預制直埋熱力保溫管

時間：2022-06-14作者：滄州長實管道裝備有限公司瀏覽：45

在集中供熱管網(wǎng)中，工作管一般使用鋼管。近年來，在二次管網(wǎng)中，用塑料管替代鋼管作工作管正在逐步興起。在供熱行業(yè)，塑料管還是一種新型管材，作為工作管材料，塑料管與鋼管的特性不同，管道設計方法有很大差別。

供熱管道概念：凡是輸送蒸汽或熱水的管道均稱為供熱管道。供熱管道的任務：將鍋爐生產(chǎn)的熱能，通過蒸汽、熱水等熱媒輸送到室內(nèi)用熱設備，以滿足生產(chǎn)、生活的需要。

一、供熱管道的分類按其管內(nèi)流動的介質(zhì)不同可分為蒸汽和熱水管道兩種。按其工作壓力不同可分為低壓、中壓和高壓管道三種。按其敷設位置不同可分為室內(nèi)和室外供熱管道兩種。










二、供熱管道的特點熱水和蒸汽管道的特點就是由于溫度變化所引起的管道熱漲和冷縮。安裝時管道的溫度為常溫，初次運行（輸送熱媒）時，由于溫度陡然升高，管道將急劇地伸長，停止運行時，隨著溫度的下降管道也漸漸向回收縮。管道熱脹冷縮時，將對其兩端固產(chǎn)生很大的推（拉）應力，使管道產(chǎn)生變形甚至支架破壞，因此，安裝供熱管道時應采取措施（設置補償器），消除由于溫度變化而產(chǎn)生的推拉應力。對于蒸汽管道而言，除熱脹冷縮之外，還有另一特點：蒸汽在輸送途中，由于散熱等原因?qū)a(chǎn)生凝結(jié)水。蒸汽管道內(nèi)的凝結(jié)水，對于系統(tǒng)的正常運行為不利，它不僅使蒸汽的品質(zhì)變壞，而且會阻礙蒸汽的正常流通，產(chǎn)生水擊和噪聲等。因此，安裝蒸汽管道時應采取措施（設置疏水和排除凝結(jié)水的裝置），及時將產(chǎn)生的凝結(jié)水排出。




材料特性




對于同時承受介質(zhì)溫度和壓力作用的供熱管道，必須從耐熱性能和機械性能兩個方面滿足工作條件的要求。鋼材的機械性能與溫度有關(guān)，但與時間無關(guān)。在一定工作溫度下，其屈服強度、拉伸強度及許用應力在使用壽命內(nèi)可以認為是恒定值。塑料材料的機械性能與溫度和時間均有關(guān)。在高溫作用下，其機械強度逐步下降，產(chǎn)生蠕變（在不變應力作用下，材料不斷產(chǎn)生塑性變形）、松弛（壓緊力自行減少）和高溫氧化（在高溫下產(chǎn)生氧化破壞）等現(xiàn)象。因此塑料管道設計時，必須考慮設計使用壽命末期的機械性能。




使用條件的確定




使用條件即管道工作的時間——溫度分布。塑料材料的機械性能與溫度和時間有關(guān)，使用條件決定設計應力的數(shù)值。因此在確定管道壁厚之前要先確定使用條件。




根據(jù)供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)曲線，將全年時間劃分為若干階段，列出每個時間段的高介質(zhì)溫度，可得到管道工作的時間—溫度分布。有的標準根據(jù)應用領(lǐng)域設定了幾種典型系統(tǒng)給出時間—溫度分布，稱為使用條件級別。如果設計的管道運行規(guī)律與某一使用條件級別接近，可以直接選用對應的S值。

常見的使用條件級別表中有關(guān)術(shù)語解釋如下：




a．設計溫度。在使用條件級別表中，設計溫度定義為水輸送系統(tǒng)的設計值。按供熱行業(yè)的習慣，該溫度為運行調(diào)節(jié)曲線上的運行溫度，其大值為供熱行業(yè)常用的設計供水溫度。b．高設計溫度。在使用條件級別表中，高設計溫度定義為僅在短時間內(nèi)出現(xiàn)的設計溫度的高值。在供暖系統(tǒng)中，供熱行業(yè)常用的設計供水溫度即是高工作溫度，不存在高設計溫度；在生活熱水系統(tǒng)中，高設計溫度可以理解為使用流量變化時供水溫度系統(tǒng)設計溫度的數(shù)值。c．故障溫度。在使用條件級別表中，故障溫度定義為當控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，可能出現(xiàn)的過控制限的高溫度。d．XX溫度的使用時間。時間單位為年或者小時，在管道50年設計使用壽命內(nèi)各種溫度對應的總的使用時間。這個時間包括供熱時間和非供熱時間，在使用條件級別表中，設計溫度、高設計溫度和故障溫度的使用時間相加為50年。




