供热外网施工的相关问题(毕业论文)

黑龙江建筑职业技术学院 毕 业 设 计 毕业题目： 供热外网施工的相关问题 学 生： 历艳强 指导教师： 郑福珍 专 业： 供热通风与空调工程技术（通风空调与制冷方向） 班 级： 空调1020班 2013年6月答辩委员会意见: 答辩委员会(教师姓名、职称)：毕业设计成绩：目 录摘要1 绪论 12 管网敷设12.1 室外管道地沟敷设12.2 室外管道架空敷设 22.3 室外管道直埋敷设33 活动支座与固定支架 53.1活动支座 53.1.1 滑动支座 53.1.2 滚动支座 53.1.3 悬吊支座 53.2 固定支架 54 补偿器的安装问题 54.1补偿器的种类 54.2环境对补偿器的影响 64.3补偿器的使用及维护问题 75 供热管道的试压和验收 76 结论8参考文献供热外网施工的相关问题摘 要人们在日常生活和社会生产中需要大量的热能。热能工程是将自然界的能源直接或间接的转化成热能，供给人们使用的一门综合性应用技术。热能供应是通过供热系统完成的。一个供热系统包括三个组成部分：热源、供热管网以及热用户。根据三个主要组成部分的相互位置关系来分，供暖系统可分为局部供暖系统和集中供暖系统。三个主要部分在构造上连在一起的供暖系统称为局部供暖系统；热源热用户的散热设备分别设置，用管道将其连接，由热源向热用户供应热量的供暖系统称为集中供暖系统。外网施工是一个复杂而又缜密的工程，期间涉及很多技术问题，需要严格按照国家标准进行施工。关键词： 热能；供热系统；外网施工 供热外网施工的相关问题1 绪论室外管道工程是一个重要的组成部分，室外供热管道的载热介质主要是热水和蒸汽，与室内管道相比管道的转弯少、分支少、但管径大、管线长。因此处理好管道由于温度的变化而引起的管道伸缩热应力是室外供热管道安装应重点考虑的问题。室外供热管道多采用焊接钢管、无缝钢管为主材，焊接和法兰连接为接口形式。供热管道敷设是指将供热管道及其附件按设计条件组成整体并使之就位的工作。供热管道的敷设形式，可分为地沟敷设、架空敷设和直埋敷设。应根据当地气象、水文地质、地形、交通情况以及维修方便等因素综合进行考虑，力求与总体布局协调一致。2. 管网敷设2.1室外管道地沟敷设地沟敷设即将管道敷设在由砖砌或钢筋混凝土构件构筑的地沟内，这种敷设方式由于管道不与土壤直接接触，能够有效的保护管道不受土压的作用，防止地下水的侵蚀。地沟一般由混凝土沟底、沟壁和盖板组成，沟内壁一般抹一层防水沙浆，地下水位较高时外壁也进行防水处理。按地沟的断面尺寸大小可分为不通行地沟、半通行地沟和通行地沟三种形式，各适用与不同条件的管道安装。地沟的断面形式如图：地沟示意图（不通行地沟） 地沟敷设方式宜符合下列要求：（1）管道数量少且管径小时，宜采用不通行地沟。（2）管道通过不允许经常开挖的地段或管道数量较多，采用不通行地沟时沟宽受到限制时，宜采用半通行地沟。（3）管道通过不允许开挖的地段或管道数量较多，其中一侧管道的高度大于1.5米时，可采用通行地沟。（4）地沟的沟底应有0.003的坡度坡向集水坑，通行（半通行）地沟每隔一定距离应设检修人孔。（5）地沟敷设有关尺寸如表所示： 地沟敷设有关尺寸 单位：m通行地沟应设有自然通风或机械通风设施，以保证检修时地沟内温度不超过40摄氏度。另外，运行时地沟内温度也不宜超过50摄氏度，管道应有良好的保温措施。地沟内应装有照明设施，照明电压不得高于36V。2.2 室外管道架空敷设 热力管道架空敷设的一般程序是：架空支架的验收管道在地面预组装、确定吊装方案安装支座管道安装就位管道对口焊接水压实验、验收防腐、保温等。 普通架空敷设适用于地下水位高、年降雨量大、地质为湿陷性黄土或腐蚀性土壤、地下管线多，地下敷设土方量大以及地形起伏变化大等不利于管道地下敷设的场合。 