地面以上敷設(shè) 地面以上敷設(shè)通稱架空敷,是管道敷設(shè)的主要方式,具有便于施工、操作、檢查、維修及經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn); 下列條件下應(yīng)優(yōu)先考慮架空敷設(shè): 1)車間內(nèi)管道。 2)廠區(qū)地形復(fù)雜(遇河流、丘陵、高山、峽谷等)。 3)地下水位高或年降雨量較大的地區(qū)。 4)廠區(qū)地下管道縱橫交錯(cuò)、無地下管位。 5)對一些小口徑管道,當(dāng)有管架可利用時(shí)(經(jīng)濟(jì))。
架空敷設(shè)按支架高度可分為: 1)低支架敷設(shè):在山區(qū)建廠時(shí)采用,管道保溫層外表面至地表面的凈距一般不宜小于0.5m。 2)中支架敷設(shè):人行交通頻繁地段宜采用,管道保溫層外表面至地表面的凈距一般不小于2.5m。 3)高支架敷設(shè):經(jīng)過交通要道和跨鐵路、公路時(shí)采用管道保溫層外表面至地表面的凈距一般在5.0m(5.5m)以上。
地面以下敷設(shè) 地下敷設(shè):地溝敷設(shè)和埋地敷設(shè)。 管(地)溝敷設(shè):充分利用地下空間,方便檢查維修,但費(fèi)用高,需設(shè)排水點(diǎn),易積聚可燃?xì)怏w,增加不安全因素,污物清理困難等,地溝敷設(shè):通行地溝、半通行地溝、不通行地溝。 通行地溝敷設(shè): 優(yōu)缺點(diǎn):維護(hù)和管理方便,操作人員可經(jīng)常進(jìn)入地溝內(nèi)進(jìn)行檢修,但基建投資大,占地面積大。 使用場合: 1)管道通過不允許挖開的路段。 2)管道數(shù)量多或管徑較大。 3)無安全措施,不得在通行地溝內(nèi)布置窒息性及B類流體介質(zhì)的管道。
設(shè)計(jì)要點(diǎn): 1)單側(cè)布置和雙側(cè)布置兩種方法。 2)保溫層表面至溝壁120~150mm;至溝頂300~350mm;至溝底150~200mm,凈寬應(yīng)不小于0.7m;通行地溝的凈高不低于1.8m。 3)地溝轉(zhuǎn)彎處、分支處、盡頭處和直段每隔200m距離(對蒸汽管道不宜大于100m)設(shè)一個(gè)人孔或安裝孔。 4)通行地溝應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置照明,照明電壓不超過36V。
5)通行地溝內(nèi)溫度不應(yīng)超過45℃。 6)地溝蓋板須作0.03~0.05的橫向坡度,以排走融化雪水或雨水。地溝底板應(yīng)設(shè)0.002~0.005的縱向坡度,以便及時(shí)將管道漏水和維修放水排至安裝孔內(nèi)的集水坑內(nèi)。
半通行地溝 優(yōu)缺點(diǎn):維護(hù)和管理較方便,可進(jìn)入地溝內(nèi)進(jìn)行檢修,但基建投資相對較大,占地面積大。 適應(yīng)場合: 1)當(dāng)管道通過不允許挖開的路段。 2)管道數(shù)量較多,采用通行地溝難于實(shí)現(xiàn)或經(jīng)濟(jì)不合理時(shí)。 設(shè)計(jì)要點(diǎn): 1)半通行地溝的高度一般為1.2~1.4m。通道凈寬單側(cè)布置為0.5~0.6m,雙側(cè)布置不小于0.7m。 2)保溫外表面離溝壁100~150mm,離溝底100~200mm,離溝頂200~300mm。
不通行地溝敷設(shè):
優(yōu)缺點(diǎn):外形尺寸較小,占地面積小,與直埋式相比,利于管道變形,地溝耗費(fèi)材料少。但難于發(fā)現(xiàn)管道缺陷和事故,維護(hù)和檢修也不方便。 適應(yīng)場合: 1)土壤干燥、地下水位低。 2)管道根數(shù)不多且管徑小、維修量不大。 3)對直埋管道,如有熱位移,在轉(zhuǎn)彎處或補(bǔ)償器處宜設(shè)不通行地溝。
設(shè)計(jì)要點(diǎn): 1)在不通行地溝內(nèi)管道布置方法及布置尺寸可參見國家動(dòng)力設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)圖集或其它有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。 2)不通行地溝應(yīng)設(shè)縱向坡度,坡度與坡向應(yīng)與敷設(shè)的管道一致。地溝蓋板上應(yīng)有覆土層,并應(yīng)采取措施防止地面水滲入。 3)管道或管道保溫外表面離溝壁凈距100~150mm,離溝底100~200mm,離溝頂50~100mm。 4)避免管溝平行布置在主通道的下面。 5)B類流體不宣設(shè)密閉的管溝內(nèi),不可避免時(shí),應(yīng)在溝內(nèi)填滿細(xì)砂,并定期檢查。
埋地敷設(shè):其優(yōu)點(diǎn)是利用地下的空間,使地面以上空間較為簡潔,并不需支承措施;其缺點(diǎn)是管道易被腐蝕,檢查和維修困難,在車行道處有時(shí)需特別處理以承受大的載荷,低點(diǎn)排液不便及易凝油品凝固在管內(nèi)時(shí)處理困難,帶隔熱層的管道很難保持良好的隔熱功能等,故只有在不宜采用其他敷設(shè)方式時(shí),才予以考慮。
熱力管道的直埋
“管中管”預(yù)制保溫管:結(jié)構(gòu)由鋼管、導(dǎo)線、保溫層和保護(hù)層組成。
鋼管:一般為無縫鋼管,大口徑采用螺旋焊接管。
