管线释疑.docx

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管线释疑

管線釋疑

1請問管材口徑如何選擇？

（1）計算水力坡降i；

式中hf——管道沿程水頭損失m；

L——管道長度m。

（2）當水溫為20℃時，根據流量和水力坡降計算管道內徑

式中Q——流量m3/s；

d——內徑m。

　　計算出管道內徑時，選用管材規格時應選取比計算口徑高一級的管材，如計算結果為98mm時，應選取110mm管材而不應選取90mm管材。

2管道流速怎麼計算？

　　一般管道中由於為避免造成較大的水錘壓力，流速一般取1.0～1.5m/s，當管道中流量已知，可按下式計算。

　　V＝Q/A

式中Q——流量m3/s；

　　v——流速m/s；

　　A——截面積m2。

3管道中水錘是怎麼產生的？

怎麼計算水錘壓力？

如何預防？

水錘現象

　　在有壓管道中，由於某種原因（如閥門啟閉，換向閥變換工位，水泵機組突然停車，管道中有氣室等），使水流速度發生突然變化，同時引起管道中水流壓力急劇上升或下降的現象，稱為水擊，或水錘。

水錘引起的壓強升高，可達管道正常工作壓強的幾十倍至數百倍。

另外，還會使管內出現負壓。

壓強大幅波動，有很大的破壞性，可導致管道系統強烈振動、噪聲，造成閥門破壞、管件接頭破裂、斷開，甚至管道炸裂等重大事故。

　　水錘壓力（ΔF，m）可按下式計算：

式中Δv——管內水的流速，可取平均流速v（m/s）；

　　　a——壓力波回流的速度（m/s）；

　　γ——水的重力密度，取10kN/m3；

　　　K——水的體積模量，20℃時為3000MPa；

　　　C——管端固定度，可取0.9；

　　　Ep——管壁的彈性模量，可取3000MPa;

　　　en——管壁的計算厚度m。

防止水錘危害的措施：

a）限制管中流速，水錘強度與管中流速成正比，減小流速，便可減小水錘強度，因此一般給水管網中，限制V0＜1.5m/s。

b）操作運行中應緩慢啟閉閥門以延長閥門啟閉時間，從而避免產生直接水擊並可降低間接水擊強度。

c）管路當中按規定安裝排氣閥，避免管道當中存在氣室，產生直接或間接水錘。

d）採用彈性模量較小的管材，使水錘波傳播速度減緩，從而降低直接水錘強度。

各種管材通行模量見表2-2。

　　　　　　　　　　　　表2-2管材材料的通行模量

管材鋼管鑄鐵管鋼筋混凝土管木管PVC管

E（Pa）20.6×10109.8×101019.6×1099.8×1093×109

e）設置安全閥，進行水錘過載保護。

4PVC管的低溫性能怎麼解釋？

　　PVC在一定低溫條件下時，PVC的分子振動都被「凍結」了，這時加以外力，就出現不能拉伸的脆性現象。

這個溫度稱為脆化溫度。

PVC-U的脆化溫度低於－50～－60℃。

　　高分子聚合物在一定的溫度下，所有分子間的運動和鏈段的運動都停止了，這樣固定下來的分子是紊亂無序的，這樣分子只能在自身位置上產生振動。

這是如果加以外力，塑料的變形很小，鏈段只作瞬間的微小伸縮和鍵角的改變。

這個溫度稱為玻璃化溫度。

PVC的玻璃化溫度一般為80～85℃。

　　PVC-U只能在脆化溫度和玻璃化溫度之間使用，這樣既具有一定強度而又不脆。

即PVC-U管材理論上可在－60℃～80℃之間使用。

　　由於實際搬運、貯存、使用過程容易受到撞擊，溫度越接近管材脆化溫度，產品耐衝擊性能越差，一般情況下，PVC-U管材的搬運、貯存溫度不低於－35℃，工作溫度不低於－5℃。

由於隨著溫度的升高，管材耐壓強度隨著下降，因此PVC-U管材一般使用溫度不超過45℃，即工作溫度一般為－5℃～45℃。

　　有關塑料管道施工規範規定：

塑料管（包括PVC-U、PE等）通常應敷設於地下。

在山區岩石地帶，覆蓋較淺或完全暴露在外時，必須加強保溫、防熱、防陽光等技術措施。

管道的埋設深度應根據冰凍深度、外部荷載、與其他管道交叉等因素綜合確定。

在道路下管頂埋深不宜小於1.0m。

在一般情況下，埋設深度可在冰凍線以下20cm，且應符合如下條件：

　　當dn≤63mm時，管頂最小埋設深度為0.5m；

　　當dn＞63mm時，管頂最小埋設深度為0.75m。

　　嚴寒地區管道設計盡可能佈置在室內，在有可能結凍的地方，應採用輕質材料隔熱保溫，防止管道凍裂；如確需佈置在室外，其保溫層厚度要經計算確定。

5使用溫度對PVC管道的影響如何？

　　使用溫度增高時，PVC-U管的有一個應力下降係數，如下表所示。

選用管材工作壓力時應考慮溫度的影響因素。

　　　　　水溫增高時應力下降係數，α

水溫t℃α

0≤t≤251

25＜t≤350.8

35＜t≤450.63

6管道通水時，在管件附近的管材上部位裂了一條縫，漏水，經檢查，該部位很柔軟，沒有硬度，請問是什麼回事？

　　　按照以上情況分析，很可能是粘接時膠粘劑塗太多了，管件插入時多餘的膠粘劑流入管材內部，由於膠粘劑對PVC具有很強的腐蝕性，管壁被溶解、滲透，管壁變軟，不能承壓，通水時造成破裂。

7我們使用的是200×0.2Mpa給水管道，在使用過程會扁，為什麼？

　　管道內如果流速變化過快，如坡度太大等，造成管道內負壓，管道在大氣壓力作用下向內收縮。

由於管道有一定的環剛度，當大氣壓作用力超過其環剛度時，管材就會變扁。

如果此時管道內充滿水，壓力上升，管材又會回復圓形，如此往復多次後，管材材料疲勞，往往會發生破裂。

出現這種情況一般發生在0.4MPa、0.25MPa管材。

8何時採取防止水錘措施?

