管道直埋敷设新技术

管道直埋致设新技 术 机械工业部第一 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院 施振球 一 、国内外管道直埋敷设技术的 发展 国 内外管道直埋技术的发展 , 已有 �� 余年的历 史 。早在 �� 年代 , 原苏联就采用泥媒作保温材料 , �� 年代又改用浇灌泡沫混凝土作保温材料 。实践证明 , 这些保温材料吸水率大 , 管道腐蚀严重 。因此管道直 埋技术局限性很大 ,仅适用于地下水位低 、土质干燥 且无腐蚀的地区 。 随着高分子有机合成材料的发展 , �� 年代初 , 美国 、丹麦 、加拿大等国即着手研制预制保温管 。 目 前有两种 � 日本生产的柔性预制保温管 �亦称热缆 � , 采用双层金 属波纹软管 , 两软管之间充以 聚氨脂泡 沫塑料作保温层 , 内层波纹管为铜制以耐腐蚀 , 外层 波纹管为钢制以获得较高的刚度 , 外包聚 乙烯防腐 层 , 它可 自身热补偿 ,产品长达 ��� � ��� � , 施工时 像敷设电缆一样简便 � 刚性预制保温管 �亦称管中 管 � , 钢管外套以高密度聚 乙烯硬塑料管 , 两管之间 为聚氨脂泡沫塑料保温层 。 这些预制保温管防护性 好 , 保温性能好 , 施工速度快 ,可用 于地下水位高 、 土 壤潮湿地 区 , 从而使管道直埋技术发展到 一个新水 平 。 国内在 �� 年代曾经采用过浇灌泡沫混 凝土的 管道直埋敷设方式 , �� 年代初期开始研究沥青珍珠 岩保温层的热力管道直埋技术 。近年来 , 预制保温管 技术在国内发展极为迅速 , 尤其在北方地区 。 目前国 内生产的预制保温管有三种类型 �第一种是天津大 学研制的“氰聚塑 ”型式的预制保温管 , 系由钢管 、氰 凝防腐层 、聚氨脂泡沫塑料保温层和玻璃钢 �或高密 度聚 乙烯管保护层 �组成 , 适用于 ��� ℃以下介质的 热力管道 � 第二种是北京聚氨脂应用技术研究所研 制的 � � 一 �� � 型 �� � 预制保温管 , 系由钢管 、 异氰 脉酸脂保温层和玻璃钢保护层三部分组成 ,适用于 � �� ℃ 以下介质的热力管道 � 第三种是引进北欧 �丹 麦 、瑞典 、芬兰 �预制保温管的生产技术形成的生产 线 , 系由钢管 、报警导线 、聚氨脂硬度泡沫塑料保温 层和高密度聚 乙烯管保护层 四 部分组成 , 适用于 � � � � 以下介质的热力管道 。 国 内外部分厂家生产的预制保温管性能见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 表 � 国内外部分厂家生产的预制保温管性能 一 � � 一 二 、 管道直埋敷设的方式 、�产、�了月任氏」了汀、‘ 管道直埋敷设的方式有以下两种 。 �一 � 无补偿方式 无补偿管道直埋敷设的设计 , 国内外是建立在 以下两种不同理论基础上的 。 � � 安定性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 理论 安定性分析理论是本世纪 �� 年代由美国机械 工程师协会提出来的 , 按应力分类法和塑性力学 中 安定性分析概念为基础 的新的强度设计规范 �简称 � �� � 规范 �所采用的应力分为一次应力 、二次应 力和峰值应力 。 由热力管道内压及外载所产生的应力为一次应 力 , 此应力不是自限性的 。 由温差引起的热应力为二 次应力 , 此应力是 自限性的 。上述规范对不同的应力 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 了不同的限值 , 在计算时以一次应力和二次应 力的组合来进行校核 。 实践证 明 , 对于 � � �� 。 以下热力管道敷设 , 以 此理论设计是可行的 , 也是最简单的 , 并证明温度为 ��� 一� 以下直埋管道的直线段 , 完全可 以不设补偿装 置 。 � � 弹性分析理论 弹性分析理论是北欧各国设计直埋管道的依 据 , 主 要特点是 , 供热管 网在工作之前必 须进行预 热 , 预热温度是在管道运行温度和限制的最低温度 之间 。 