论文部分内容阅读
【摘要】通过分析城市集中供热管网设计中的问题，根据热力管网设计的合理化、热力管网波纹补偿器的设计、严格管网施工质量关三个方面的要求，找到并解决了热力管网设计中的一些问题。
【关键词】热力管网 管网设计 波纹补偿器 施工质量
【 Abstract 】 Through the analysis of the city in the design of central heating pipelines, according to the heat pipe network design rationalization, the heat pipe network ripple compensator design, strict quality network construction three requirements, and find and solve the thermal pipe network design issues.
【 Key words 】 heat pipe network, design,ripple compensator, construction quality
中图分类号：TU995.3文献标识码：A 文章编号：
引言
随着城市集中供热的迅速发展，热网越来越显示其重要性。由于热网工程规模大、造价高，而且影响面广，涉及城市规划建设和环境美化。保证供热质量能否把生产的热能，按热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计、施工和调节中选择最优方案、进行最佳施工。
一、热力管网设计的科学化
在设计供热管网在过程中要按照相应的路线进行，主要是参照城市的市区平面布置图来进行设计，有时也可以参照地形图、区域气象资料、各类构筑物的实际情况来优化热力管网的设计工作，这样才能发挥出最佳的设计与施工效果。这就使得设计工作变得更为复杂，通常在设计过程中要综合以下问题进行思考。
1.1管网的划定及布置情况 。
（1）在选择管网及确定其布置情况时要在技术上实现突破，使其达到相应的施工要求。在管线布置过程中最好使其穿过地势平坦、土质好的地面，保证在水位较低的地区进行；（2）综合经济因素，在购买热管网主干线时尽量以最少的数量完成施工；（3）联系附近的施工环境，在施工时要保存良好的环境现状，避免破坏环境的美观效果；（4）积极配合市政设施工作，对管线进行准确合理的布置，这样才能有利于施工的安装和维修工作。
1.2热网主干线的布置
当集中供热热源点逐渐减少时，供热半径则逐渐加大，供热管网的建设需要投入很多的资金，通常要占到供热工程总投资的一半以上。需要保持热网主干线与热负荷密集区较为接近，这样可将管线长度控制在一定范围内，避免给建筑旌工带来严重的影响。通常情况下供热管网的主管线是平均比压降最小的环路，其给热水供热管网，以及用户系统的阻力损失不会造成太大的影响，主要是将热源传到最远的热用户的环路中来当成供热管网的主干线。
1.3热网管径的选择
各管段的直径在管网设计过程中常常按照供热管网各管段的计算流量及比压降范围进行选择，而热负荷情况决定了流量的大小。在选择管径前期应该对各管段的现有热负荷实施准确的计算，以预测出负荷将来的增容情况。
1.4选择合理的敷设方式
供热管道的敷设情况有着重要的意义，不仅能够确保热网在运行时的安全可靠，还能减少建设工程的资金消耗，增加管网的使用寿命，方便工程的施工，给各项管理工作创造有利的条件。社会技术的进步促进了直埋技术的发展与使用，实际情况表明了直埋技术在保温方面能起到明显的效果，其优势在于占地面积小、环境影响少，使用寿命长，资金消耗低等。
1.5合理的热指标
为了保质保量满足热用户的需要，达到要求的室内温度，保持室内的热平衡，在计算供热系统散热设备时，应选择合理的热指标。如果居民住宅室内温度为18—20℃，室外采暖计算温度为-25℃左右，民用建筑的面积热指标为50—60W／m2，按这一要求基本可以满足生活、生产的需要。
二、热力管网中波纹补偿器的设计
波纹管是构成波纹补偿器最主要元件。波纹管主要性能包括：补偿量、弹性刚度，耐压强度、稳定性、疲劳强度等，一般设计热力管网要求波纹管是在满足强度、稳定性、和疲劳寿命前提下，补偿量越大越好刚度值越小越好。波纹管通过附加的拉杆、铰链等附件与波纹管元件相互组合即可以组成各种功能的补偿器，通过不同的波纹补偿器组合方式又可以构成各种形式的补偿管系以完成热力管网补偿需要。波纹补偿器组合分为轴向补偿器、角向补偿器，复式拉杆补偿器管系，采用角向与复式拉杆补偿器更接近自然补偿管系受力形式，不用考虑内压推力，采用轴向补偿器因承受较大内压力，补偿量大。同心精度要求高。发生问题也较多。
2.1波纹补偿器设置位置的探讨