導(dǎo)線:又稱報(bào)警線,用于檢測管道泄漏。
保溫層:采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
保護(hù)層:“管中管”預(yù)制保溫管的保護(hù)層是高密度聚乙烯管。
直埋管道敷設(shè)方式
目前,直埋管道敷設(shè)方式主要有無補(bǔ)償和有補(bǔ)償兩種。
無補(bǔ)償方式:國內(nèi)外是建立在兩種不同的理論基礎(chǔ),一是安定性分析理論,另一個(gè)是彈性分析理論。
安定性分析理論 本世紀(jì)60年代由美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)提出的按應(yīng)力分類法和塑性力學(xué)中安定性分析概念為基礎(chǔ)的新的強(qiáng)度設(shè)計(jì)規(guī)范,該規(guī)范所采用的應(yīng)力分為一次應(yīng)力、二次應(yīng)力及峰值應(yīng)力。由熱力管道內(nèi)壓及外載產(chǎn)生的一次應(yīng)力不是自限性的。由溫差產(chǎn)生的二次此應(yīng)力是自限性的。對不同的應(yīng)力規(guī)定不同的應(yīng)力強(qiáng)度限制值,設(shè)計(jì)計(jì)算中,以一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的組合形式來進(jìn)行校核。實(shí)踐證明,對于DN500以下的熱力管道的敷設(shè),采用這種理論進(jìn)行設(shè)計(jì)是可行的,也是最簡單的,并證明溫度為150℃以下的直埋管道的直線段,完全可以不裝補(bǔ)償裝置。
彈性分析理論 是北歐各國設(shè)計(jì)直埋管道的依據(jù),要求供熱管網(wǎng)在工作之前必須進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度是在管道的運(yùn)行溫度和限制的最低溫度之間。要求預(yù)熱溫度與工作溫度及最低溫度的溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力,不得超過管材的許用應(yīng)力。預(yù)熱方式有兩種:敞開式和覆蓋式。敞開式方式不需補(bǔ)償,不必設(shè)固定點(diǎn),工程造價(jià)最低,但管溝敞開時(shí)間長。覆蓋式方式,由于土壤摩擦力的影響,管道預(yù)熱的熱應(yīng)力,不能完全被管道的轉(zhuǎn)角所補(bǔ)償,需設(shè)補(bǔ)償器。并且補(bǔ)償器必須在預(yù)熱后焊死以形成一體,補(bǔ)償器之間距離不得大于****安裝長度的兩倍,并需在直管段兩端設(shè)固定點(diǎn),以防止管道彎頭破壞。
有補(bǔ)償方式:管道溫度過高或難以找到熱源預(yù)熱,可采用有補(bǔ)償方式。分固定點(diǎn)和無固定點(diǎn)兩種 a.有固定點(diǎn)方式 補(bǔ)償器兩端設(shè)置固定點(diǎn),固定點(diǎn)至補(bǔ)償器的距離不超過管道****安裝長度 b.無固定點(diǎn)方式 對于無固定點(diǎn)有補(bǔ)償?shù)姆笤O(shè),應(yīng)校核兩個(gè)直管段是否超過****安裝長度Lmax的兩倍。如L≤2Lmax,則需校核直管段兩自由末端的自由彎管是否能吸收掉直管段的實(shí)際熱伸長量。如L>2Lmax,還需在L管上設(shè)置補(bǔ)償器,直至所有不帶任何補(bǔ)償器的直管段長度不超過2Lmax為止。
直埋管道敷設(shè)方式的選擇
無補(bǔ)償方式優(yōu)于有補(bǔ)償方式。無補(bǔ)償方式中,敞開式又優(yōu)于覆蓋式。有補(bǔ)償方式中,無固定點(diǎn)方式具有投資少、占地面積小及運(yùn)行安全,應(yīng)優(yōu)先采用。針對具體工程,要根據(jù)現(xiàn)場條件,從投資經(jīng)濟(jì)、施工周期等方面綜合考慮。
直埋管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
適用于低壓蒸汽、熱水、冷水、石油等氣體和液體。
直埋管道設(shè)計(jì)應(yīng)遵循《城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》。
直埋管道應(yīng)埋設(shè)在當(dāng)?shù)氐谋鶅鼍以下,并應(yīng)確保一定的覆土深度。
直埋管道的溝槽開挖尺寸:管子與管子之間凈距200-250mm,管子與溝壁之間凈距200-250mm,管底與溝底之間凈距200mm,管頂與地面之間凈距600mm。
為便于補(bǔ)償器的檢修和維護(hù),應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置檢查井,檢查井凈高和人口數(shù)量按規(guī)范要求,并應(yīng)重點(diǎn)解決好檢查井的防水排水問題。
管道水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意補(bǔ)償器的保護(hù)
直埋管道穿過公路、鐵路時(shí),應(yīng)加套管或作成管溝,管溝應(yīng)考慮汽車荷載。套管頂距路面不宜小于0.7m,距鐵軌頂不應(yīng)小于1.2m。
有補(bǔ)償直埋管道,補(bǔ)償器兩端應(yīng)按有關(guān)要求設(shè)置合格的支座。
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