燃气输配设计说明书

课程设计计算说明书长春市阳光小区燃气输配设计***吉林建筑大学市政与环境工程学院2015年7月课程设计计算说明书长春市阳光小区燃气输配设计学生：***指导教师：***专业：建筑环境与能源应用专业所在单位：市政与环境工程学院答辩日期：2015年7月14日目录TOC\o"1-3"\h\u5485第1章绪论 121773第2章设计基础资料 2154812.1设计依据 2192612.2工程概况 226633第3章气源参数 3117283.1燃气参数 36036第4章庭院燃气管网的布置 4161064.1调压柜的选择和选型 427934.1.1调压柜的选着 494354.1.2小区楼栋情况表 4208404.1.3小区总用气量的计算 54.1.4调压器的选择----------------------------------------------------------64.1.5调压装置的设置要求-------------------------------------------------6163944.2庭院燃气管网布置 8115114.2.1布线的依据和要求 8150134.2.2庭院管网的平面布置图 9163944.3庭院管道管材的选择 11115114.3.1管材的选择 11115114.3.2PE管系列选择 1222374第5章庭院管网水力计算 13100655.1庭院低压管段水力计算 1413755.1.1庭院管网干管水力计算 1423405.1.2庭院管网支管水力计算 1626221第6章室内燃气管道布置与水力计算 1878656.1管材、管件选择要求 1848626.2燃气引入管敷设位置确定 19123896.3架空管的敷设要求 21134366.4室内燃气管道水力计算 22293106.4.1室内然气管道的计算步骤 22317676.4.2室内燃气管道水力计算 2327935第7章管道的施工与验收 2698497.1各类管材管件的技术要求 26295107.2PE管的敷设与连接 2619837.2.1燃气用PE管道施工要求 26269797.2.2PE管焊接 27307777.3镀锌钢管连接 28157807.4管沟开挖、回填 28123057.4.1开挖 2819057.4.2回填 2920813122737.5阀门的选择与安装 3068617.6管道防腐 31213947.7管道的吹扫 31215457.8强度试验 32196837.9严密性试验 32168027.10工程验收 3311361参考文献 3425925附录： 3519161第1章绪论在我国天然气事业有很好的发展前景，天然气作为优质的有燃料型能源，在优化我国能源消费结构、平衡我国能源分布不均衡，改善生存环境、控制有害气体排放方面将及其重要的作用。城市燃气作为城市基础设施的重要组成部分，不仅关系到人民的生活质量、城市自然环境和经济利益，而且已日益成为国民经济中具有先导性、环保性的基础产业，并已成为我国目前重点扶植和鼓励的产业。伴随着我国能源结构的调整，特别是西气东输，川气东送等一批国家重点天然气工程的相继建成投产和开工建设，为城市燃气的大发展提供前所未有的机遇。在管道气丰富的城市，各类新建小区必然配套天然气管道，为了满足用户的使用要求和安全要求，合理规范的设计小区燃气管网的重要性就尤为突出。本设计便是基于规范要求，合理布置小区庭院和室内燃气管网，通过计算来选择经济有效的方案，并完成施工验收。第2章设计基础资料2.1设计依据《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）《燃气工程设计手册》北京（严铭卿）（中国建筑工业出版社）《燃气供应工程》（张爱凤）（合肥工业大学出版社）《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33-2005）《城镇燃气输配工程施工工艺标准》（CJYTQB001-2006）《聚乙烯燃气管道工程技术规范》（CJJ63-2004）2.2工程概况（1）本设计为长春市博学路阳光小区庭院及室内燃气管网设计，小区内包括9栋住宅楼，其居民用户共计141户，每户按安装一台双眼灶（0.7m3/h）和一台快速热水器（1.7m3/h）的使用流量来设计。第3章气源参数3.1燃气参数低压燃气管网计算压力降和室内燃气管道允许压力降（不含燃气表压降）取为：燃气种类低压燃气管网计算压力降室内燃气管道允许压力降人工燃气（Cg）ΔP=400PaΔP=50Pa~80Pa天然气（Ng）ΔP=800Pa~1000PaΔP=100Pa~120Pa燃气基本参数：燃气种类低热值HL(kJ/m3)密度(kG/m3)运动粘度（M2/s）Cg182500.4525*10-6Ng362200.7515*10-6