按照通常做法，轴向型波纹补偿器均布置在紧靠固定支架旁，然后紧接两个导向支架，距离分别4Dg、14Dg，主要目的以防止其轴向失稳，蒸汽直埋管道靠保温材料及外套钢管进行支撑或导向、热水直埋管主要靠与保温材料形成整体由土壤、沙层控制。但是这种布置方式出发点是好的，但在实际运用中受地形限制，架空管系支架过多，则布置困难；直埋管系地下障碍物过多，可能有过多翻弯产生，要求补偿器只能布置在直管段，这种在固定支架德设补偿器的形式，可能会因管线位移造成波纹补偿器每个波节吸收位移的工作能力传递不均，发挥的补偿能力不充分。
2.2蒸汽直埋管道一种设计方式存在的问题
蒸汽直埋管道管系有时为减少固定支架的数量，往往布置成“驻点”形式：直埋管道两个规格型号相同的相邻补偿器之间管线中点不设固定点，当管道受热均匀膨胀时，在两个补偿器中间必然形成一个力的相对平衡点，即驻点。理论上以该点为界管道向左右两个方向均匀膨胀，力的平衡点可能会因管道受力不均匀而发生少许偏移，一般按20'70余量进行考虑补偿器设置。此种布置方式值得商榷。我公司建于1992年中630蒸汽直埋管道及采用此种布置方式，固定支架之间距离80m，设两只补偿器规格型号完全相同，均为120ram，于2000年进行对此段管道更换，拆解后发现一只补偿器已被压扁，压缩量200mm，另一只不仅未起到补偿压缩作用。反而被拉长50mm，一个补偿器伸长对另一个补偿器造成过度压缩从而使两个补偿器均发生破坏失效。造成这种情况的原因较为复杂：一是补偿器自身质量偏差较大，虽型号规格相同但刚度值差距大无法自由压缩；二是受管材加工制作质量与安装质量影响，无法自由伸缩，“驻点”固定支架两侧管道受力不均，造成驻点偏移大，“驻点”不固定，使波纹补偿器无法承受，最终造成破坏。除非对补偿器自身作较大改进，保证波纹闻均布限位使波纹补偿器刚度均衡趋于一致。否则采用普通补偿器条件下，还应按照美国EJM．A规定每两个固定支架之间只设—个补偿器的原则。
2.3施工安装对轴向波纹补偿器的影响
有时候补偿器布置形式不合理或设计采取措施不得当，施工安装中很容易出现偏差，造成受力方向主要不是轴向力，而是偏向力，偏向力对补偿器产生一定的扭矩，对于轴向波纹补偿器来说，管壁较薄抗扭矩能力差，极易失稳。因此施工中为保证管系在安装补偿器处的同轴度公差处于最小，建议在安装补偿器前先将管段敷设好，然后在准备安装补偿器处将管子割下一段(其长度等于补偿器的自由长度加预拉仲量)，再将补偿器装上去焊接，采用割管法安装的办法。
三、控制热力管网施工的质量
3.1积极构建科学的施工质量体系
在施工过程需建立一套完整的质量保证体系，主要是根据工程的性质、工期、材料、运输等不同情况，并且具备良好的人员素质和机械装备作为前提条件。需要以全局角度考虑后设计详细的施工方法，规划施工进程，做好现场安排工作，以此实现设计、施丁、技术等各方面的有效结合，在保证丁程质量的同时提高经济效益。
3.2有效清除管内杂物
施工过程常存在诸多问题，经常因为施工人员工作失职而出现管子随意放置，施工过程无法达到管理的需要，造成管内存有焊渣、泥沙、石块等不同杂物，导致管网出现堵塞，使得热网的使用出现很大的阻碍，一般能造成系统热失衡，引起局部不热，阻碍了系统调整，无法确保供热质量。严重会造成除污器堵塞或系统损坏。
3.3对外网进行有效清洗
为了保持管路系统的清洁，在安装过程中要将管内杂物清除，当管道安装结束后进行强度试验，同时清洗管道系统的内部。这样就能将残留在管内的铁锈清除，并有效的焊渣，防止因雜物而引起管堵，破坏了阀门、仪表。
3.4控制保温管的质量关
硬质聚氨酯保温直埋技术是热网经常使用到的，在运用时必须确保聚氨酯的发泡的温度、时间、配料达到施工标准的要求，对于保温材料的性能指标进行严格控制。
四、结论
热能是现代生产和生活的重要能源。随着生产的发展，人们生活水平的提高，城市热能的消费量将愈来愈大。要满足热用户的需求，管网的负荷将不断增大，它给管网的设计和施工带来了新的挑战，也给管网正常运行的合理调节提出了新的课题，相信随着供热技术的不断提高，这些问题都能迎刃而解。
参考文献：
[1]《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019—2003)
[2]陆耀庆，主编．实用供热空调设计手册．中国建筑工业出版社出版。2005版
【关键词】热力管网 管网设计 波纹补偿器 施工质量
【 Abstract 】 Through the analysis of the city in the design of central heating pipelines, according to the heat pipe network design rationalization, the heat pipe network ripple compensator design, strict quality network construction three requirements, and find and solve the thermal pipe network design issues.
