热力管线的敷设和结构PPT课件

1 第十四章供热管线的敷设和构造 第十四章供热管线的敷设和构造 2 第一节供热管网布置原则 供热管网布置型式以及供热管线在平面位置的确定 即 定线 是供热管网布置的两个主要内容 供热管网布置型式有枝状管网和环状管网两大类型 选用那一种管网布置型式已在第八章中阐述 本节主要阐述定线的基本原则 供热管网布置原则应在城市建设规划的指导下 考虑热负荷分布 热源布置 与各种管道及构筑物 园林绿地的关系和水文 地质条件等多种因素 经技术经济比较确定 第十四章供热管线的敷设和构造 3 1 雨水道 下水道 2 电缆 3 空气阀 4 放水阀 j 检查室 G 固定支架 F 方形补偿器 第十四章供热管线的敷设和构造 4 供热管线平面位置的确定 即定线 应遵守如下基本原则 1 经济上合理主干线力求短直 主干线尽量走热负荷集中区 要注意管线上的阀门 补偿器和某些管道附件 如放气 放水 疏水等装置 的合理布置 因为这将涉及到检查室 或操作平台 的位置和数量 应尽可能使其数量减少 2 技术上可靠供热管线应尽量避开采空区 土质松软地区 地震断裂带 滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段 第十四章供热管线的敷设和构造 5 3 对周围环境影响少而协调供热管线应少穿主要交通线 一般平行于道路中心线并应尽量敷设在车行道以外的地方 当必须设置在车行道下时 宜将检查小室人孔引至车行道外 通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设 地上敷设的管道 不应影响城市环境美观 不妨碍交通 供热管道与各种管道 构筑物应协调安排 相互之间的距离 应能保证运行安全 施工及检修方便 第十四章供热管线的敷设和构造 6 第二节室外供热管道的敷设方式 室外供热管网是集中供热系统中投资份额较大 施工最繁重的部分 合理地选择供热管道的敷设方式以及做好管网的定线工作 对节省投资 保证热网安全可靠地运行和施工维修方便等 都有重要的意义 供热管道敷设是指将供热管道及其附件按设计要求组成整体并使之就位的工作 供热管道的敷设型式 分为地上 架空 敷设和地下敷设两类 第十四章供热管线的敷设和构造 7 一 地上敷设管道敷设在地面上或附墙支架上的敷设方式 按照支架的高度不同 可有以下三种地上敷设型式 低支架 图14 2 在不妨碍交通 不影响厂区扩建的场合 可采用低支架敷设 通常是沿着工厂的围墙或平行于公路或铁路敷设 为了避免雨雪的侵袭 低支架敷设 供热管道保温结构底距地面净高不得小于0 3m 低支架敷设可以节省大量土建材料 建设投资小 施工安装方便 维护管理容易 但其适用范围太窄 第十四章供热管线的敷设和构造 8 二 中支架 图14 3 在人行频繁和非机动车辆通行地段 可采用中支架敷设 管道保温结构底距地面净高为2 0 4 0m 三 高支架 图14 3 管道保温结构底距地面净高为4m以上 一般为4 0 6 0m 在跨越公路 铁路或其它障碍物时采用 地上敷设的供热管道可以和其它管道敷设在同 支架上 但应便于检修 且不得架设在腐蚀性介质管道的下方 第十四章供热管线的敷设和构造 9 图14 2低支架示意图图14 3中 高支架示意图 第十四章供热管线的敷设和构造 10 二 地下敷设地下敷设不影响市容和交通 因而地下敷设是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式 地沟敷设地沟是地下敷设管道的围护构筑物 地沟的作用是承受土压力和地面荷载并防止水的侵入 地沟分砌筑 装配和整体等类型 砌筑地沟采用砖 石或大型砌体砌筑墙体 配合钢筋混凝土预制盖板 