管道架空敷设按照支架的高度不同，可分为低支架敷设和高支架敷设，根据地形及交通情况等选用。2.3 室外管道直埋敷设 管道直埋敷设也称为无地沟敷设，是将管道直接埋入地下的一种管道敷设方法，此方法可以减少土方量，节约大量的工程材料和缩短建设工期，是一种最为经济的管道敷设方式。无沟直埋敷设方式，适用于输送热水、冷水、低压蒸汽等，在热水供热管网中，无沟敷设在国内外已得到广泛的应用。适用于地下水位低、土质条件好、土壤无腐蚀的场合。 管道工程常用的沟槽、梯形槽、混合槽和联合槽，如图： （1） （2） （3） （4）（1） 直槽 （2）梯形槽 （3）混合槽 （4）联合槽确定沟槽断面形式的原则是：在保证设计要求的条件下，施工中最大限度的减少开挖土方量，并结合土的种类、地下水位的高低、施工方法、管道直径和埋深等因素。沟底槽宽W W = B + 2b式中：B管道结构外缘宽度，mm b施工作业宽度，管径小于500mm时，金属管取300mm，非金属取400mm。沟槽深度h h = h1 + h2式中： h1 管底设计埋深，mm h2 管道基础高度，mm沟槽顶宽A A = W + 2 n h式中： A沟槽顶宽，mm W沟底宽度，mm h沟深，mm n 边坡 h1h2a b B b a 1-1-1-1-1-1 沟槽断面尺寸设计直埋管道的速算开挖沟槽尺寸，可按下列原则确定： 管子与管子之间净距200250mm； 管子与沟壁之间净距200250mm； 管底与沟底之间净距200mm； 管顶与地面之间净距600mm直埋敷设的施工程序和方法：室外供热管道直埋敷设的施工程序为：定位放线管沟开挖沟底处理挖工作坑对口焊接水压实验、验收焊口保温结构补做沟槽回填等。直埋供热管道的敷设方法：（1）按设计图纸给定的位置进行测量，打桩，做龙门板，放线。（2）按施工方案进行挖土，将挖出的土堆放在沟槽一边，土堆边应与沟边保持0.61.0米的距离。（3）沟底找平夯实或按设计要求做基底处理。（4）检查沟槽尺寸，用龙门板上的线核对沟槽断面和沟底坡度。（5）在沟上清扫管腔后排管，并进行焊接，使每段长度在2535米之间，按管段的长度在沟内挖好工作坑，以备在沟内进行焊接。（6）将焊好的管段放入沟槽内。（7）用撬杠在沟内调整管道位置，使管道端头在准备好的焊接工作坑处，进行对口、点焊，在按规范进行焊接。（8）当直埋管道的弯点、阀门、补偿器处有检查井时，按井内管道的位置要求进行支座、支架和管道安装。（9）待管道安装完毕后，按设计要求和规范规定进行水压实验，合格后进行隐蔽工程检查并办理手续，同时应将管内的水放空。（10）对所有焊口进行防腐处理，并补做保温。（11）回填土时要在保温管道的四周填细砂或素土用人工分层夯实。直埋敷设中，埋地管道的保温结构直接与土壤接触，承受土压力，同时也受到地下水的影响。因此，对直埋管道的保温结构，除了要求具有良好的保温性能外，还应具有一定的机械强度、防水和防腐蚀的性能。目前直埋敷设管道的保温材料以聚氨酯硬质泡沫塑料应用最多，效果也不错。 直埋保温管是由管道、防腐层、保温层和保护层组成，既可现场制作，也可购买工厂加工好的成品保温管。 保温管材一般选用无缝钢管，大口径可用螺旋焊钢管，管道规格为DN25DN800。聚氨酯硬质泡沫塑料是由多元异氰酸酯在催化剂的作用下，发泡成型而形成的高分子多孔材料。由于在发泡过程中形成的微孔中有90以上是封闭性的小孔，因此聚氨酯硬质泡沫塑料具有极小的导热系数，几乎不吸水，绝缘性能好、质轻、耐腐蚀、耐热和粘剂性能好等优点，是较理想的保温材料。 预制保温管技术规格 单位：mm3.活动支座及固定支架管道安装工程中，支座是不可缺少的构件，它对管道起着承重、导向及固定作用，直埋管道与够，沟埋管道支座的做法可能会有所不同。管道工程支座按其作用可分为固定支座、活动支座及弹簧支、吊架。3.1活动支座 活动支座是直接承受管道的质量，并使管道在温度作用下能自由伸缩移动。