【 Key words 】 heat pipe network, design,ripple compensator, construction quality
中图分类号：TU995.3文献标识码：A 文章编号：
引言
随着城市集中供热的迅速发展，热网越来越显示其重要性。由于热网工程规模大、造价高，而且影响面广，涉及城市规划建设和环境美化。保证供热质量能否把生产的热能，按热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计、施工和调节中选择最优方案、进行最佳施工。
一、热力管网设计的科学化
在设计供热管网在过程中要按照相应的路线进行，主要是参照城市的市区平面布置图来进行设计，有时也可以参照地形图、区域气象资料、各类构筑物的实际情况来优化热力管网的设计工作，这样才能发挥出最佳的设计与施工效果。这就使得设计工作变得更为复杂，通常在设计过程中要综合以下问题进行思考。
1.1管网的划定及布置情况 。
（1）在选择管网及确定其布置情况时要在技术上实现突破，使其达到相应的施工要求。在管线布置过程中最好使其穿过地势平坦、土质好的地面，保证在水位较低的地区进行；（2）综合经济因素，在购买热管网主干线时尽量以最少的数量完成施工；（3）联系附近的施工环境，在施工时要保存良好的环境现状，避免破坏环境的美观效果；（4）积极配合市政设施工作，对管线进行准确合理的布置，这样才能有利于施工的安装和维修工作。
1.2热网主干线的布置
当集中供热热源点逐渐减少时，供热半径则逐渐加大，供热管网的建设需要投入很多的资金，通常要占到供热工程总投资的一半以上。需要保持热网主干线与热负荷密集区较为接近，这样可将管线长度控制在一定范围内，避免给建筑旌工带来严重的影响。通常情况下供热管网的主管线是平均比压降最小的环路，其给热水供热管网，以及用户系统的阻力损失不会造成太大的影响，主要是将热源传到最远的热用户的环路中来当成供热管网的主干线。
1.3热网管径的选择
各管段的直径在管网设计过程中常常按照供热管网各管段的计算流量及比压降范围进行选择，而热负荷情况决定了流量的大小。在选择管径前期应该对各管段的现有热负荷实施准确的计算，以预测出负荷将来的增容情况。
1.4选择合理的敷设方式
供热管道的敷设情况有着重要的意义，不仅能够确保热网在运行时的安全可靠，还能减少建设工程的资金消耗，增加管网的使用寿命，方便工程的施工，给各项管理工作创造有利的条件。社会技术的进步促进了直埋技术的发展与使用，实际情况表明了直埋技术在保温方面能起到明显的效果，其优势在于占地面积小、环境影响少，使用寿命长，资金消耗低等。
1.5合理的热指标
为了保质保量满足热用户的需要，达到要求的室内温度，保持室内的热平衡，在计算供热系统散热设备时，应选择合理的热指标。如果居民住宅室内温度为18—20℃，室外采暖计算温度为-25℃左右，民用建筑的面积热指标为50—60W／m2，按这一要求基本可以满足生活、生产的需要。
二、热力管网中波纹补偿器的设计
波纹管是构成波纹补偿器最主要元件。波纹管主要性能包括：补偿量、弹性刚度，耐压强度、稳定性、疲劳强度等，一般设计热力管网要求波纹管是在满足强度、稳定性、和疲劳寿命前提下，补偿量越大越好刚度值越小越好。波纹管通过附加的拉杆、铰链等附件与波纹管元件相互组合即可以组成各种功能的补偿器，通过不同的波纹补偿器组合方式又可以构成各种形式的补偿管系以完成热力管网补偿需要。波纹补偿器组合分为轴向补偿器、角向补偿器，复式拉杆补偿器管系，采用角向与复式拉杆补偿器更接近自然补偿管系受力形式，不用考虑内压推力，采用轴向补偿器因承受较大内压力，补偿量大。同心精度要求高。发生问题也较多。
2.1波纹补偿器设置位置的探讨
按照通常做法，轴向型波纹补偿器均布置在紧靠固定支架旁，然后紧接两个导向支架，距离分别4Dg、14Dg，主要目的以防止其轴向失稳，蒸汽直埋管道靠保温材料及外套钢管进行支撑或导向、热水直埋管主要靠与保温材料形成整体由土壤、沙层控制。但是这种布置方式出发点是好的，但在实际运用中受地形限制，架空管系支架过多，则布置困难；直埋管系地下障碍物过多，可能有过多翻弯产生，要求补偿器只能布置在直管段，这种在固定支架德设补偿器的形式，可能会因管线位移造成波纹补偿器每个波节吸收位移的工作能力传递不均，发挥的补偿能力不充分。