装配式地沟 般用钢筋混凝土预制构件现场装配 施工速度较快 整体式地沟用钢筋混凝土现场灌筑而成 防水性能较好 地沟的横截面常做成矩形或拱形 第十四章供热管线的敷设和构造 11 根据地沟内人行通道的设置情况 分为通行地沟 半通行地沟和不通行地沟 1 通行地沟通行地沟是工作人员可以在地沟内直立通行的地沟 通行地沟内 可采用单侧布管或双侧布管 图14 4 两种方式 通行地沟人行通道的高度不低于1 8m 宽度不小0 6m 并应允许地沟内最大直径的管道通过通道 第十四章供热管线的敷设和构造 12 2 半通行地沟 图14 5 半通行地沟净高不小于1 2m 人行通道宽度不小于0 5m 操作人员可以在半通行地沟内检查管道和进行小型修理工作 但更换管道等大修工作仍需挖开地面进行 当无条件采用通行地沟时 可用半通行地沟代替 以利于管道维修和判断故障地点 缩小大修时的开挖范围 第十四章供热管线的敷设和构造 13 3 不通行地沟 图14 6 不通行地构的横截面较小 只需保证管道施工安装的必要尺寸 不通行地沟的造价较低 占地较小 是城镇供热管道经常采用的地沟敷设型式 其缺点是管道检修时必须挖开地面 第十四章供热管线的敷设和构造 14 图14 4通行地沟图14 5半通行地沟 第十四章供热管线的敷设和构造 15 上面介绍的地沟型式 都是属于砌筑地沟 图14 7所示为预制钢筋混凝土椭圆拱形地沟 它可以是通行或不通行的 图14 8所示为整体现场灌筑的钢筋混凝土地沟 在综合管沟内 热力管道可以和上水管道 电压10kV以下的电力电缆 通讯电缆 压缩空气管道 压力排水管道和重油管道一起敷设 第十四章供热管线的敷设和构造 16 图14 6不通行地沟图14 7预制钢筋混凝土椭圆拱形地沟 第十四章供热管线的敷设和构造 17 图14 8整体式钢筋混凝土综合管沟示意图1 2 供水管与回水管 3 凝结水管 4 电话电缆 5 动力电缆 6 蒸汽管道 7 自来水管 第十四章供热管线的敷设和构造 18 二 无沟 直埋 敷设供热管道直接敷设于土壤中的敷设型式 在热水供热管网中 无沟敷设在国内外已得到广泛地应用 目前 最多采用的型式是供热管道 保温层和保护外壳三者紧密粘结在一起 形成整体式的预制保温管结构型式 如图14 9所示 第十四章供热管线的敷设和构造 19 图14 9预制保温管直埋敷设示意图1 钢2 聚氨酯硬质泡末塑料保温层 3 高密度聚乙烯保温外壳 第十四章供热管线的敷设和构造 20 第三节供热管道及其附件 供热管道及其附件是供热管线输送热媒的主体部分 供热管道附件是供热管道上的管件 三通 弯头等 阀门 补偿器 支座和器具 放气 放水 疏水 除污等装置 的名称 这些附件是构成供热管线和保证供热管线正常运行的重要部分 第十四章供热管线的敷设和构造 21 一 供热管道供热管道通常都采用钢管 钢管的最大优点是能承受较大的内压力和动荷载 管道连接简便 但缺点是钢管内部及外部易受腐蚀 供热管道及其附件是供热管线输送热媒的主体部分 供热管道附件是供热管道上的管件 三通 弯头等 阀门 补偿器 支座和器具 放气 放水 疏水 除污等装置 的名称 这些附件是构成供热管线和保证供热管线正常运行的重要部分 第十四章供热管线的敷设和构造 22 二 阀门 阀门是用来开闭管路和调节输送介质流量的设备 在供热管道上 常用的阀门型式有 截止阀 闸阀 蝶阀 止回阀 调节阀和球阀等 截止阀按介质流向可分为直通式 直角式和直流式 斜杆式 三种 其结构型式 按阀杆螺纹的位置可分为明杆和暗杆两种 图14 10是最常用的直通式截止阀结构示意图 截止阀关闭严密性较好 但阀体长 介质流动阻力大 产品公称通径不大于200mm 第十四章供热管线的敷设和构造 23 闸阀的结构型式 也有明杆和暗杆两种 