管壁厚度的表示方法

鋼管的規(guī)格一般用 “管徑×壁厚”的方法表示。

塑料管的壁厚用管系列S或標準尺寸比SDR表示，按下式計算并圓整：




常用塑料管的規(guī)格為S4（SDR9）、S5（SDR11）、S6.3（SDR13.6）、S8（SDR17）。式中dn為公稱外徑；en為公稱壁厚。




管道壁厚的計算

國家標準《冷熱水系統(tǒng)用熱塑性塑料管材和管件》GB/T18991-2003中按下式計算小設計壁厚e：




以上公式變換一下形式即可得到下式：式中σ為設計應力；p為設計壓力。由此可知，管系列S與設計應力和設計壓力的比值相近。




這就是我們常見的鋼管壁厚計算公式，其中設計應力在鋼管計算時稱為許用應力。

設計應力的確定

塑料管的設計應力，是指在規(guī)定的使用條件下材料的允許應力，即設計使用壽命（50年）末期的材料強度。

國家標準《冷熱水系統(tǒng)用熱塑性塑料管材和管件》GB/T18991-2003使用Miner’s規(guī)則推算，管道材料的破壞時間tx可按下式計算：




材料在某一溫度連續(xù)作用下的破壞時間ti與材料的靜液壓應力（環(huán)應力）有關(guān)，各種材料均有相應的預測強度曲線，可以查到不同溫度和靜液壓應力（環(huán)應力）下的破壞時間。式中ai分別為設計溫度、高設計溫度、故障溫度的使用時間占總時間的分數(shù)（總和為1）；ti為材料在各種溫度連續(xù)作用下的破壞時間。

通過上式計算時需要進行試算，步驟如下：

a．先假設一個設計應力σ；

b．計算各種溫度對應的靜液壓應力（環(huán)應力）σi：




c．根據(jù)溫度和σi查相應材料的預測強度曲線，得到對應溫度的破壞時間ti；式中Ci為各種溫度對應的使用系數(shù)，即安全系數(shù)，考慮使用條件和材料性能，數(shù)值不小于1；

d．帶入式（5）計算材料的破壞時間tx；

e．重復步驟a～d，經(jīng)過多次試算，直到tx=50年為止，此時的σ即為設計應力。

工程設計應用

設計應力在工程設計中可用于兩種計算，已知設計壓力計算小壁厚，或已知S值計算大允許工作壓力。

a．已知設計壓力計算小壁厚。將設計壓力和設計應力代入式（3）或式（4）可算出小壁厚，圓整后選取管系列S值。

b．已知S值計算大允許工作壓力。根據(jù)式（1）和式（3）得到下式：




室外供熱管道的布置及敷設形式將管系列S值和設計應力代入式（7），可算出管道的大允許工作壓力。




一、室外供熱管道的布置




室外供熱管道的平面布置，應在保證供熱管道安全可靠的運行前提下，盡量節(jié)約投資。其布置形式分為樹植狀和環(huán)狀兩種。

環(huán)狀避免了樹枝狀的缺點，但是投資大，一般較少采用。

樹枝狀的優(yōu)點：

造價低、運行管理方便。

樹枝狀的缺點：

當局部出現(xiàn)故障時，其后的用戶供熱被停止。

適用：對供熱供應要求不嚴的場合。




 二、室外供熱管道的敷設形式




分為地上（架空）和地下兩種敷設形式。

（一）地上架空敷設

地上架空敷設是將管道安裝在地上的立支架或墻、柱的托架上。

優(yōu)點：不受地下水位的影響，施工時土方小，便于維修。

缺點：占地面積大，熱損耗大，保溫層易損壞，影響美觀。

按支架的高度不同可分為低、中、高支架三種敷設形式。

（1）低支架敷設

這種敷設形式是管底（保溫層底皮）與地面保持0.5~1m的凈距。如下圖所示。 

（2）中支架敷設

這種敷設形式適用于有行人和大車通過處，其管底與地面的凈距為2.5~4m。

（3）高支架敷設

這種敷設形式適用于交通要道或跨越公路、鐵路，其凈高跨越公路時為4m，跨越鐵路時為6m。如上圖所示。

（二）地下敷設

在城市由于規(guī)劃和美觀的要求，不允許地上架空敷設時可采取地下敷設。

地下敷設分為有地溝和無地溝兩種，通常采用有地溝敷設。有地溝敷設又分為通行、半通行和不通行地溝三種。

（1）通行地溝敷設

適用于廠區(qū)主要干線，管道根數(shù)多（一般過6根）及城市主要街道下。為了檢修人員能在溝內(nèi)自由行走，地溝的人行道寬＞0.7m，高≥1.8m。

（2）半通行地溝敷設

適用于2~3根管道且不經(jīng)常維修的干線。高度能使維修人員在溝內(nèi)彎腰行走，一般凈高為1.4m，通道凈寬為0.6~0.7m。

（3）不通行地溝敷設

適用于經(jīng)常不需要維修，且管線根數(shù)在兩條之內(nèi)的支線。兩管保溫層外皮間距＞100mm，保溫層外皮距溝底120mm，距溝壁和溝蓋下緣＞100mm。

（4）無地溝敷設

無地溝敷設是將普通管道直接埋在地下土層中。其熱損耗大，防水也難處理。過去，除了原油輸送管道的蒸汽伴熱管采用此種敷設形式外，均不采用無地溝敷設。隨著室外直埋保溫技術(shù)的發(fā)展，無地溝敷設應用越來越廣泛。

判斷下面幾種情況屬于哪種敷設形式。











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• 預制直埋熱力保溫管

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