要求预热温度与工作温度及最低温度的温差 所产生的热应力 , 不得超过管材的许用应力 。 管道预热的方式有敞开式和覆盖式两种 。 敞开式的特点是管沟在管道预热时是敞开的 , 根据一次预热范围分为整体预热和分段预热两种形 式 。 敞开式分段预热又分为设固定点和不设固定点 两种形式 。 �二 � 有补偿方式 当管道温度过高或难以找到 热源预热时 , 即热 力管道不具备采用无补偿方式的条件 , 则可采用有 补偿方式 。 此方式可分为以下两种 。 � � 有固定点方式 在补偿器两侧设置固定点 , 补偿器至 固定点的 间距不得超过最大安装 长度 , 固定点所承受的推力 为土壤对管道的摩擦力 。 设计时还应考虑由于土壤 条件变化而造成摩擦系数的变化 、管线埋深的变化 对移动的影响 。 � � 无固定点方式 对于无固定点有补偿的敷设 , 首先应在管网平 面布置及纵剖面图上校核两个直管段是 否超过最大 安装长度 �� � � 的两倍 。 如 � � �� � 。� , 则需校核直 管段两自由末端的自然弯管是否能吸收掉直管段的 实际热伸长量 。 如果直管段长度 � � ��� �� , 则还需在 � 管段 上设置补偿器 , 直 至所有不带任何补偿器的直管段 长度均不超过 �� � � � 为止 。 �三 � 直埋管道敷设方式的选择 。 综上所述 , 直埋管道的各种敷设方式中 , 无补偿 方式优于有补偿方式 。而在无补偿方式中 , 敞开式优 于覆盖式 ,故在热力网设计中 ,应优先考虑选用无补 偿敞开式预热方式 。 在有补偿方式中 、虽然无定点方式计算工作量 大 , 但它具有投资少 、占地面积小 、运行安全等优点 , 因此 , 在城市热力网及其他热力 网设计中 , 应优先采 用这种方式 。 三 、直埋管道设计计算 �一 �土壤摩擦力计算 尸, 一 冗 · � · � · � � �� � 式中 尸 二— 土壤摩擦力 , ��— 管道外套管直径 , ��— 管长 , �� 。— 单位面积的摩擦力 , � � � � , 丹麦 �、�摩勒公式取 � , 一 � � � � � , � � 一 � · � 产 · � · � �� � 产— 土壤摩擦系数 , 一般 产� � � �一 。�—土壤的密度 , � � � � �� 一一管道中心的埋设深度 , � �二 � 弹性力的计算 尸 � 一 。� 尸 一 ‘。一 �� �“ 只于‘� 备一 � “, �� � � � � � � 一�� �山 厂 一 令�� 份一 。“, 式中 尸 , �— 管道预热产生的弹性力 , �。�— 管道预热产生的轴向热应力 , � � � � “�—管壁截面积 , � � “�— 按预热温度选取的管材线膨胀系数 , 一 � � 一 � � � �� · ℃ � 山—管道预热温度与预热前温度之差 , ℃� 、—钢管外径 , � �� �—钢管内径 , � ��—钢管的弹性模量 , � �� � ’�三 � 两补偿器最大间距的计算 根据摩擦力要小于弹性力的原则 , 即 尸 � � 尸 � , 亦即 二 · � � � · � � � 尸� , 则两补偿器最大间距 � � 二 按下式计算 � � � 。二 � 尸, � �万 � � � 凡 � ��� �四 � 最大安装长度计算 直埋管道受热膨胀伸长 , 由于外套管与砂层之 间的摩擦力约束 , 因而在管道断面上产生了轴向应 力 。在自由补偿端处轴向应力为零 。在固定点处轴向 应力为最大值 。 设固定点处距自由端的距离为 � 则 轴向力为 � , 可按下式进行计算 � 尸 � 介 · � · � · � 。 二 氏二 · � ��� 式中 尸—轴向力 , �氏二—管道断面上的轴向应力 , � �� � ’�— 管道的切面积 , � � �其他符号意义同前 丹麦有关规范规定 , 在介质温度为 ��� ℃时 , 钢 管的屈 服应力为 � � � � � � � � , , 在 �� ��时为 � � � � � � � � � , , 而采用的许用应力 , � � � � � � � � � � � , , 若将 此值代入式 �� � , 即可求出在许用应力范围内的最大 安装长度 , 亦即从 自由补偿端到固定点之间的最大 距离 , 按式 ��� 计算 , 亦可按表 � 选取 。 �五 � 管道纵向稳定最小覆土深度 直埋管道在运行时处于轴向压缩 状态 , 如同一 根 细长的压杆 , 其稳定是靠上部搜土来维持的 。 因 此 , 在直埋管道上部要保持一定的覆土深度 � 。 作 用在直埋管道上的轴向力按下式计算 。 农 � � 大安装长度 钢管外径 �� � � 钢管壁厚 ��� �� � 外套管外径 �� � � 安装长度 �� � � �。 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 。 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �。 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � �� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � · � 一� · � · � � � � �� � � 尸 � � � � � 了� � · � ‘ · � , · � � · � � � ! 若取 C ~ o.3q , 则式(8) 可写成下式 : 尸誓q 一 8 .3 7 x F 号x E 会x J告 (9) 式中 K— 安全系数 , K ~ 1 . 5 q— 为防止纵向失稳所 必须保持的垂直荷载 (管道自重加上部土重) , N /c m C — 与土壤情况有关的参数 , 取 C 一。. 3 qE— 钢材的弹性模量 , N /c m Z J —惯性矩 , c m ‘p—土壤的密度 , k g /c m 3 G — 管道的自重 , N /c m其他符号意义同前 按上述公式计算的 H 值见表 3 。 从表 3 可 以看出 , 计算结果表明 H 值不大 , 工 程 实践中所采用的覆土深度大于 60 cm , 已能满足要 求 。 ( 六) 直埋管道热损失计算 直埋敷设的热力管道热损失计算是个比较复杂 的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 , 它与预制保温管结构 、介质温度 、管径大小 、 土壤性质 、保温层导热系数 、管道间距等多种因 素有 关 。 其计算方法如下 。 表 3 直埋管道. 小扭土深度 H 值 D 二 X 占(m m ) H (em ) 57 X 3. 5 4 6. 34 8 9 X 4 3 7. 15 108 X 4 30. 50 133 X 4 24 .0 0 15 9 X 4. 5 2 2. 30 21 9 X 6 16 .4 6 一 40 一 计算土壤覆盖层的修正高度 H H 一 h + 0 .0 68 5几, ( 1 1 ) 2 . 求 出土壤热阻系数 R , ( 当两根管道尺寸相 同时 , R , , = R , 2 当 h) D 、 时 , R , = 当 h< D 、 时 , 卫‘1。竺2尤人一 D (12 ) D 一 1 1一 } 2万 . 八厄万万一万)R , = 斌汾In }月紧 + 、 / } 三冬 } 一 l 】 (13)2;r 凡一 ( D ” 气 D ) ‘ ) 3 . 计算保温层热阻系数 R , ( 当两根管道尺寸相 同时 , R , l = R ‘: ) ; ‘ 一裁‘·瓷 “ ‘, 4 . 计算管道间热阻系数 凡 当 C < ZD 、 , h ) 刀w 时 , R 一弄ln乙万’^ 4 He + 了e , + 踢 (15) 当 C ) ZD w 时 , * 一众1·丫l+(碧)’ ( , 6 , 计算管道热损失 q 山l(R , 2 + R ‘: ) 一 山ZR - 一 (R , 2 + R ‘: ) ( R , , 一卜R , l ) 一 尺三 气天兴瓮渝偏拱瑞 总热损失 q 一 q: + 乳 (17 ) (18 ) (19 ) 丛2s 式 (11) ~ (19)中 h—覆盖层高度 , m H —覆盖层修正高度 , m入—保温材料的导热系数 , W / ( m · ’ C ) 凡‘—土壤的导热系数 , W / ( m · ℃ ) 山1、 山2— 管 道 与 土 壤 的 温差 , ℃ R ,— 土壤热阻系数R ‘—保温层热阻系数R 。