另外按闸板的形状及数目 有楔式与平行式 以及单板与双板的区分 图14 11是明杆平行式双板闸阀构造示意图 图14 12是暗杆楔式单闸板闸阀构造示意图 闸阀的优缺点正好与截止阀相反 它常用在公称通径大于200mm的管道上 截止阀和闸阀主要起开闭管路的作用 由于其调节性能不好 不适于用来调节流量 图14 13所示为蜗轮传动式蝶阀 第十四章供热管线的敷设和构造 24 截止阀 闸阀 蝶阀的连接方式可用法兰 螺纹连接或采用焊接 它们的传动方式可用手动传动 用于小口径 齿轮 电动 液动和气动等 用于大口径 传动方式 热网规范 规定 对公称直径大于或等于500mm的闸阀 应采用电动驱动装置 止回阀是用来防止管道或设备中介质倒流的一种阀门 它利用流体的动能来开启阀门 在供热系统中 止回阀常安装在泵的出口 疏水器出口管道上 以及其它不允许流体反向流动的地方 第十四章供热管线的敷设和构造 25 图14 10直通式截止阀图14 11明杆平行式双板闸阀 第十四章供热管线的敷设和构造 26 图14 12暗杆楔式单板闸阀图14 13蝶阀结构示意图 第十四章供热管线的敷设和构造 27 根据使用功能 球阀可分为关断球阀和关断调节球阀 关断球阀用作管道分支阀和大口径主管道的旁通阀门 关断调节球阀将关断和调节功能合二为一 根据其压差确定流量 并通过手柄处的刻度盘直观显示 方便了各种要求下对供水量的需求 与此同时 关断调节球阀也是一个普通的关断门 任何紧急维修需要时 关断后 再开启 其刻度盘上锁定装置仍能保证原供水量 第十四章供热管线的敷设和构造 28 图14 17手柄型球阀图14 18蜗轮型球阀 第十四章供热管线的敷设和构造 29 三 管道的放气 排水及疏水装置为便于热水管道和凝水管道顺利放气和运行或检修时排净管道中的存水 以及从蒸汽管道中排出沿途凝水 地下敷设供热管道宜设坡度 其坡度不小于0 002 同时 应配置相应的放气 放水及疏水装置 放气装置应设置在热水 凝结水管道的高点处 包括分段阀门划分的每个管段的高点处 放气阀门的管径一般采用 l5 32mm 第十四章供热管线的敷设和构造 30 热水和凝水管道 放气和排水位置的示意图可见图14 19 为排除蒸汽管道的沿途凝水 蒸汽管道的低点和垂直升高的管段前应设起动疏水和经常疏水装置 图14 20 此外 同一坡向的管段 在顺坡情况下每隔400 500m 逆坡时每隔200 300m应设起动疏水和经常疏水装置 经常疏水装置排出的凝结水 宜排入凝结水管道 以减少热量和水量的损失 当管道中的蒸汽在任何运行工况下均为过热状态时 可不装经常疏水装置 第十四章供热管线的敷设和构造 31 图14 19热水和凝水管道放气和放水装置位置示意图1 放气阀 2 放水阀 3 阀门 图14 20疏水装置图 第十四章供热管线的敷设和构造 32 第四节补偿器 为了防止供热管道升温时 由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏 需要在管道上设置补偿器 以吸收管道的热伸长 从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力 供热管道上采用补偿器的种类很多 主要有管道的自然补偿 方形补偿器 波纹管补偿器 套筒补偿器 球形补偿器和旋转补偿器等 前三种是利用补偿器材料的变形来吸收热伸长 后三种是利用补偿器内外套管之间的相对位移来吸收热伸长 第十四章供热管线的敷设和构造 33 一 自然补偿利用供热管道自身的弯曲管段 如L型或Z型等 来补偿管段的热伸长的补偿方式 称为自然补偿 自然补偿不必特设补偿器 因此考虑管道的热补偿时 应尽量利用其自然弯曲的补偿能力 自然补偿的缺点是管道变形时会产生横向位移 