供熱水壓試驗(yàn)的差異分析

1、規(guī)范關(guān)于熱水供熱管網(wǎng)水壓試驗(yàn)的差異分析規(guī)范關(guān)于熱水供熱管網(wǎng)水壓試驗(yàn)的差異分析張建偉摘要：管道試驗(yàn)壓力值的大小有多種確定方法。不僅試驗(yàn)壓力大小差別較大，而且造成工程投資的差異也較大。本文通過理論分析和對各規(guī)范的對比，給出了按分段最大工作壓力作為基數(shù)的一種經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可靠的試壓值的確定方法。關(guān)鍵詞：供熱管網(wǎng)；水壓試驗(yàn)；設(shè)計(jì)壓力；工作壓力；試驗(yàn)壓力中圖分類號：TU995，3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1問題的提出供熱管道工程的強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)似乎早為工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等人員所熟知。我們在工程設(shè)計(jì)、工程施工中是有規(guī)范可依的。然而，筆者發(fā)現(xiàn)各種規(guī)范規(guī)定水壓試驗(yàn)壓力的大小并不一致，而且差別較大，它直接影響到供熱

2、管道工程的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可靠性，有必要提出與同行進(jìn)一步研究、探討。2有關(guān)規(guī)范中與試驗(yàn)壓力確定相關(guān)的條款金屬工業(yè)管道施工及驗(yàn)收規(guī)范(以下簡稱規(guī)范1)第7535規(guī)定：承受內(nèi)壓的地上鋼管道以及有色金屬管道試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，埋地鋼管道的試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，且不得低于0.4MPa。第7536條規(guī)定：當(dāng)管道與設(shè)備作為一個系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，管道的試驗(yàn)壓力等于或小于設(shè)備的試驗(yàn)壓力時，應(yīng)按管道的試驗(yàn)壓力進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)管道的試驗(yàn)壓力大于設(shè)備的試驗(yàn)壓力，且設(shè)備的試驗(yàn)壓力不低于管道設(shè)計(jì)壓力的1.15倍時，經(jīng)建設(shè)單位同意，可按設(shè)備的試驗(yàn)壓力進(jìn)行試驗(yàn)。該規(guī)范試驗(yàn)壓力的確定以設(shè)計(jì)壓力為依據(jù)。第7537條規(guī)

3、定：當(dāng)管道的設(shè)計(jì)溫度高于試驗(yàn)溫度時，試驗(yàn)壓力應(yīng)按下式計(jì)算：Po=1.5P1/2式中：Po試驗(yàn)壓力，MPa；P設(shè)計(jì)壓力，MPa；1試驗(yàn)溫度下管材的許用應(yīng)力，MPa；2設(shè)計(jì)溫度下管材的許用應(yīng)力，MPa。城市供熱管網(wǎng)工程施工及驗(yàn)?zāi)烈?guī)范(CJJ2889)(以下簡稱(規(guī)范2)第911條規(guī)定，熱力管網(wǎng)工程的管道和設(shè)備均應(yīng)按設(shè)計(jì)參數(shù)及本規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。第914條規(guī)定，分段強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍。第9.15條規(guī)定，嚴(yán)密性試驗(yàn)為工作壓力的1.25倍。該規(guī)范試驗(yàn)壓力的確定以工作壓力為依據(jù)。中華人民共和國行此標(biāo)準(zhǔn)(城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程)(CJJT8198)(以下簡稱規(guī)程1)第8

4、41條規(guī)定；直埋供熱管道工程試壓應(yīng)符合(規(guī)范2)的規(guī)定。3關(guān)于設(shè)計(jì)壓力和工作壓力：31設(shè)計(jì)壓力的規(guī)定工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范(GB503162000)(以下簡稱(規(guī)范3)對設(shè)計(jì)壓力做了明確規(guī)定：第31.21條：一條管道及其每個組件的設(shè)計(jì)壓力，不應(yīng)小于運(yùn)行中遇到的內(nèi)壓或外壓與溫度相偶合時最嚴(yán)重條件下的壓力。最嚴(yán)重條件應(yīng)為強(qiáng)度計(jì)算中管道組成件需要最大厚度及最高公稱壓力時的參數(shù)。但上述設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)包括本章中允許的非經(jīng)常性壓力變動值。第3122條：下列特殊條件的管道，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)與第312.1款比較，并應(yīng)取兩者的較大值。(1)；(2)離心泵出口管道的設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)小于吸入壓力與揚(yáng)程相應(yīng)壓力之和；(3)設(shè)有壓