第4章庭院燃气管网的布置4.1小区调压柜的选择和选型调压柜包括调压装置及调压室的建筑物或构建物等，承担用气压力的调节。是城市燃气管网系统中调压和稳定管网压力的设施。通常有调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、监视装置及测量仪表等组成。4.1.1调压柜的选址调压柜的选址:原则上调压柜的选址要设定在燃气负荷中心或接近大型用户的地方，以减少大管径管段的长度，节约成本，并尽可能的避开小区的景观中心和娱乐休闲广场。由于气源位于云谷路上，故要从小区西侧引入气源。有三个入口可以引入气源，分别是云谷路上的北面次入口，中间的主入口，以及南面的次入口。由于主入口人流密集而且主入口对面是中心景观，考虑到小区的美观和居民的出入安全不宜从主入口引入气源，在主入口附近设置调压柜；最北面的次入口离气源中心太远不宜引入；南面的次入口附近有消防登高地故不能设置调压柜，所以要是从南面的次入口引入起源，中压管道要绕过2#楼，到2#北面的开阔地带，西面是3层的商业楼，空气流动顺畅调压柜放散臭气不影响居民生活且靠近起源中心，此处可以设置调压柜。综合考虑从南面的次入口引入气源，在3#楼北面设置调压柜。4.1.2小区楼栋情况统计表具体楼栋情况统计见表4-1）表4-1长春市博学楼阳光小区楼栋情况统计表楼号层数户型户数备注1#10FA户型401-2层商业部分2#2FA户型21-2层商业部分3#10FA户型401-2层商业部分4#6FA户型125#1FA户型16#2FA户型21-2层商业部分7#10FA户型208#6FA户型129#10FA户型20总计总计9幢楼，共计141户4.1.3用气量计算本设计的用气量均为居民生活用气量，商业用气仅做中压预留。该小区共有141户，每户用气量指标均按一台双眼灶具和一台燃气热水器计算，双眼灶具的额定流量为0.7\Nm³/h，燃气热水器的额定流量为1.7Nm³/h。小区燃气管道的计算流量：由于居民住宅使用燃气的数量和时间变化较大，所以小区燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额度用气量和同时工作系数K0来确定。用同时工作系数法求管道的计算流量的公式如下：Q=Kt∑K0QnN公式（4-1）式中Q-----小区燃气管道的计算流量（Nm³/h）Kt-----不同类型用户的同时工作系数，当资料缺乏时，可取为1K0-----相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数N------相同燃具或相同组合燃具数Q0------相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm³/h）注：当K0没有直接对应可查的值时采用插入法计算求得。燃气双眼灶热水器同时工作系数见下表4-2：(表4-2)同类型燃根据建筑《燃气设计手册》表2-13可查得居民生活用燃具的同时工作系数具数目N燃气双眼灶和快速热水器同类型燃具数目N燃气双眼灶和快速热水器11.00400.1820.56500.17830.44600.17640.38700.17450.35800.17260.31900.17170.291000.1780.272000.1690.263000.15100.254000.14150.225000.138200.217000.134小区的计算流量有公式4-1计算如下：=1×0.166×2.4×141=56.17m³/h调压柜包括调压装置及调压室的建筑物或构建物等，承担用气压力的调节。是城市燃气管网系统中调压和稳定管网压力的设施。通常有调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、监视装置及测量仪表等组成。4.1.4调压器的选择进口压力影响所选调压器的类型和尺寸，气源压力不能保证百分之百无变化，所以调压器要能满足调压柜进口压力变化是需求；调压器的压力降，应根据调压器前燃气管道的最低压力与调压器后燃气管道的需要的压力之差值确定；为保证调压器在最佳状况下工作，调压器的计算流量，应按该调压器所承担的管网的管网计算流量的1.2倍来确定。在选择调压器时，应采用满足所需调节精度的调压装置。调节精度是以出口压力的稳压精度来衡量的，即调压器出口压力偏离额定值的偏差与额定出口压力的比值。4.1.5调压器的选型本工程中气源压力变化范围为0.2--0.4Mpa，小区管网的小时最大输送量为56.17m³/h,所以要选择的调压器的计算流量为：Q≥56.17×1.2=67.41m³/h,根据上述要求，查相关设备样本可选用调压器Actaris的产品RBE3212系列燃气调压柜。考虑到小区内部分楼栋有商业户，为了后期的用气量增加，应稍微增大计算流量，查样本可取额定流量为400m3/h的调压柜,具体参数见下表4-3。表4-3调压器型号RBE3212关闭压力Pb≤1.20Pa进口压力范围≤1MPa额定流量m3/h400出口压力范围0.7-16KPa进口管径DN80调压精度δ±10%出口管径DN80箱体尺寸(mm)a×b×c1700×800×1700RTZ系列燃气调压柜是将天然气的过滤、调压、计量、安全控制等设备集合一体的装置；FQ系列调压器采用模块化结构设计，信号管均为内置式，性能稳定、流量大、造价低、结构紧凑可在线维护，极为方便。广泛用于住宅小区、酒店、宾馆、工厂、学校等单位供气使用。主要特点有：1调压柜设置有1+1旁通，用于对调压柜维修等异常情况时保障用户正常用气。

