基于長距離輸水管道幾個設計要點分析

1、<p>　　基于長距離輸水管道幾個設計要點分析</p><p>　　【摘要】本文首先對各種管材特點、價格進行分析，然后詳細的論述了管材選擇方法及建議；管徑選擇的具體方法；長距離輸水管道工作壓力分段選擇的經濟合理性；防護技術與安全措施，本文提出了自己的一些觀點和見解，望能為長距離輸水管道的設計提供借鑒和參考。 </p><p>　　【關鍵詞】 輸水管道；管材；管徑；工作壓力 <

2、;/p><p>　　一、長距離輸水管道管材分析 </p><p>　　1、鋼管。鋼管應用歷史較長， 范圍廣， 是一種傳統(tǒng)的輸水管材。鋼管一般選用螺旋焊接與直縫焊接管， 具有強度高、可靠性高、適應性強等優(yōu)點， 但耐腐蝕性差， 使用壽命一般不超過25 a。為延長鋼管壽命， 需對其進行防腐處理和保護， 其方法可采用涂料加犧牲陽極的復合防腐措施。鋼管內、外防腐采用國家衛(wèi)生部許可的 GZ- 2新型高分子

3、防腐涂料， 內壁防腐級別為普通級， 采用二底二面， 漆膜干膜厚 80～ 100 m； 外壁防腐級別為重加強級， 采用二布四 油， 漆膜干 膜厚 280～300 m； 犧牲陽極保護塊間隔一定距離通過電纜與鋼管連接， 加強鋼管的抗腐蝕能力。通過涂料加犧牲陽極的復合防腐措施， 可使鋼管壽命達 50 a， 但施工復雜， 工期長， 造價較高。 </p><p>　　2、球墨鑄鐵管。具有強度高、韌性好、延伸率大、耐腐蝕等特點

4、， 內壁襯水泥磨光防腐， 外壁采用噴鋅后涂瀝青防腐， 采用柔性 T型接口， 適應變形能力強， 止水效果好， 是一種較理想的輸水管材。 </p><p>　　3、預應力混凝土管。預應力混凝土管因加工工藝簡單， 造價最低， 但管材生產過程中存在弊病， 如三階段噴漿質量不穩(wěn)定， 易脫落和起鼓； 一階段管在施加予應力時不易控制， 造成質量不穩(wěn)定、不均一， 且因重量大造成運輸安裝不方便， 使其應用受到了限制， 該管道為最經

5、濟的管材， 可根據供水重要性適當選用。 </p><p>　　4、預應力鋼筒混凝土管 （ PCCP ）。預應力鋼筒混凝土管是一種鋼筒與混凝土制作的復合管。管芯為混凝土， 在其外壁或中部埋入厚 1.5mm 鋼筒， 在管芯上纏繞預應力高強鋼絲， 并在其外部噴水泥漿保護層。該管抗?jié)B性能較好， 接口采用鋼制承插口， 尺寸較準確， 設橡膠止水圈， 止水效果較好。 </p><p>　　5、玻璃鋼管。

6、玻璃鋼管全稱纏繞玻璃纖維增強熱固樹脂加砂管， 該工藝是以樹脂為基本材料， 玻璃纖維及其制品為增強材料， 以石英砂為填充材料而制成的新型復合管材。玻璃鋼管采用承插式連接， 橡膠圈止水， 具有耐腐蝕、重量輕、強度高、不結垢， 尤其內壁光滑， 水力學性能好， 造率系數僅為 0.009， 是鋼管的 70% ， 被稱為“水力學光滑管”， 在長距離輸水管道中具有廣闊發(fā)展前景。 </p><p>　　6、硬聚氯乙烯塑料管 （

7、PVC - U ）。硬聚氯乙烯塑料管是一種傳統(tǒng)輸水管材， 具有耐腐蝕、重量輕、運輸安裝方便等優(yōu)點， 管徑一般小于等于 800 mm。400mm 以下管徑較為經濟。 </p><p>　　7、超高分子量聚乙烯管。超高分子量聚乙烯管是一種新型工程塑料管道， 具備了PV C- U 管優(yōu)點外， 還具有高抗沖擊性， 其沖擊強度是聚乙烯管的 4倍， 高耐磨性， 可達 PVC- U管的 10倍， 提高了使用壽命， 管道連接采用