2.2蒸汽直埋管道一种设计方式存在的问题
蒸汽直埋管道管系有时为减少固定支架的数量，往往布置成“驻点”形式：直埋管道两个规格型号相同的相邻补偿器之间管线中点不设固定点，当管道受热均匀膨胀时，在两个补偿器中间必然形成一个力的相对平衡点，即驻点。理论上以该点为界管道向左右两个方向均匀膨胀，力的平衡点可能会因管道受力不均匀而发生少许偏移，一般按20'70余量进行考虑补偿器设置。此种布置方式值得商榷。我公司建于1992年中630蒸汽直埋管道及采用此种布置方式，固定支架之间距离80m，设两只补偿器规格型号完全相同，均为120ram，于2000年进行对此段管道更换，拆解后发现一只补偿器已被压扁，压缩量200mm，另一只不仅未起到补偿压缩作用。反而被拉长50mm，一个补偿器伸长对另一个补偿器造成过度压缩从而使两个补偿器均发生破坏失效。造成这种情况的原因较为复杂：一是补偿器自身质量偏差较大，虽型号规格相同但刚度值差距大无法自由压缩；二是受管材加工制作质量与安装质量影响，无法自由伸缩，“驻点”固定支架两侧管道受力不均，造成驻点偏移大，“驻点”不固定，使波纹补偿器无法承受，最终造成破坏。除非对补偿器自身作较大改进，保证波纹闻均布限位使波纹补偿器刚度均衡趋于一致。否则采用普通补偿器条件下，还应按照美国EJM．A规定每两个固定支架之间只设—个补偿器的原则。
2.3施工安装对轴向波纹补偿器的影响
有时候补偿器布置形式不合理或设计采取措施不得当，施工安装中很容易出现偏差，造成受力方向主要不是轴向力，而是偏向力，偏向力对补偿器产生一定的扭矩，对于轴向波纹补偿器来说，管壁较薄抗扭矩能力差，极易失稳。因此施工中为保证管系在安装补偿器处的同轴度公差处于最小，建议在安装补偿器前先将管段敷设好，然后在准备安装补偿器处将管子割下一段(其长度等于补偿器的自由长度加预拉仲量)，再将补偿器装上去焊接，采用割管法安装的办法。
三、控制热力管网施工的质量
3.1积极构建科学的施工质量体系
在施工过程需建立一套完整的质量保证体系，主要是根据工程的性质、工期、材料、运输等不同情况，并且具备良好的人员素质和机械装备作为前提条件。需要以全局角度考虑后设计详细的施工方法，规划施工进程，做好现场安排工作，以此实现设计、施丁、技术等各方面的有效结合，在保证丁程质量的同时提高经济效益。
3.2有效清除管内杂物
施工过程常存在诸多问题，经常因为施工人员工作失职而出现管子随意放置，施工过程无法达到管理的需要，造成管内存有焊渣、泥沙、石块等不同杂物，导致管网出现堵塞，使得热网的使用出现很大的阻碍，一般能造成系统热失衡，引起局部不热，阻碍了系统调整，无法确保供热质量。严重会造成除污器堵塞或系统损坏。
3.3对外网进行有效清洗
为了保持管路系统的清洁，在安装过程中要将管内杂物清除，当管道安装结束后进行强度试验，同时清洗管道系统的内部。这样就能将残留在管内的铁锈清除，并有效的焊渣，防止因雜物而引起管堵，破坏了阀门、仪表。
3.4控制保温管的质量关
硬质聚氨酯保温直埋技术是热网经常使用到的，在运用时必须确保聚氨酯的发泡的温度、时间、配料达到施工标准的要求，对于保温材料的性能指标进行严格控制。
四、结论
热能是现代生产和生活的重要能源。随着生产的发展，人们生活水平的提高，城市热能的消费量将愈来愈大。要满足热用户的需求，管网的负荷将不断增大，它给管网的设计和施工带来了新的挑战，也给管网正常运行的合理调节提出了新的课题，相信随着供热技术的不断提高，这些问题都能迎刃而解。
参考文献：
[1]《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019—2003)
[2]陆耀庆，主编．实用供热空调设计手册．中国建筑工业出版社出版。2005版