引言：燃气安全管理是相关部门高度重视的问题，近些年，由于管道安全问题造成的生命财产损失持续增加，用户燃气用量逐年攀升的同时，对企业燃气安全管理提出更高的要求。众多企业采取以预防为主的管理理念，应用仿真技术进行管道流量的计量与预测，同时采取管网仿真技术管理，有效提高了燃气安全管理水平。
1管网仿真模型
建立燃气管网仿真模型，模拟管网拓扑结构，模拟管网结构和实际矩阵内的气压情况，具体管网矩阵工程如下：
公式中的G表示管网流量矩阵，A表示管网关联性，△H表示压力矩阵，B表示管网关联矩阵。S表示阻力，H表示扬程，i表示节点。依据上述公式，建立管道仿真模型。
2管网仿真技术功能应用
2.1气源跟踪
基于管网仿真技术的应用，可实现对燃气管网内气源的动态追踪，实时监测管网内的气体流量分布和实际流向，相关技术人员能够实时掌握管网内的气源分布状态，了解燃气管道混气区内的压力变化、气质情况。管网实际运行期间，压力低点主要位于交界面附近，利用气源追踪功能，可实时判断压力零点内的飘散情况，实现对运行风险的控制。在仿真模型中，模拟燃气在管网中的流动路径，追踪燃气的来源，帮助相关技术人员判断燃气泄漏的位置，预测泄漏燃气可能发散的范围，帮助技术人员针对性制定相应的措施。例如，在某个节点检测到了燃气泄漏，利用模型气源跟踪功能，可判断出泄漏燃气来源，找到泄漏位置。
2.2组分跟踪
通过对气源点的色谱分析，能够实时动态跟踪和分析管网中的敏感组分，了解气质变化，结合组分明确管网中燃气运行的实际状态，提前做好相应的防范措施。应用仿真模拟期间，模拟燃气在管网中的传输过程，追踪燃气的组分变化，进而帮助相关技术人员判断燃气的质量，预测燃气的燃烧性能，制定燃气调配方案。
2.3管网压力分析
管网在运行期间可能会出现超压、欠压的情况，受管道材质、管道类型、管道级别的影响，管道内的压力标准存在一定的不同。基于仿真模型可对管网中的压力点进行定位和监控，确保管网运行风险在可控范围内。例如，利用仿真模型模拟燃气在管网中的流动过程，分析管网的压力分布区域和分布态势，判断管网的运行状态，预测管网的输送能力。在某个节点检测到了压力异常后，通过压力管网分析，可判断出异常的原因，进而找到解决的办法。在实际燃气管道运行过程中，不同区域的管道分布压力标准存在明显的差异，依据相关标准，可将燃气管道压力分为7个等级，分别为高压（A、B）、次高压（A、B）、中压（A、B）、低压，具体管网压力标准范围如表1所示。
表 1 燃气管道压力标准划分
在安全管理方面，利用模型计算管道实际压力，具体管道压力计算如下：
公式中的P1和P2分别表示起点和终点压力，Q为管道流量，L为管道长度，d为管道内径，P为燃气密度，Z表示压缩因子，T表示燃气温度，表示摩擦阻力系数。利用上述公式计算，得到管道压力计算结果如下：
表 1 管道节点压力计算
基于管道节点压力数据分析结果，高压管道A仿真模拟得到数值结果为25643kPa，不符合2500kPa最小压力标准值的要求，管道压力过小。高压管道B的仿真模拟结果为1456kPa，不符合最小值1600kPa基本要求，管道压力过小。次高压管道A仿真模拟结果为1700kPa，不符合最大压力1600kPa的基本要求，管道压力过大，次高压管道B仿真模拟结果为358kPa，不符合比最小标准400kPa基本要求。因此。仿真模拟数据结果显示，管道压力与标准不符，需进一步优化。
基于仿真技术的应用，结合不同类型的燃气管网，将相应的数据输入软件之中，模拟管道运行的实际情况，确保管道压力值在标准范围内。一旦在管网运行期间出现压力异常情况，则依据仿真模型可实时了解管道压力变化问题产生的原因，输出最终结果。
