过对不同分区内流量的实时变化与以往综合变化规律对比，判断管道内流体实时流动状态的技术。城市燃气区域计量分区技术的技术优势在于通过建立不同级别的分区，缩小流量数据基数，更加明显的体现流量的异常变化，完成漏点位置确定，偷盗气挖掘等。技术核心在于合理的区划，该技术以系统论作为区划的指导，建立了燃气公司与各级分区、各级分区与分区之间的关系，同时也将城市燃气发展动态性考虑其中，可以根据各燃气公司实际发展情况进行区划的动态调整。城市燃气区域计量分区技术的意义在于，发现燃表2 燃气公司抄表方式对比表抄表方式适用类型抄表方式优势劣势每月人工抄表户外表用户每月定期上门抄录数据真实可靠人工成本高每两个月上门抄表一次，未抄表测算月数据不准确，部分用户有情一抄一估户内表用户适当降低人工成本月根据客户历史用气记录测算绪波动远程抄表系统远程抄表通过科技手段自动采集表数人工成本低单体设备成本贵，后期维护成本高自动采集表数系统用户城市燃气2 0 2 3/0 55总第5 7 9 期秦刚等区域计量分区（DMA）技术在居民小营中的研究与实践气公司三要素：管线设备设施、用户、计量之间存在内在联系，通过对流量单因素变化的异常管理，消除燃气公司三要素现存的管理壁垒。通常按照工艺关系，按管道工艺关系分为3个分区级别，即一级（区、乡镇等）、二级（异常区域、重点区域）、三级区域计量分区（小区、政府、医院等高后果区），各级别可根据区域大小、管理难度等因素进行动态调整。典型城市燃气区域计量分区示意如图1 所示。城市燃气区域计量分区不是简单的对区域进行划分，利用超声波流量计对区域内流量数据的收集技术，还需通过建立数据波动模型、区域气源预测和分区调度模型、实时供销差监控分析模型，实现了数据的收集、不同区域的业务重点监测，通过流量的实时变化，对燃气在管道内实际流动状况的分析，采取相应的处置办法。3.2城市燃气区域计量分区技术在居民小区中的应用3.2.1燃气事故发生时间段分析为提出具有针对性的居民小区燃气用气安全解决措施，对2 0 1 6 年一2 0 2 2 年燃气事故各发生时间段数据进行统计 6，如表3所示。燃气爆炸引起的原因是由于燃气泄漏，聚集浓度到燃气爆炸极限后，遇到点火源进而引起的。由表3数据可知，0：0 0 一4：5 9 是燃气事故的低发时间段，该时间段占全天时长的2 0.8%，发生的燃气事故占总比的1 1.0 3%，通过对居民生活规律进行分析，该时间段处于居民夜间休息时段，如若室内燃气管道泄漏，由于泄漏量小，短时间内聚集浓度无法达到爆炸极限，且用户无开灯、使用燃烧器具等行为，致使没有点火源，也无法造成爆炸事故的产生，是该时间段燃气爆炸事故数量低的原因之一。如若小区庭院燃气管道泄漏，因所处环境空旷，燃气窜出地面后易扩散，难以达到爆炸极限，且难有点火源，以上两方面原因造成该时间段内燃气事故低。5：0 0 一9：5 9 是燃气事故的高发时间段，该时间段占全天时长的2 0.8%，发生的燃气事故占总比的37.01%，通过对居民生活规律进行分析，5：0 0 一9：5 9通常为居民早高峰用气时间段，一旦用户睡眠期间燃TP区域一级区域计量分区XYD二级区域计量分区TP东北二级区域计量分区GK一级XYD区域GQF三级区域DK三级区域区域计量分区小区计量分区小区计量分区DJS区二级流量计1二级流量计2TP东北区域二级区域计量分区一级流GH一级量计2区域计量分区二级流一级流量计1量计3气源方向GH工业区气源1阀3GH工业二级阀2区域计量分区级流量阀4计气源方向阀1LJ小区二级3区域计量分区二级流阀5量计4其他一级区域计量分区LJ小区气源方向气源2图1 典型城市燃气区域计量分区示意图4城市燃气2 0 2 3/0 5 总第5 7 9 期燃气技术Gas Technology表3燃气事故发生时间段统计表燃气事故数年份0:00-1:00-2:00-3:00-4:00-5:00-6:00-7:00-8:00-9:00-10:00-11:00-0:591:592:593:594:595:596:597:598:599:5910:59 11:592016年714151629385054496460532017年818132744587585876545622018年1318111737516555524837352019年2210181416344764524743532020年71271214363838522624242021年1320392540638186857260662022年2364691213131199总计7295109115186289368395390333278302占比1.50%1.98%2.27%2.40%3.88%6.03%7.67%8.24%8.13%6.94%5.80%6.30%燃气事故数年份12:00-13:00-14:00-15:00-16:00-17:00-18:00-19:00-20:00-21:00-22:00-23:00-12:5913:5914:5915:5916:5917:5918:5919:5920:5921:5922:59 23:592016年3241414433494553294120322017年272332283449423337282372018年302929245246532444267112019年2630261832381246202022122020年3814241424192624211624142021年4338413648554951423827222022年667589886543总计17014015912519821619018617013310769占比3.88%3.47%3.85%3.25%4.44%5.10%4.51%4.57%3.83%3.32%2.43%1.93%气管道发生泄漏，房屋关闭门窗，形成密闭空间，随着时间推移，泄漏量积累增多达到爆炸极限，用户起床后未能及时辨识燃气泄漏，开灯、燃烧器具点燃等产生火花，满足燃气爆炸要素，最终造成爆炸。目前燃气公司常用的巡查巡检方式适用于日常工作时间段，夜间无任何人员及设备进行实时监控，导致夜间处于安检盲区，燃气公司急需一种可以实现全天候安全监控、消除巡查巡检盲区的实时监控方式，实现对夜间燃气泄漏的发现，降低居民小区燃气爆炸事故率。3.2.2区域计量分区技术在居民小区中燃气安全管控的应用为解决居民用气安全问题，四川P市PZ天然气公司利用城市燃气区域计量分区技术，根据自身情况，将P市划分为3个级别的分区，共计1 2 个一级分区，将居民小区根据一级分区管理实际情况，将居民小区作为二级或三级管理级别。P市居民小区分为纯居民小区、居民+商业小区，商业以小型营业商铺、夜宵店为主。为探究居民小区用气规律、实现2 4小时用气监测，分别选取TP一级分区下的三级分区一GQF居民小区（纯居民用户）、及