高層建筑天然氣設(shè)計(jì)探討

1、高層建筑天然氣設(shè)計(jì)有關(guān)問題探討鄭州市市政工程勘測設(shè)計(jì)研究院邢紅鵬摘要：探討了高層建筑室內(nèi)天然氣管道設(shè)計(jì)中附加壓力、高層建筑沉降立管熱填補(bǔ)、燃?xì)庥?jì)量、安全措施等問題。量；安全措施前言高層建筑的附加壓力的影響及消除方式附加壓力的計(jì)算GB500282006的規(guī)則，民用低壓天然氣燃燒器的額定壓力P=2000Pa。由于低壓管網(wǎng)沿程阻力和局部阻nn0.75P 1.5P 內(nèi)波動時，仍能達(dá)到燃燒器燃燒的要求。若超回火等現(xiàn)象。另外由于不完全燃燒，煙氣中的CO n目前高層建筑的燃?xì)庠O(shè)計(jì)主要采用低壓進(jìn)戶，在計(jì)算低壓燃?xì)夤艿赖膲毫p失時，應(yīng)考慮因建筑高度而引起的燃?xì)飧郊訅毫算公式如下：H=9.8 ( ) h(1)k

2、m式中：H燃?xì)獾母郊訅毫?，Pa；kmh燃?xì)夤艿澜K點(diǎn)、起點(diǎn)的高程差，m。以鄭州市采用的中原油田天然氣為例， =0.7919kgNm3，mk =1.293kgNm3，由式(1)，得：kH=4.92h層建筑燃?xì)夤芫W(wǎng)的最不利運(yùn)行工況。下面分析一個特例。由于附加壓力的作用，當(dāng)超過一定高度時， 必然使燃具前壓力超過3000Pa2阻力(150Pa)。設(shè)用戶燃具前的壓力為p ，則21p2=p +H150Pa=1850Pa+4.92h1p22當(dāng)p =3000Pa 時，h=233m233m 壓力的影響會使灶前壓力超過燃燒器的允許波動范圍。2p但為了使用戶燃具前的壓力波動范圍變小，更接近 ，有必要采pn取措施，減少

3、附加壓力的影響。附加壓力影響的消除(1)關(guān)于于較低的高層建筑，因附加壓力小，可以用增加管道阻力的方法，如縮小立管管徑和采用分段閥門來減少附加壓力的影響。(2)關(guān)于于較高的高層建筑，分開設(shè)置高層供氣系統(tǒng)和低層供氣系2000Pa。2000Pa。2000Pa。高層建筑沉降的影響由于地基和建筑物的自重影響，高層建筑在竣工后的數(shù)年內(nèi)會產(chǎn)生一定量的沉降量。高層建筑自重大，所以沉降量也比較大，可能導(dǎo)致引入管的切向應(yīng)力大。而建筑基礎(chǔ)處回填土的沉降也會導(dǎo)致引入管局部懸空，易引發(fā)事故。應(yīng)在引入管上設(shè)置伸縮填補(bǔ)接頭（形式有：波紋管接頭、套筒接頭、鉛管接頭和金屬軟管接頭），利用自身隨外力發(fā)生撓變、吸收變形的特點(diǎn)，減少

4、燃?xì)庖牍芴幊惺艿膽?yīng)力，達(dá)到填補(bǔ)沉降的目的。的經(jīng)過能力。因此，選擇何種方式必需根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況。本文中認(rèn)為，金屬軟管接頭是進(jìn)行燃?xì)庖牍艿某两盗刻钛a(bǔ)的最佳方式。燃?xì)饬⒐艿膽?yīng)力計(jì)算與熱填補(bǔ)應(yīng)力計(jì)算高層建筑立管長，自重和環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致管道受到重力產(chǎn)生的應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度時，造成管道扭曲、斷裂，引發(fā)事故。管道自重產(chǎn)生的應(yīng)力g管道的壓力主要是由重力產(chǎn)生，可用下式計(jì)算應(yīng)力值GHA(2)g式中： 管道自重產(chǎn)生的應(yīng)力，MPa；g地震影響系數(shù)，取 1.33；G單位長度燃?xì)夤艿雷灾?，KN / m；H燃?xì)饬⒐芨叨?，m ；A立管管壁的橫截面積，mm2。例如關(guān)于100m .5 A=588.3

5、m2，4.62Kg / 45.32KNm=10.25MPa。一般熱軋正火無縫鋼管，溫度小于150的情況，許用應(yīng)力許用應(yīng)力112MPa100m 的高層建筑燃?xì)?，其立管自重產(chǎn)生的壓 管道的熱應(yīng)力隨著立管周圍環(huán)境溫度的變化，會產(chǎn)生伸縮變形和熱應(yīng)力。伸縮完全受到約束，因此而產(chǎn)生的應(yīng)力。則：=tE(3)t式中： 溫度產(chǎn)生應(yīng)力，MPa；t801.2X10-5mm；t設(shè)計(jì)溫差，即管道在計(jì)算狀態(tài)下的溫度與安裝溫度的差，；E202.02105MPa由式(3)t t 增大，t 增大?？梢娫诖呵飪杉景惭b燃?xì)夤艿罆r，t 最小，熱應(yīng)力t 也最小。100m 的高層(1)，管道的熱應(yīng)力是不可忽略的，應(yīng)安裝填補(bǔ)裝置。熱填補(bǔ)

6、管道因溫差產(chǎn)生的伸縮量管道兩端不固定時伸縮量的計(jì)算公式為:L=103Lt(4)l式中：L管道的伸縮量，mm；管材的線膨脹系數(shù)，mm，通常工作狀態(tài)下平均線性膨脹系數(shù)為 1.2X10-5mm。L管道的長度，m；t管道安裝時與運(yùn)行中最大溫差，。由式(4)t 增大，L 最小，管道的伸縮量也最小。100m 的高層(1)1 100m 長立管的伸縮量、熱應(yīng)力與溫差關(guān)于照表項(xiàng)目溫差10203040伸縮量/mm12243648熱應(yīng)力/MPa25.250.475.6100.8 填補(bǔ)器的選擇4 種，即L Z 形填補(bǔ)器573.5 鋼管。 形填補(bǔ)器的計(jì)算公式1.5LE1.5LEbw6K)SK=L /L1s式中：Ls填補(bǔ)

7、器伸出長度，mm；L(1 L=24mm)，mm；管道外徑，mm；75MPa；bwK比值，按經(jīng)驗(yàn)取 1；L 填補(bǔ)器開口長度，mm。120時，經(jīng)計(jì)算，Ls=906mm906mm 的 形填補(bǔ)器。波紋管填補(bǔ)器的計(jì)算公式comn=LL(6)com式中：n波節(jié)數(shù)；L20mm。com20時，100m 15 1 個雙需適當(dāng)增加填補(bǔ)器的數(shù)量。填補(bǔ)措施57 層設(shè)穩(wěn)定的固定管座，以承受立管自1 1 閥門，克服管道因溫差而引起的應(yīng)力和形變，便于維修。高層建筑的燃?xì)庥?jì)量和安全措施燃?xì)庥?jì)量過去均采用人工逐戶抄表收費(fèi)的方式，這種方式勞動強(qiáng)度大、效無需入戶收費(fèi)，保證了住宅的私密性。勞動強(qiáng)度，尤其適用于高層建筑。整體管理水平。傳輸信號穩(wěn)定，接受信號快捷，實(shí)用可靠。能。