2调压柜主要部件有：调压器、超压切断装置、流量计、控制仪表等

3调压柜配有高精度过滤器，过滤精度达10μm，差压表可反映滤芯肮脏的程度，用户可及时更换滤芯。

4调压器配备超高自动切断装置及安全放散装置，当系统调压失控时，它能自动切断气源，保证系统压力稳定和安全。

5调压柜可供双路调压，手动和自动切换，以确保系统安全可靠地连续供气。4.1.6调压装置的设置要求调压装置的设置，应符合下列要求：根据小区用气量和小区环境，本设计调压装置单独的落地式调压柜，设置在牢固的基础之上，柜底距离地坪高度设置在0.3米为宜。小区调压器入口为中压，根据规范：调压柜距离建筑物外墙面要大于4米，重要的公共建筑物要大于8米，城镇道路要大于1米，公共电力变配电柜要大于4米。调压柜四周应设护栏加以保护。本设计中小区调压柜距周围最近建筑的净距分别是13.8m，距最近道路的净距别是4.4mm。调压柜的设置还要符合规范的下列要求。1当输送干燃气时，无采暖的调压器的环境温度应能保证调压器的活动部件正常工作。本设计输送的是天然气，属于干燃气，合肥地区的气候属于夏热冬冷地区，查得合肥的常年温度足够保证调压器的部件正常工作，所以本小区的调压柜不设采暖装置。2本设计选择的调压柜体积V=1.7×1.7×0.8=2.32m³大于1.5m³，故应有爆炸泄压口，爆炸泄压口不应小于上盖或最大柜壁面积的50%(与较大者为准)。爆炸泄压口宜设在上盖上，通风口面积可包括在计算泄压口面积内。3由表3-3知该气源的相对密度ρ=0.75kg/m3，应在柜体上、下各设1%柜底面积通风口；4调压柜的设计，其噪音应符合现行的国家标准《城市区域环境噪音标准》GB3096的规定。另外其他详见附图-：调压柜及其护栏、基座制作及静电接地安装大样图。4.2庭院燃气管网布置小区燃气管网系统的布置既小区燃气管道的布线，是指小区管网系统在原则上选定之后，确定各管段的具体位置。燃气管道敷设宜沿小区道路敷设，一般敷设在人行便道或者绿化到内。4.2.1布线的依据和要求本小区庭院天然气管道均设计成埋地敷设，地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距要满足下表：地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距（m）表4-4项目地下燃气管道压力（MPa）低压

＜0.01中压B

≤0.2A

≤0.4建筑物基础2.02.02.0给水管0.50.50.5污水、雨水排水管1.01.21.2电力电缆

（含电车电缆）直埋0.50.50.5在导管内1.01.01.0通信电缆直埋0.50.50.5在导管内1.01.01.0其他燃气管道DN≤300mm0.40.40.4热力管直埋1.01.01.0在管沟内

（至外壁）1.01.51.5电杆（塔）

的基础≤35kV1.01.01.0＞35kV2.02.02.0通讯照明电杆（至电杆中心）1.01.01.0街树（至树中心）0.750.750.75地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间垂直净距要满足下表表4-5项目地下燃气管道（当有套管时，以套管计）给水管、排水管或其它燃气管道0.15热力管的管沟底（或顶）0.15电缆直埋0.50在导管内0.15在庭院燃气管道的布线时必须考虑到下列基本情况：1.管道中燃气的压力:本工程仅有中压和低压具体情况参见表4-4；2.中压管道和低压管道同沟敷设时水平距离至少要保持0.4米，垂直距离至少1.5米。3.庭院的地下其他管道的密集程度及布置情况，和燃气管道保持规范距离。4.庭院路面结构情况，以及交通干线的分布情况，管道走向应按小区规划道路布线，尽可能避免横穿小区主要道路；5．与管道连接的用户数量及用气情况；线路上所遇到的障碍物情况；6．管道在施工、运行和万一发生故障时，对小区的影响情况；7.不得与非燃气管道或电缆同沟敷设；8．管道跨越障碍物时可以采用架空敷设，注意防腐。9.不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越地下燃气管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应符合下列要求：