活动支座有滑动支座，滚动支座及悬吊支座，用的最多的是滑动支座。滑动支座 滑动支座有低位的及高位的两种。低位的支座焊在管道下面，可在混凝土底座上前后滑动。在支座周围的管道不能保温，以使支座能自由滑动。高位的支座较高，保温层把支座包起来，其支座下部可在底座上滑动。 低位滑动支座用在通行地沟，高位滑动支座常用在不可通行地沟及半通行地沟。滚动支座 管道支座架在底座的圆轴上，因其滚动可以减少承重底座的轴向推力。这种支座常用在架空敷设的塔架上。悬吊支座 在架空敷设管道中或悬臂托架上常用悬吊支座。在靠近补偿器的几个吊架上要采用弹簧支座。 安装管道支座时，应正确找正管道中心线及标高，使管子的质量均匀的分配在各个支座上，避免集中在某几个支座上，以免焊缝受力不均而裂纹。同时，根据均匀载荷多跨深的弯曲应力图知，管道的焊缝不应在应力最集中的支座上，如图，而应在L5跨距的各个点上。3.2 固定支座 为了分配补偿器之间管道的伸缩量，并保证补偿器均匀工作，在补偿器两端管道上，安装有固定支座，把管道固定在地沟承重结构上。 在可通行地沟中，常用型钢支架把管道固定住。 不可通行地沟及直埋管道常用混凝土结构或刚结构的固定支座。 固定支座承受着很大的轴向作用力，活动支座摩擦反力、补偿器反力及管道内部压力的反力。因此，固定支座结构应经设计计算确定，其计算方法参见有关书籍和手册。在安装补偿器时，应先对补偿器进行预拉伸（或顶紧）后在把管道焊接在固定支座上。热力管道的补偿器热力管道因其工作的特性，使管子处于随时有损坏或危险状态之下，因此必须在管路上充分利用自然补偿或设计补偿来使管子有伸缩的余地。补偿器的作用是补偿管道因温度变化而引起的伸缩量，保护管道使其能安全正常的运行。4.补偿器的安装问题4.1补偿器的种类 管道工程中，常用的补偿器有自然补偿器和人工补偿器两种。管道的补偿器形式常用的有方形补偿器、波纹管补偿器、填料套筒式补偿器、球形补偿器。 放行补偿器 波纹管补偿器 管道补偿的方法是将需要进行补偿的直管道分成若干具有一定长度的管段，每段管道的两端均设置固定支座，中间可设有活动支座，在管段中间设有方形补偿器，或靠近固定支座的地方，设有套筒或波纹补偿器。使该管道的热变形得以伸缩，以保证管网的安全运行。 为了提高补偿器的补偿能力，方形补偿器在安装时要进行预拉伸。即将补偿器先向管道热膨胀相反的方向拉开一定长度后再与管道进行连接，此时管道补偿器是处于拉应力作用下，待系统进入运行状态，补偿器就处于压应力作用下，但其压应力远小于不进行预拉伸状态时的压应力，所以能增加补偿器的补偿能力和提高使用的安全性、可靠性。 预拉伸可在冷态下进行，可采用拉伸器拉紧或用千斤顶顶伸的方法，预拉伸的热变形量应为其补偿量的一半，如图所示： 方形补偿器预拉伸（L/4）安装时计算热变形量L值可按下式计算 L = a l (t2 - t1)式中 a-钢管的线膨胀系数 (0.012mmm); l-管道计算长度，m； t1-安装时环境温度，（一般取-5）； t2-管道工作介质温度，。4.2环境对波纹补偿器的影响热力管网有时虽然原始设计很好，但由于进行施工后经常遇到障碍，现场实际情况与设计往往出入很大，不得不做大量的实际设计变更，对自然补偿管道只要处理适当不会产生很大影响，但对轴向补偿器管路影响非常大，不少施工单位对此没有充分认识，某些固定支架在管道改变走向后，原来不承受压力推力改为承受压力推力或者产生较大弯距，支架受力结构形式发生重大变化，处置不当很容易推坏固定支架，导致事故发生。由于施工单位专业化程度普遍较低，主要靠设计单位对施工的热网布置整体性进行控制，在管线变更较大情况下，应特别注意管道的受力形式是否符合补偿器布置基本原则，通过合理分段，保证管线呈直线，控制拐点产生，减少作用于固定支架与导向支架的弯矩及侧向推力，进而保证管系安全合理。