而且补偿的管段不能很长 第十四章供热管线的敷设和构造 34 二 方形补偿器它是由四个90 弯头构成 U 形的补偿器 图14 21 靠其弯管的变形来补偿管段的热伸长 方形补偿器通常用无缝钢管煨弯或机制弯头组合而成 此外 也有将钢管弯曲成 S 形或 形的补偿器 这种用与供热直管同径的钢管构成呈弯曲形状的补偿器 也总称为弯管补偿器 第十四章供热管线的敷设和构造 35 弯管补偿器的优点是制造方便 不用专门维修 因而不需要为它设置检查室 工作可靠 作用在固定支架上的轴向推力相对较小 其缺点是介质流动阻力大 占地多 方型补偿器在供热管道上应用很普遍 安装弯管补偿器时 经常采用冷拉 冷紧 的方法 来增加其补偿能力或达到减少对固定支座推力的目的 第十四章供热管线的敷设和构造 36 图14 21方形补偿器 图14 22内压轴向式波纹管补偿器 37 三 波纹管补偿器它是用单层或多层薄金属管制成的具有轴向波纹的管状补偿设备 工作时 它利用波纹变形进行管道热补偿 供热管道上使用的波纹管 多用不锈钢制造 波纹管补偿器按波纹形状主要分为 U 形和 形两种 按补偿方式分为轴向 横向和铰接等形式 轴向补偿器可吸收轴向位移 按其承压方式又分为内压式和外压式 图13 22所示为内压轴向式波纹管补偿器的结构示意图 第十四章供热管线的敷设和构造 38 四 套筒补偿器它是由芯管和外壳管组成的 两者同心套装并可轴向移动的补偿器 图14 23所示为一单向套筒补偿器 芯管1与套管3之间用柔性密封填料4密封 柔性密封填料可直接通过套管小孔注入补偿器的填料函中 因而可以在不停止运行情况下进行维护和抢修 维修工艺简便 第十四章供热管线的敷设和构造 39 图14 23套筒补偿器1 芯管 2 前压兰 3 壳体 4 柔性填料 5 注料螺栓 6 后压兰 7 T形螺栓 8 垫圈 9 螺帽 图14 24球形补偿器动作原理图 第十四章供热管线的敷设和构造 40 五 球形补偿器它是由球体及外壳组成 球体与外壳可相对折曲或旋转一定的角度 一般可达30 以此进行热补偿 两个配对成一组 其动作原理可见图14 24 球形补偿器的球体与外壳间的密封性能良好 寿命较长 它的特点是能作空间变形 补偿能力大 适用于架空敷设上 第十四章供热管线的敷设和构造 41 六 旋转补偿器旋转式补偿器的结构如图14 25所示 其结构主要有整体密封座 密封压盖 大小头 减摩定心轴承 密封材料 旋转筒体等构件组成 安装在热力管道上需要两个以上组对成组 形成相对旋转吸收管道热位移 从而减少管道的应力 其动作原理如图14 26 第十四章供热管线的敷设和构造 42 图14 25旋转补偿器 图14 26旋转补偿器动作原理图 第十四章供热管线的敷设和构造 43 第五节管道支座 架 管道支座是直接支承管道并承受管道作用力的管路附件 它的作用是支撑管道和限制管道位移 支座承受管道重力和由内压 外载和温度变化引起的作用力 并将这些荷载传递到建筑结构或地面的管道构件上 根据支座 架 对管道位移的限制情况 分为活动支座 架 和固定支座 架 第十四章供热管线的敷设和构造 44 一 活动支座 架 活动支座 架 是允许管道和支承结构有相对位移的管道支座 架 活动支座 架 按其构造和功能分为滑动 滚动 弹簧 悬吊和导向等支座 架 型式 滑动支座与支架是由安装 采用卡固或焊接方式 在管子上的钢制管托与下面的支承结构构成 它承受管道的垂直荷载 允许管道在水平方向滑动位移 根据管托横截面的形状 有曲面槽式 图14 27 丁字托式 图14 28 和弧形板式 图14 29 等 前两种型式 管道由支座托住 滑动面低于保温层 保温层不会受到损坏 第十四章供热管线的敷设和构造 45 图14 27曲面槽滑动支座图14 