略谈城市天然气管道的设计 城镇燃气设计规范
摘 要:随着高层建筑的日益增多,在一定程度上加大了天然气管道设计难度,天然气管道设计需要考虑的因素也越来越多。在这种情况下,就应该结合城市高层建筑实际情况对天然气管道进行合理设计或改进。如何更好的对城市天然气管道进行设计,已经成为相关部门值得思索的事情。
关键词:城市 天然气管道 设计
中图分类号:TU996 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0128-01城市天然气管道不仅具有输气功能,还具有储气功能。为了保证城市天然气管道正常供气,就应该注意管道沉降、附加压头、立管应力问题,并采取相应措施解决这些问题。毕竟这些问题对天然气管道安全运行有一定影响。
1 城市天然气管道设计时应该注意的问题
1.1?应该注意天然气管道沉降问题
正常情况下,高层建筑在竣工后5年之内,其沉降速度最大,之后其沉降速度将逐渐递减。而天然气管道一般是在建筑竣工初期进行安装的,后期随着建筑的沉降会使入管穿墙部位产生较大的应力。再加上回填土的沉降使引入管产生部分悬空,严重时会使管道变形甚至漏气。为了避免这些问题出现,在设计的时候就应该采取恰当的补偿方法,以保证管道正常运行。
1.2?应该注意天然气管道附加压头问题
因高层建筑的高程较高,燃气管道使用的立管也比较长,加之天然气管道与空气密度的差异,附加压头使用中常会造成用户燃烧器前压力波动,甚至超出标准的工作范围,进而影响燃烧器的正常燃烧,燃气会出现不完全燃烧或是熄火、回火等现象。为了保证天然气燃烧器能正常燃烧,就应该控制或消除附加压头的影响。
1.3?应该注意天然气管道立管应力问题
因天然气管道立管较长,其在实际运行过程中,管道自重将会很大,再加上环境和温度的影响,立管会变形甚至产生热应力。而应力是影响高层管道设计的重要因素,一旦在设计中出现应力问题,管道自身及其支架就会受到严重的破坏,使管道弯曲或是破裂、漏气,甚至会引发重大安全事故。为了避免这一问题,在设计的时候就应该对其进行应力计算,保证天然气管道正常使用。
2 解决城市天然气管道设计问题措施
2.1?在管道设计中应该对天然气管道沉降进行补偿
当建筑物设计沉降量超过50mm时,其在设计过程中就应该将入管墙的预留洞尺寸加大,保证管道引入管道墙之前,进行两次以上垂直或弯曲,并在穿墙前设置柔性管或波纹补偿器。但是在设置柔性软管的时候,尽量不对管道进行固定,并保证天然气软管的水平安装,使其处于自然延伸状态,以避免建筑沉降而使管道遭到破坏。
2.2?在管道设计中应该对燃具压力进行计算
天然气的供气方式是自下而上的,如果其附加压力是正值,其就会产生向上的浮力,甚至会使燃具前压力升高。在这种情况下,供气系统就应该尽量避免燃具负荷工作。民用燃具的负荷压力超过1.5Pn(Pn为燃具的额定压力),而对于高层建筑燃具来说是不适用的。在这时就应该根据高层建筑燃气系统不利工况进行用户燃具压力计算。其计算公式为:
P2=P1-△P1-△P2-△P
其中P2为灶前压力;P1为调压出口压力;△P2为干线引入管压降;△P2为室内灶前压降;△P为附加压头。当工况为不利的时候,灶前压力就会是额定压力的1.5倍,这时可以将原来的公式改为:
1.5Pn=P1-△P2-△P
如果将Pn设成1000Pa,P1为2000Pa,△P2为300Pa,其附加压头△P就会高于燃具压力。这种情况下,燃气的附加压头值应该控制在300Pa以下。从上述计算可知,天然气附加压头在300Pa,才能保证燃气具正常使用和燃气安全。为了更好的保证燃气的使用,还应该减小其立管管径,增大管道阻力,设置调压器并采用中压管道,减少压力波动,使燃具能在额定压力下工作。
3 在管道设计中应该进行应力计算
在进行高层建筑的时候,燃气管道一般会采用中压入户方式,其立管一般会用10号或是20号无缝钢管,而管道在实际应用过程中会产生自身压缩应力。其公式为:
其中σ为压缩应力,G为立管自重,S为立管截面积,而10号无缝钢管的最大应力为112MPa,以此为依据可以对其他无缝钢管长度进行管长计算,以保证管道管长适中。也可以对其热应力进行计算,其公式为:
σ=EαΔt
其中σ为热应力;E为管材弹性模量;α为立管膨胀系数;△t为安装温度和灌流温度之差。从上述公式可以看出热应力与管道材质和温度是有关系的,而与管道的长度及管径则无关系。在这种情况下,应该注重无缝钢管在不同温度下的收缩量及热应力。为了保证压缩力,最好使对立管进行均匀分摊,在设计的时候确保每一层都有支架,以减少立管底部压缩预应力集中而是天然气管道破裂、漏气。为了保证热应力,在设计的时候最好安装Z型补偿器或Ω型补偿器,以减少温度对其的影响。
4 结语
随着城市化规模的不断扩大,高层建筑已经成为城市建设必然趋势,而原有管道设计方式在应力上已经不能更好的满足其需求。为了更好满足现实需求,在设计天然气管道的时候,就应该结合高层建筑实际工况进行设计,以保证天然气管道正常使用。
参考文献
[1] 张锦霖.城市6.0MPa超高压天然气管道的设计探讨[J].城市公用事业,2006,2(4).
[2] 李斌.城市高压天然气储气管道的优化设计[J].上海煤气,2011(4).
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