　　是否需要採取防止水錘的措施，應對水錘的嚴重程度進行分析。

美國給水工程師協會會刊AWWA發表的一篇報告中提出了下列12個問題，用來判斷水錘的嚴重程度：

　　1）在壓力輸水管的縱斷面圖中，有無任何「駝峰」或「膝部」狀升高點，當水泵機組突然事故停泵後，在該點處能否產生水柱分離與斷流彌合水錘現象？

　　2）壓力輸水管的長度是否大於水泵揚程的20倍？

　　3）壓力輸水管的最大流速是否大於1.2m/s？

　　4）管材的安全係數以正常工作壓力計算，是否小於3.5？

　　5）突然事故停泵後，管道中的連續水柱是否在短於一個水錘相μ的時段內停止前進，並開始倒流？

　　6）水泵出口所設的普通止回閥是否在短於1μ的時段內關閉？

　　7）有沒有在5s內開啟或關閉的自動閥門？

　　8）如果允許水泵機組以飛逸轉速反轉，機組會不會損壞？

　　9）水泵會不會在出水閥門完全關閉前停車？

　　10）水泵會不會在出水閥門開啟的情況下啟動？

　　11）在供水系統中，有無與所研討的水泵站運行情況有關的加壓泵站？

　　12）在管路中，有沒有任何快速關閉的自動閥門在需要它的時候動作失靈？

　　如果以上1～7問題都得到肯定的回答，那就很可能產生嚴重的水錘；如果以上12個問題中有2個或更多問題得到肯定的回答，就可能產生水錘；肯定回答的數目越多，水錘也就越嚴重。

9什麼位置需要安裝進/排氣閥?

　　根據美國GA公司資料，在以下位置需要安裝進/排氣閥：

　　1）局部最高點——最主要的安裝點，由水力坡度確定，而不是由水平基準線確定。

應安裝複合式排氣閥。

　　2）如在停泵時有可能出現水柱分離式斷流彌合水錘（水柱中斷部位），則需安裝真空破壞與微量排氣復合閥。

　　3）下降坡度變大點、變小點——安裝一個微量排氣閥；當需要真空保護時，可安裝一個複合式排氣閥。

　　4）長距離無折點上升管段——每400～800m安裝一個高速排氣/吸氣閥。

　　5）長距離無折點下降管段——每400～800m安裝一個多功能複合式排氣閥。

　　6）長距離水平管線——每400～800m安裝一個多功能複合式排氣閥。

　　7）水泵：

在出水管上盡可能靠近止回閥處安裝微量排氣閥。

如果水泵入口有吸水提升段，則要安裝複合式排氣閥。

　　8）大型閥門：

大型水力控制閥最高點或上游鄰近點或減壓閥下游，需安裝微量排氣閥。

10一般水力閥門應怎樣設置？

1）遙控浮球閥

遙控浮球閥設置在水池或水箱的進水管道上，可水平或垂直安裝。

見圖1。

2）洩壓閥

　　設置洩壓閥是為了保護管道的安全，因而設置在設定保護管道的前端，並應設置在水泵出口止回閥之後（沿水流方向）的位置。

如設在止回閥之前，則只能起防止超壓作用而不能起消除水錘作用，減少了功能。

為防止水泵運行超壓和停泵水錘超壓而設置的洩壓閥，應設在水泵房內。

洩壓閥應安裝在管道系統的洩水管上，應水平安裝。

見圖2。

　　洩壓閥出口端的排水管必須引至安全處，且不得與污、廢水管道系統直接連接，防止因洩壓閥開啟而產生的衝擊水流對周圍人及物體的損害。

3）持壓閥

　　持壓閥的作用是保證設定保護區域內管道壓力在設定值以上，因而應串聯設置在設定保壓區域的最末端位置。

見圖3。

　　洩壓閥、持壓閥兩者結構型式和工作原理相同，都是按照設定壓力進行控制，只是用途上有區別：

洩壓閥主要對管道起安全作用，當管道壓力超過設定壓力值時洩壓閥開啟，通過排泄管排出部分介質起到保持管道壓力穩定的作用；持壓閥主要是控制設定區域的管道壓力，當管道壓力在設定值以上時，持壓閥開啟並向下游排放介質，當管道壓力低於設定值時，持壓閥關閉，阻止介質繼續排放，從而可保證設定區域具有要求的壓力。

11一般管道的埋深有什麼要求？

　　給水管道在埋地敷設時，應在當地的冰凍線以下，防止管道受凍損壞。

如一些特殊情況，如山區，有些管道必須在冰凍線以上鋪設，應做可靠的保溫防潮措施。

在無冰凍地區，埋地敷設時，管頂的覆土深度不得小於500mm，穿越道路（含路面下）部位的管頂覆土深度不得小於700mm。