28丁字托滑动支座 第十四章供热管线的敷设和构造 46 图14 31滚柱式滚动支座 第十四章供热管线的敷设和构造 47 图14 32悬吊支架 a 可在纵向及横向移动 b 只能在纵向移动 c 焊接在钢筋混凝土构件里埋置的预埋件上 d 箍在钢筋混凝土梁上 第十四章供热管线的敷设和构造 48 弹簧支座 架 的构造一般由在滑动支座 滚动支座的管托下或在悬吊支座的构件中加弹簧构成 图14 33 其特点是允许管道水平位移 并可适应管道的垂直位移 使支座 架 承受的管道垂直荷载变化不大 常用于管道有较大的垂直位移处 以防止管道脱离支座 致使相邻支座和相应管段受力过大 导向支座是只允许管道轴向伸缩 限制管道横向位移的支座型式 其构造通常是在滑动支座或滚动支座沿管道轴向的管托两侧设置导向挡板 导向支座的主要作用是防止管道纵向失稳 保证补偿器正常工作 第十四章供热管线的敷设和构造 49 二 固定支座 架 固定支座 架 是不允许管道和支承结构有相对位移的管道支座 架 它主要用于将管道划分成若干补偿管段 分别进行热补偿 从而保证补偿器的正常工作 在无沟敷设或不通行地沟中 固定支座也有做成钢筋混凝土固定墩的型式 第十四章供热管线的敷设和构造 50 第六节检查室与操作平台 地下敷设管道安装有套筒补偿器 阀门 放水 排气和除污装置等管道附件处 应设检查室 井 检查室的净空尺寸要尽可能紧凑 但必须考虑便于维护检修 检查室的净空高度不得小于1 8m 人行通道宽道不小于0 6m 干管保温结构表面与检查室地面距离不小于0 6m 检查室顶部应设入口及入口扶梯 入口人孔直径不小于0 7m 为了检修时安全和通风换气 人孔数量不得小于两个 并应对角布置 当热水管网检查室只有放气门或其净空面积小于0 4m2时 可只设一个人孔 第十四章供热管线的敷设和构造 51 检查室还用来汇集和排除渗入地沟或由管道放出的网路水 为此 检查室地面应低于地沟底 其值不小于0 3米 同时 检查室内至少设一个积水坑 并应置于人孔下方 以便将积水抽出 图14 37所示为一个检查室布置的例子 第十四章供热管线的敷设和构造 52 A A剖面 第十四章供热管线的敷设和构造 53 图14 37检查室布置图例 第十四章供热管线的敷设和构造 54 中 高支架敷设的管道 在安装阀门 放水 放气 除污装置的地方应设操作平台 操作平台的尺寸应保证维护人员操作方便 平台周围应设防护栏杆 检查室或操作平台的位置及数量应与管道平面定线和设计时一起考虑 在保证安全运行和检修方便前提下 尽可能减少其数目 第十四章供热管线的敷设和构造 55 第七节供热管道的保温及其热力计算 供热管道及其附件保温的主要目的在于减少热媒在输送过程中的热损失 节约燃料 保证操作人员安全 改善劳动条件 保证热媒的使用温度等 热网运行经验表明 热水管网即使有良好的保温 其热损失仍约占总输热量的5 8 蒸汽管网约为8 12 与之相应 保温结构费用约占热网管道费用的25 40 因此 保温工作对保证供热质量 节约投资和燃料都有很大影响 第十四章供热管线的敷设和构造 56 一 保温材料及其制品良好的保温材料应重量轻 导热系数小 在使用温度下不变形或变质 具有 定的机械强度 不腐蚀金属 可燃成分小 吸水率低 易于施工成型 且成本低廉 根据 热网规范 规定 供热介质设计温度高于60 的热力管道 设备 阀门应保温 规定中对保温材料及其制品 应具有如下的主要技术性能 第十四章供热管线的敷设和构造 57 二 管道的保温结构管道的保温结构是由保温层和保护层两部分组成 供热管道常用的保温方法有涂抹式 预制式 缠绕式 填充式 灌注式和喷涂式等 涂抹式保温将不定型的保温材料加入粘合剂等用水拌合成塑性泥团 分层涂抹于需要保温的设备