1埋设在车行道下时，不得小于0.9m；

2埋设在非机动车车道（含人行道）下时，不得小于0.6m；

3埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于0.3m；注：当不能满足上述规定时，应采取行之有效的安全防护措施。4.2.2庭院管网的平面布置图本次设计采用设置一台小区低压调压柜调压的方案，这样庭院管网的中压管道长度会减少，保障小区燃气管段事故时候，危险可控，而且低压管网布置也具有系统性。首先如上文所说小区的气源是从小区西侧云谷路上的市政管线（De160埋地中压管道）接入，中压管从西南的次入口进入，然后在3#楼下的绿化带中平行其南面墙敷设，绕过2#楼的楼角和地下室安全出口与3#的西面基础敷设至小区已选定好的煤气调压站位置，经调压后再由埋地低压管道输送至每栋楼每单元的引入管位置。庭院管网布置简图如下，具体管线布置详见附图1-庭院燃气管道平面布置图。图4-1小区庭院燃气管道平面布置简图有关上图中布线情况的几点说明1.中压引入管沿小区2#楼东南面墙布置，部分中压管段要与调压后的低压管道同沟敷设，两管道的水平间距为0.5m，其中有中低压段管交叉敷设时，两管段垂直净距管要大于0.15米。中压管段埋深（管顶至路面的覆土深度）要不小于1.2m，如达不到要求，需加套管；2.2#高层北面有自行车地下车库，此处埋地管要绕过地下室出口，在满足规范中与建筑物外墙面和地下室出口间距要求的同时尽量简化管道敷设，故管线布置多加上两个90度弯头，以绕过车库路面，此外2#楼的管线由于距离调压柜较近，弯头增加了阻力，使得整个官网系统水力更接近平衡。3.9#最西南面的用户由于1、2层是物管用房，地上钢管要通过沿墙面架空敷设，所以这个单元的引入管管道敷设到商业楼西面墙下与9#楼南面墙相距2米处。4.东面的多层楼栋分布很规则，所以在布线时的低压主管线在距3#、5#、7#西面墙基础1.5米处成直线敷设，通过90度弯头使主管网布置成横平竖直。本设计中压埋地管道距构筑物间距不小于2.0m，考虑到建筑物基础外伸的长度及楼前其他管线的间距，楼前埋地低压管距墙面间距大于2.0m，楼侧面埋地管道距侧面墙面间距定为1.5m，具体可根据实际情况进行调整，但必须保证符合规范要求。4.3庭院管道管材选择4.3.1管材选择本工程是小区工程，管道内燃气压力为中压和低压，其可选用的管材范围很广泛，其中聚乙烯管由于市场供应量大，价格便宜，质轻、施工方便、使用寿命长而被广泛使用在天然气输送上。故本工程庭院埋地管材选择pe管。燃气管道选用的聚乙烯管道、管件应符合国家标准GB15558.1《燃气用埋地聚乙烯管材》和GB15558.2《燃气用埋地聚乙烯管件》的规定，阀门执行《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第3部分：阀门》GB15558.3-2008的要求。PE管的主要优点体现在：(1)耐化学腐蚀性好：PE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。聚乙烯是电的绝缘体，因此不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象；此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长。(2)连接可靠：聚乙烯管道系统之间采用电热熔方式连接，接头的强度高于管道本体强度。(3)可挠性好：PE管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物，在许多场合，管道的柔性能够减少管件用量并降低安装费用。(4)耐老化，使用寿命长：含有2-2.5%的均匀分布的碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年，不会因遭受紫外线辐射而损害。(5)多种全新的施工方式：PE管道具有多种施工技术，除了可以采用传统的开挖方式进行施工外，还可以采用多种全新的非开挖技术如顶管、定向钻孔、衬管、裂管等方式进行施工，这对于一些不允许开挖的场所，是唯一的选择，因此PE管道应用领域更为广泛。4.3.2PE管系列选择Pe管，即聚乙烯燃气管道分为SDR11和SDR17.6两个系列。其中SDR为公称外径与壁厚之比。SDR11系列宜用于输送人工煤气、天然气、气态液化石油气；SDR17.6系列宜用于输送天然气。表4-5为De160以下的管道选用SDR11系列PE80材质的聚乙烯管。表4-5PE管规格外径SDR11≤4bar重量De壁厚内径kg/m203.014.00.15253.019.00.20323.026.00.26403.732.60.40504.640.80.62635.851.40.99756.861.41.38908.273.62.0011010.090.02.9812511.4102.23.87第5章庭院管网水力计算5.2庭院低压水力计算庭院管网的水力计算，是根据允许压降和计算流量来确定各管段管径并计算出总压力降的过程，本设计中采用平均压降法，确定管径，并校核所选管径后的总压降是否符合允许压降。城镇燃气低压管道从调压站到最远燃具管道允许阻力损失，可按下算：△Pd＝0.75Pn＋150式中△Pd--从调压站到最远燃具的管道允许阻力损失（Pa）；Pn--低压燃具的额定压力（Pa）。注：△Pd含室内燃气管道允许阻力损失。低压燃气管道压力数值表（Pa）表5-2燃气总类天然气燃气灶额定压力Pn2000燃气灶前最大压力Pmax3000燃气灶前最小压力Pmin1500调压站出口最大压力3150低压燃气管道总的计算压力降（包括室内和室外）1650上表只是给出了低压燃气管道总压力降，至于其在庭院管和室内管中的分配，根据技术经济分析比较后，列出的数值如下表所示，可供参考。