5、力泄放裝量保護(hù)或與壓力泄放裝置隔離的管道，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于流體可達(dá)到的最大壓力。第312.4條：裝有泄壓裝置的管道的設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)小于泄壓裝置開啟的壓力。城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范(CJJ342002)(以下簡稱(規(guī)范4)對設(shè)計(jì)壓力沒有明確規(guī)定。相關(guān)條款如下：第902條：進(jìn)行管道應(yīng)力計(jì)算時，供熱介質(zhì)計(jì)算參數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定取用：熱水熱力網(wǎng)供、回水管道的計(jì)算壓力均取用循環(huán)水泵最高出口壓力加上循環(huán)水泵與管道最低點(diǎn)地形高差產(chǎn)生的靜水壓力，工作循環(huán)最高溫度取用熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)供水溫度。管道機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算實(shí)際上就是管壁厚度的計(jì)算或已知管壁厚度，計(jì)算由內(nèi)壓力產(chǎn)生的折算應(yīng)力1，見下式：Sl=PJSDW(2jt十PJS)(1)JS

6、=PJSDW(SC1)2(SC1)(2)式中：Sl鋼管理論計(jì)算壁厚，；PJS計(jì)算壓力，MPa；DW鋼管外徑，；jt鋼管在計(jì)算濕度下的基本許用應(yīng)力，MPa；6縱向焊續(xù)減弱系數(shù)；JS內(nèi)壓力產(chǎn)生的折算應(yīng)力，MPa；S鋼管取用壁厚，；Cl鋼管壁厚附加值，。除機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算外，通常該計(jì)算壓力還作為閥門，補(bǔ)償器等局部構(gòu)件承壓等級的依據(jù)。通常該計(jì)算壓力被理解為設(shè)計(jì)壓力。32設(shè)計(jì)壓力的大小規(guī)范3規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力用于熱水供熱管網(wǎng)時，是且只能是規(guī)范4的計(jì)算壓力。規(guī)范4規(guī)定的計(jì)算壓力可分為兩部分：第一部分為循環(huán)水泵最高出口壓力；第二部分為循環(huán)水泵與管道最低點(diǎn)地形高差產(chǎn)生的靜水壓力。用下式表示：P=Pb+P0+Pb+P0

7、+H(3)式中：P熱水供熱管網(wǎng)計(jì)算(設(shè)計(jì))壓力，MPa；Pb循環(huán)泵額定工況下?lián)P程，MPa；P0定壓點(diǎn)壓力，MPa；Pb循環(huán)系最大揚(yáng)程和額定工況揚(yáng)程之差，MPa；P0定壓裝置壓力波動幅度，MPa；H循環(huán)水泵與管道最低點(diǎn)地形高差，Mpa；在熱源和熱用戶地形高差較大的場合，如陽泉一礦熱電廠區(qū)域供熱，熱源高出最遠(yuǎn)熱用戶近100m，太原東山熱電廠集中供熱，熱源高出最遠(yuǎn)用戶約110m；山西左權(quán)熱電供熱熱源比最遠(yuǎn)用戶低80m等，設(shè)計(jì)壓力會很大。3.3工作壓力及其大小按照中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（供熱術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)）CJ5593第8213條規(guī)定：工作壓力是“供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行時應(yīng)該保持的壓力”，（規(guī)范1、規(guī)范2、規(guī)范3