3管网仿真技术在提升燃气安全管理水平中的实践应用
3.1管道区域规划
管网仿真技术应用是智能化燃气管网系统建设的核心观念，其在提升燃气管道安全管理方面有积极的作用。仿真预测技术应用期间，可实现对燃气管道科学优化布局，确保管网建设可拓展性，保障管网中燃气的科学、稳定供应。由于城镇周边内管网为单气源输出，在主干线上运行，管道分布在人烟稀少的区域，城镇内的管道则为多气源，管网密度较大，压力等级分布较多，多位于人口数量比较密集的区域。在对管网维护、维修、规划、重新接通等过程中，基于管网的实际工况建立仿真预测系统，开展管网运输的实际优化。在规划新的管道区域时，管网仿真技术根据地形、地貌、建筑分布等信息，模拟出最优的管道布局方案。例如，在某城市的燃气管道规划过程中，通过管网仿真技术，设计出总长500公里，覆盖率达到95%的管道网络。提高燃气供应的效率，降低了因管道故障带来的安全风险。
3.2管网调度优化
以往的管网调度运行以经验为主，在仿真预测技术应用后，则根据模拟要求和预测结果，可实现对数据的管理，确保管网的可及性、稳定性，使得管网在运行过程中，始终处于可控的状态。由于不同区域、不同时段内的管网变化不同，接收气量也存在一定的差异。基于仿真预测技术，对管网接收气量变化进行预测，结合历史数据分析，得到预测的需求结果。在日常管网运行过程中，管网仿真技术能根据实时的燃气需求、供气情况、管网压力等数据，模拟出最优的调度方案。例如，在某燃气公司的运行过程中，通过管网仿真技术，实现每天供气量平均增长5%，同时管网压力的波动范围降低10%的目标，提高了燃气供应的稳定性和使用安全性。在日常对管网的运维管理过程中，通过对管网变化预测和分析，确定管网维护、维修时间，在减少气量损失的同时，保障管网系统运行的安全。
3.3安全预测分析
燃气供应具有季节性特点，在供暖期间用气量较大，是管网事故高发期。例如，某市在管网供应过程中，对11月中旬至3月中旬供暖季节进行重点分析，利用管网仿真技术，对管网工况预测和分析，编制相关的供应方案，对供应结果加以总结，预判高峰时段可能产生的安全隐患，在管理过程中，调整管网的规划，做好调压站的建设、维修工作，有效保障了管网运行的安全性、稳定性。
3.4安全隐患识别
基于管网仿真技术在燃气安全管理中的应用，其具备强大的预警功能，能够帮助管理人员识别具体的安全隐患。基于仿真模型的构建，建立燃气管网安全影响因素模型，统计以往的安全数据，筛选出燃气管网安全管理影响因素指标，具体安全预警指标如下：
表 3 燃气管网安全影响因素
在利用仿真模型对燃气管网运行进行安全预警过程中，通过对各影响因素的识别，实现安全预警模型的构建，确定具体的安全权重。由于管网系统的复杂性和影响因素的复杂性，实时了解燃气管网的薄弱区域，重点对其进行监测。当管道发生燃气泄漏、管道破裂等异常情况时，管网仿真技术能够根据实时气源信息、组分信息、管网压力等数据，模拟出泄漏燃气的扩散范围、可能影响的区域等信息。
结论：综上所述，管网仿真技术在提升燃气安全管理方面具有积极作用，基于仿真模型的构建能够实现对燃气输送的气源跟踪、组分跟踪、压力分析，在提升燃气安全管理水平方面，相关技术人员可采用管道区域规划、管网优化调度、管网预测分析等功能，实现对安全问题的预警，有效将风险预控在允许的范围内，切实保障燃气管网运行的安全性、稳定性。
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