低压燃气管道压力降分配参考表（Pa）表5-3燃气种类及燃具额定压力总压力降多层建筑庭院室内天然气200013001000300在计算水力计算时，所得出的数据尽量符合上述要求。下图是根据庭院燃气管道总平面布置图所简化的小区庭院水力计算草图。(图中以楼前引入管为节点)图5-1长春市博学路阳光小区庭院水力计算草图5.2.1庭院管网干管水力计算由上图可以看出，在次区域中，最不利环路为A—B—C—D—E—F—G—H—I—J—K—K—L—M，计算最不利环路各管段的计算流量：燃气管道的用气量计算，是按所有燃气用具的额定好气量和同时工作系数来确定的，其计算式同公式4-1M—L段中共计用户1户，查表得同时工作系数1，额定流量2.4m3/h，故Q=1×1×2.4=2.4m3/hL—K段中共计用户11户，查表得同时工作系数为0.25，额定流量为2.4m3/h，故Q=11×0.25×2.4=6.6m3/h最不利环路各管段计算流量如下表：表5-4小区最不利环路各管段流量计算表管段号额度流量q（m3/h）用户数N（户）同时工作系数k计算流量（m3/h）M--L2.4112.4L--K2.4110.256.6K--J2.4210.2110.58J--I2.4310.1914.14I--H2.4410.1817.71H--G2.4470.17820.08G--F2.4690.17428.81F--E2.4750.17331.14E--D2.4810.17233.44D--C2.4910.17137.35C--B2.41010.1741.21B--A2.41410.16455.502）、根据计允许压力降确定管径并计算实际阻力损失a、最不利环路水力计算庭院允许压力降由表5-3查得且考虑实际情况为1000pa，由图5-1量得最不利环路总管长为274.2m，考虑局部阻力损失取10%，单位长度摩擦损失为：△P/L=1000/（274.2×1.1）=3.32pa/m以最不利环路各管段为例，列出水力计算的过程如下：M—L段中计算流量2.4m3/h，为了利用水力计算图，要对密度进行修正，修正后的比摩阻为：（△P/L）'=3.32/0.75=4.42pa/m由计算流量为2.4m3/h，在比摩阻=4.42pa/m附近查得d=20mm，对应实际密度下的比摩阻=4.42×0.75=3.32pa/m。该管段管长为13.99m，摩擦阻力损失=3.32×13.99=46.38pa其他管段计算过程同上述计算结果见表5.3-4。最不利环路水力计算表表5-5管段号户数流量m3/h管径mm实际比摩阻（pa/m）管长m压降△PPaM--L12.4321.5613.9921.82L--K116.6322.29.6521.23K--J2110.58402.457.0617.30J--I3114.14404.159.4139.05I--H4117.71501.653659.4H--G4720.08502.5526.166.56G--F6928.81505.5214.278.38F--E7531.14506.4015.397.92E--D8133.44506.5537.3244.32D--C9137.35701.5624.538.22C--B10141.21702.5777.8199.95B--A14155.50701.9811.923.56总计总压降为934.86pa由上表计算结果，得出最不利环路压力降：P=934.86pa根据计算，得出该最不利环路的总压力降934.86<1000pa，故符合压力降要求。5.2.2庭院管网干管水力计算支管的水力计算有两种方法：全压降法和等压降法。全压降法充分利用允许压力降，减少管径，提高设计经济性，但在管网发生故障时，由于干管压力变化而影响支管压力，特别是支管末端的压力偏低，而等压降法正好相反。鉴于以上两种方法的优缺点，本设计支管的水力计算将这两种方法相结合，即与最不利环路末端并联的支路采用全压降法计算，在离最不利环路较远处的并联支路可以采用等压降法，计算出压降后再与之校核，如与允许压降相差很大，可采取变径或节流等方法来平衡压降，这样可以充分平衡整个环路的压降，对于稳定管网气流及节约管径管材有很大作用。由于支管B—E’与离最不利末端较远，如采用全压降法：此支路干管B—M并联，其允许压力降=934.86pa，该支路共计40户，这样的压降会造成此管段的管径很小，不利于输气的稳定。故采用等压降法较为合理。同干管的计算方法，用等压降法求得各管段的计算结果如下表5-7表5-7管段号户数计算流量m3/h管径mm实际比摩阻（pa/m）管长m压降△PPaB4—B3106322.456.4615.83B3—B22010.08402.402.455.88B2--B13013.68403.286.5221.39B1--B4017.28501.488.5812.70总计总压降为55.80pa由结果可知总压降远小于允许压力降934.86pa，故根据实际情况和对高层引入管的要求，需对管径做相应调整，调整后的水力计算见表5-8。表5-8管段号户数计算流量m3/h管径mm实际比摩阻（pa/m）管长m压降△PPaB4—B3106400.956.466.14B3—B22010.08402.402.455.88B2--B13013.68403.286.5221.39B1--B4017.28407.568.5864.87总计总压降为98.28pa所以调整后的管径统一改为De40，△P=98.28pa，在允许压力降范围内符合要求。同以上计算，调整后的其他支路的计算结果见下表。庭院其他主要支路水力计算表表5-9管段号用户数N（户）同时工作系数k计算流量（m3/h）管径（mm）实际比摩阻（pa/m）管长（m）阻力损失（pa）H—H160.314.46320.9821.721.27G3—G2100.256321.853.857.12G2—G1120.246.91322.4819.4148.14G1--G220.2111.09324.422.6299.53