—管道间热阻系数q。—管道 T :热损失 , W / m q Z—管道 T :热损失 , W / m q—总热损失 , w / m C —两管道中心距 , W / m例 :当管内介质温度 T , 一 95 ℃ 、 T Z ~ 70 ℃ , 土壤 温度为 5℃ , 入= 0. o 27 w / (m · ,C ) , H = 0 . 6 m , 凡 = 1.15 W /(m · ℃ ) , C = D + 2 0 0 ( 刀w镇560 m m )时 , C = D + 3 0 0 ( D , > 5 6 0 m m ) 时 ,计算其热损失 。 解 :将以上数据代入式(11)~ (19) , 计算结果见 表 4 。 计算结果表明 , 采用聚氨脂保温管直埋敷设热 力管道的热损失 , 要比用岩棉管壳 、 玻璃棉制品 、 矿 棉制品等保温制品等保温材料 ,地沟敷设的热力管 道热损失减少 50 % 左右 。 不同保温材料热损失比较 见表 5 。 ( 七) 预热温度及安装温度的计算 在实际状况下 ,一般管道承受三维应力 :轴向应 力 。。 、环向应力 ‘。和径向应力 氏 。 通常径向应力很 小可忽略 , 因此仅以两项应力来分析 。 直埋管道的轴向应力按下式计算.Ja二 = 1 0 一 3 aE 山 + 产口栩 , ( 2 0 ) a , = 10 2 X 一 5 0P D , / S ( 2 1 ) 表 4 直埋管道敷设热损失计算结果 DDD NNN D 、、 DDD CCC R 。。 R ggg R ,, q 111 q 222 qqq ((( m m ))) ( m m ))) ( m m ))) ( m m ))) [ W / ( m · ℃ )〕〕 [W / (m · ℃ )〕〕(W /(m · ℃ ))) (W / m ))) (W / m ))) (W /m ))) 555 000 5 777 1 1 777 31 777 4 . 1 888 0 . 4 333 0 . 2 444 18 . 8 999 13 . 1 222 3 2 . 0 111 888 000 8 999 1 4 777 34 999 3 . 0 777 0. 4 000 0 . 2 222 2 5 . 2000 17 . 4 000 4 2 . 6 000 111 0 000 1 0888 1 6 888 3 6888 2 . 7 888 0. 3888 0 . 2 111 2 7 . 2 111 18 . 7 444 4 5 . 9 555 111 2 555 1 3 333 20 333 4 0 333 2 . 4 555 0. 3 666 0 . 2 000 3 0 . 3 222 20 . 9 555 5 1 . 2 777 111 5 000 1 5 999 2 1 999 4 1999 1. 8 666 0. 3 555 0 . 1 999 3 8 . 5 444 2 6 . 1555 6 4 . 6 999 222 0 000 2 1 999 2 7 999 4 7999 1. 4 000 0. 3 111 0 . 1 888 4 9 . 2 000 32 . 8 555 8 2 . 0 555 222 5 000 2 7 333 3 3 333 5 3333 1. 1 555 0. 2 999 0 . 1 444 5 8 . 7 888 39 . 5 111 9 8 . 2 999 333 0 000 3 2 555 3 9 333 5 9333 1. 1 000 0 . 2 777 0 . 1 222 6 1 . 7 666 4 1. 8 444 1 0 3 . 