8、電熱融焊接工藝， 有效防止結點滲漏和開裂。 </p><p>　　二、長距離輸水管道管徑分析 </p><p>　　長距離輸水管道投資占輸水工程的絕大比重， 管徑增大， 管道一次性投資增大， 管路阻力減小， 可降低電耗量與年運行費用， 相反管徑減小， 可降低管道一次性投資， 但管路阻力增大， 年耗電量及年運行費增加。因此如何確定一個合理的管徑， 是長距離輸水管道設計中的一項十分重要的工作。

9、確定經濟管徑的方法可采用費用現值最小法。假設不同的管徑， 計算出管道的一次性投資， 然后根據供水流量、管長、管徑、管材計算凈揚程， 再由凈揚程、流量等計算裝機容量， 從而計算年運行費， 按費率和年限折現， 求出費用現值，其中最小費用現值對應的管徑即為經濟管徑。 </p><p>　　三、長距離輸水管道工作壓力分析 </p><p>　　長距離輸水管道各段工作壓力不同， 管道進口 （泵站出口

10、 ）壓力最大， 管道出口壓力最小， 并受地形起伏的影響。設計過程中應根據工程具體情況計算出管道沿線的工作壓力，包括水錘壓力和檢修情況， 以選擇管材壓力值。鋼管和球墨鑄鐵管強度高， 管材工作壓力一般為 1.6M P a， 對價格影響較小， 其它材料管道工作壓力不同對價格影響較大。預應力混凝土管工作壓力為 0.4 ～ 1.2 M Pa， 分 5級； 預應力鋼筒混凝土管工作壓力為 0.4～ 2.0 M P a， 分 9 級；玻璃鋼管工作壓力為

11、 0.6 ～ 2.0 M Pa； 聚乙烯管為 0.6～ 1.0M P a； 高級聚乙烯管為 0.4～ 2.0 M Pa。上述管材工作壓力每提高一級， 增加管材投資 20% 左右。因此長距離輸水管道設計中必須根據計算壓力值， 分段選擇其工作壓力， 達到安全與經濟的完美結合。 </p><p>　　四、長距離輸水管道防護技術與安全措施分析研究 </p><p>　　1、水錘的防護。水錘是壓力管

12、道系統(tǒng)防護的重要內容， 在長距離輸水管道中， 流速變化是經常出現的， 管道中流速變化時， 致使管道中水的壓力的升高或降低， 在壓力低于水的汽化壓力時， 水柱就被拉斷， 出現斷流空腔， 在空腔處的水流彌合時將產生強烈的撞擊， 管道中的水升壓， 形成水錘。水錘有啟動水錘、關閉水錘、停泵水錘。一般啟動水錘不大， 只是真空情況下，管中空氣不能排出而被壓縮時才會加劇水位壓力的變化； 關閉水錘在正常操作時不會引起過大的水錘壓力； 但由于突然停電或事

13、故停泵所產生的水錘往往較大， 水錘壓力值可達到工作壓力的 1.5～ 3倍。一般采取技術工程措施加以防護 ， 在水泵出口處設置水錘消除器、緩閉止回閥、安全閥、超壓泄壓閥等形式以防止水錘危害。 </p><p>　　2、排氣閥的設置。管道初次輸水時， 管道內存有空氣， 管道運行時， 實際上是水汽兩相流。因此在長距離輸水管道設計時， 必須重視排氣閥的設置， 其數量應根據沿線地形、地質情況， 合理確定管道的縱向布置， 一

14、般人為的每隔一定距離布置成一個高點，在駝峰處布設排氣閥， 防止管道的氣蝕和振動， 以影響管道輸水及安全。 </p><p>　　3、連通管的設置。長距離輸水管道按有關規(guī)范規(guī)定， 一般采用雙管線布置， 以滿足檢修需要， 檢修時供水量應不少于設計供水量的70% ， 為達到此目的， 應在二根主管之間設置連通管， 在每根連通管處的主管上下側設置 2個閘閥， 共 4個閘閥， 以達到分段檢修目的。連通管的數量可根據輸水管線的

15、長度， 在分段檢修情況下滿足設計供水量的 70% ， 經計算確定， 一般設置 3處連通管。 </p><p><b>　　五、結語 </b></p><p>　　總之， 在長距離輸水管道設計中， 管道投資占輸水工程的絕大比重， 管材、管徑及工作壓力的選擇必須根據工程規(guī)模、重要性、地形地質等進行經濟比較綜合分析確定， 許多技術及安全措施還有待更深入的研究與提高。 <