这对于设计人员最为重要，除了不断积累经验外，一定要形成明确设计思路，才能提高设计补偿器管系的水平。4.3补偿器使用及维护问题影响波纹管补偿器寿命的因素有很多，一是破坏失稳，二是腐蚀。在城市热网中使用的补偿器，理论计算寿命大约600010000次，其安全系数为15倍，实际许用寿命应大于400次，一个连续运行的热网，如果每年起动约20次左右，其许用正常寿命应该在20年以上。实际应用中却不是这样，用不了三五年即被换掉，十几年前安装的补偿器几乎没有，在设计中有一条名言“腐蚀始于图纸”，要求我们在管路设计时，不仅固定支架的位置要合理，导向支架距离要适当，导向支架要有防止补偿器失稳的措施，另外设计布置也应考虑预防腐蚀问题，这方面往往被忽略。通过实际检查发现，布置在检查井或者地沟内的补偿器腐蚀较快，特别是热水管网检查井内供水管上的补偿器最为严重，而回水管的基本无腐蚀，经分析主要原因是供回水补偿器及管段形成原电池效应，发生电化学腐蚀。这类问题发生均可以通过设计优化的方法予以解决，在布置补偿器时尤其注意最好不并列布置，有条件的应加大补偿器间距，敷设时最好采用全埋方式不设检查井，做好标记，如必须设在检查井内，必须做好防水保温，防止污水雨水进入，减少腐蚀条件，阻断形成原电池效应回路。5. 供热管道的试压和验收 热力管道安装完后，必须进行其强度与严密性的试验。强度试验是以工作压力来检查管道，热力管道一般采用水压试验，燃气管道则采用气压试验。热力管道的严密性试验 水压试验的目的是为了检验管道和接口安装的质量，主要从强度和严密性两方面检查。 水压试验压力为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6MPa。 检验方法：管材为钢管、铸铁管时，试验压力下10分钟内压力下降不应大于0.05MPa，然后降至工作压力进行检查，压力应保持不变，不渗不漏；管材为塑料管时，试验压力下，稳压1小时，压力降不大于0.05MPa，然后降至工作压力进行检查，压力应保持不变，不渗不漏。 当室外温度在0以下进行试压时，应先把水加热到4050，然后灌入管道内试压，且其管段最长不宜超过200米，试压后应立刻将水排出，并检查有无存水地方，以免把管子冻裂。 对于架空敷设热力管道的试压，其手压泵及压力表如在地面上，则其试验压力应加上管道标高至压力表的水静压力。 水压试验合格后即可进行冲洗，冲洗完毕应及时签证，做好资料。热力管道的验收 热力管道施工完毕后应检查起工程是否符合设计及施工规范的质量要求，检查支吊架配置的坚固性和正确性，以及坡度、补偿器、排水装置等各部件安装的正确性。 验收时，施工单位应提交各项记录、图纸等文件。6.结论在集中供热系统中，供热管道吧热源与热用户连接起来，将热媒输送到每个用户。供热管道设计的合理与否和施工过程中能否达到正常工艺要求，直接决定供热的质量。外网施工是一项复杂而又缜密的工程，在施工过程中要注意以下细节：1、 根据热用户采暖热负荷选择管径的大小。2、 根据地形、地势以及地面建筑等外在因素，决定施工位置，并作出施工图纸。3、 施工过程中要依据行业标准，按部就班进行施工。4、根据图纸定位放线管沟开挖沟底处理挖工作坑对口焊接水压实验、验收焊口保温结构补做沟槽回填等。5、对完工的部分管段，要进行打压试验和验收。6、在管道分支处要安装阀门以控制和调节的作用，阀门处要做井，井的大小，要达到人能进入正常作业的尺寸。管道在进户处，安装除污器。长于100米的管段，要安装补偿器，以避免管道热胀冷缩造成的拉伸破裂。 施工过程中，必须按照国家标准和行业标准进行施工。在施工现场出现问题时，在不违反标准的情况下，可随机应变的解决问题，以保证施工的正常进行。 参考文献1 吴耀伟. 暖通施工技术.哈尔滨：中国建筑工业出版社，2010.2 王宇清供热工程机械工业出版社，2011