6 0 表 5 不同保沮材料热损失比较表 DDD NNN 地沟敷设热损失 (W /m ))) 预制保温管直埋热损失 (w /m ))) (((m m ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) 岩岩岩棉管壳壳 玻璃棉制品品 矿棉制品品 聚氨月旨旨 555000 3 5.999 37.888 38.777 18.3 999 888000 4 9.888 55.000 55.999 25.2000 1110000 57.999 65.444 55.000 27.2 111 1112555 68 。 555 6 9 . 777 6 6 . 222 3 0 . 3 222 111 5 000 7 9 . 555 9 0 . 333 7 3 . 111 3 8 . 5 444 222 0 000 8 3 . 777 1 2 6 . 444 1 0 7 . 555 4 9 . 2 000 222 5 000 1 0 1 . 333 1 3 0 . 777 1 2 7 . 333 5 8 . 7 888 333 0 000 1 1 8 . 111 1 4 4 . 555 1 4 6 . 222 6 1 . 7 666 式中 ‘—管道的环向应力 , N /c m ,尸—管道设计内压力 , M P. S —管道壁厚 , m m产—泊桑 比 ,取 。. 3其他符号意义同前 根据式(20)~ (21 ) ,若采用分段预热法 , 只要知 道设计供水温度 、工作压力 , 即可算出预热温度 。 但 是 ,在计算一次补偿法的预热温度时 , 完全按照上式 计算不尽合理 ,还应考虑残余压应力的影响 。原则上 应减小工作温度与预热温度的温差 ,使其总的压应 力不超过许用应力[司 , 则应在式 (2。)的左边减去残 余应力 a’ 。 ‘ 一 o. 二 1 0一aE 山 + 产口姗 (22 ) 由式 (22)即可计算出一次补偿法预热温度 t, 及安装温度 标。 以及管道处于零应力时的温度t。 。 四 、直埋管道设计及施工要点 1.直埋管道适用于输送低压蒸汽 、热水 、冷水 、 石油等气液体 , 一般温度不超过 120 ℃ ,采用异氛脉 酸脂保温时 , 可达到 150 ℃ 。 2 . 直埋管道设计及施工 , 应遵守 《城市热力网 设计规范 》(C JJ 34 一90) 及《城市供热管网工程施工 及验收规范 》(C JJ 28 一 89 )中的有关规定 。 3 . 一般规定直埋管道应埋设在当地的冰冻线 以下 。 4 . 直埋管道的沟槽开挖尺寸 ,可按下列原则确 定 : 管子与管子之间净距 200 ~ 25om m , 管子与沟 壁之间净距 200 ~ 250 m m ;管底与沟底之 间净距 200 m m ,管顶与地面之间净距 600 m m . 管子周围要填砂 , 然后 回填土 。 5 . 补偿器可选用波纹 、套管和矩形 补偿器 , 但 必须设置于检查井内 , 以便检修. 6. 所有检查井都应采用混凝土浇灌的防水井 , 严防地下水渗漏到井内 。 7 . 直埋管道穿过公路时 , 应加套管或做成管 沟 ,管沟上面铺盖钢筋混凝土盖板 。 8 . 管子间的连接采用焊接 , 管子与阀门 、管子 与补偿器之间用法兰连接 。 9 . 当安装直埋管道时 , 其管道接 口 、管道与阀 门 、补偿器连接处 ,均需在现场制作氛聚塑材料保温 结构 。 1 0 . 保温管在搬运时 ,应在其系绳处加设护套 , 以防损坏 ,在堆放时 , 应在管端用支垫垫起 。 若保护 层被损坏时 , 应在损坏处涂复浸透不饱和树脂的玻 璃布 。 (收稿B 期 :1993一 1 0 一 1 6 ) 更 正 本刊 1994 年第一期第 4 页《洛轴公司 “七五 ”技 改基建工程设计 》一文的作者所在单位 “机械工业部 机械第十设计研究院 “应为 ”机械工业部第十设计研 究院 ” ;第 7 页《引进新技术改造老工艺 》一文的作者 所在单位 “机械工业部第十一设计研究所 ”应为 “机 械工业部第十一设计研究院 ” 。 一 42 一