8、、規(guī)范4等均未對工作壓力作任何規(guī)定）所以應(yīng)按水壓圖確定。利用水壓曲線?？梢源_定管道中任何點(diǎn)的壓力(壓頭)值。管道中任意點(diǎn)的壓頭就等于該點(diǎn)測壓管水頭高度和該點(diǎn)所處的位置高度之差。因而管網(wǎng)工作壓力的大小是一變量。圖1是太原市集中供熱(二電)工程一次管網(wǎng)水壓圖。由圖中我們可以看到二電廠圍墻外1m處供水管網(wǎng)工作壓力156m，回水管網(wǎng)工作壓力25m；而管網(wǎng)末端供水管網(wǎng)工作壓力711m，回水管網(wǎng)工作壓力561m。最大壓力、最小壓力相差131m。圖1太原二電集中供熱工程一次網(wǎng)水壓圖4規(guī)范1、規(guī)范2進(jìn)行管道試壓比較以太原市集中供熱(二電)工程一次管網(wǎng)水壓圖為例進(jìn)行分析。由公式(3)得出：該管網(wǎng)的計(jì)算壓力為20

9、m+182m+10m+5m+19m=236m。式中，20m是循環(huán)泵的吸入壓力；182m是循環(huán)泵的揚(yáng)程；10m是最大揚(yáng)程和額定揚(yáng)程之差；5m是補(bǔ)水點(diǎn)壓力波動幅度；19m是熱源和管網(wǎng)的最大高差。綜合(規(guī)范1)和(規(guī)范2)，理論上設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取用236m，即2.36MPa。表1管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)工作壓力、強(qiáng)度試壓值、嚴(yán)密性試壓值(MPa)供水節(jié)點(diǎn)壓力 1.560 1.264 0.922 0.895 0.865 0.851 0.840 0.777 0.725 0.711強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)壓力 2.340 1.896 0.383 1.343 1.298 1.277 1.26 1.166 1.088 1.067嚴(yán)密性試壓力

10、1.950 1.153 0.889回水節(jié)點(diǎn)壓力 0.250 0.546 0.888 0.385 0.409 0.424 0.432 0.495 0.547 0.561強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)壓力 0.375 0.819 1.332 0.578 0.614 0.636 0.648 0.743 0.821 0.842嚴(yán)密性試壓力 0.313 1.110 0.701如果執(zhí)行規(guī)范1，管網(wǎng)試驗(yàn)壓力應(yīng)為3.54MPa。如果執(zhí)行規(guī)范2，管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)工作壓力、強(qiáng)度試壓值、嚴(yán)密性試壓值見表1。其中強(qiáng)度試壓最大值為234MPa，最小值為0.375MPa。嚴(yán)密性試壓最大值為1.95MPa，最小值為0313MPa。如果執(zhí)行規(guī)范1，DH

11、l000管道進(jìn)行強(qiáng)度試壓時，將受到277.9t的內(nèi)壓推力。如果執(zhí)行規(guī)范2，DHl000管道進(jìn)行強(qiáng)度試壓時，遭受的內(nèi)壓推力從最大183.7t降低到最小29.4t。DNl000管道進(jìn)行嚴(yán)密性試壓時，遭受的內(nèi)壓推力從最大1531t降低到最小905t.5結(jié)論綜上所述，熱水供熱管網(wǎng)水壓試驗(yàn)如果執(zhí)行規(guī)范1，必將要求設(shè)備承壓高，造成主固定支墩、固定支架承受推力大，比按最大工作壓力進(jìn)行試壓增加約50，工程初投資增加較大。如果執(zhí)行規(guī)范2，工作壓力是一變量。對于大型供熱管網(wǎng)，如太原市集中供熱(一電)工程、(二電)工程，大同市(一電)集中供熱工程，臨汾市區(qū)域鍋爐房供熱工程，對于中型供熱管網(wǎng)特別是地形起伏較大的地區(qū)如太原東山熱電供熱工程、陽泉一礦熱電供熱工程、左權(quán)熱電集中供熱工程，按照最大工作壓力進(jìn)行強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試壓也會造成設(shè)備承壓力高，主固定支墩、固定支架承受推力大，增加工程初投資的弊端。這兩類熱水供熱管網(wǎng)最好用分段最大工作壓力作為各試壓管段強(qiáng)度試壓基數(shù)，既保證運(yùn)行安全，又節(jié)約了工程投資。同理，大、中型熱水供熱管網(wǎng)的嚴(yán)密性試驗(yàn)也應(yīng)采用分段