第6章室内燃气管道布置与水力计算本设计的楼栋燃气管道包括室外立管和室内管。6.1管材、管件选择要求管材的选择室内管材本设计选择钢管。PE管材虽然有较多优点，由于聚乙烯管道刚性差，作明管易受碰撞破损，并且要是常年在空气中，容易老化，导致漏气，同时受大气中紫外线与氧气的影响，会加速老化，厨房的气温的变化及油烟或其他化学剂的侵蚀对聚乙烯管道也不利，作为易燃易爆的燃气输送管道，聚乙烯管材不是楼栋管材的最佳选择。所以本工程室内采用钢管。根据《城镇燃气设计规范》，对于不大于DN80的室内燃气管道应采用镀锌钢管；对于大于DN80的室内燃气管道宜采用无缝钢管。室内燃气管道使用的管道、管件及管道附件当设计文件无明确规定时，管径小于或者等于DN50，宜采用镀锌钢管和铜管。就本设计而言，根据计算流量和经济流速6m/s的关系，可以初步确定室内管道小于DN80，所以该设计采用镀锌钢管。设计中可以直接从楼前引入的，入室后多层和高层走室内立管；对于一二层是商业的，管道出地后登高至三层后穿墙入室，部分管段还要沿外墙面架空至厨房外墙，故此段架空管道宜采用无缝钢管，本工程定为室内钢管采用镀锌钢管，室外钢管采用无缝钢管。具体管道布置详见室内燃气管道平面布置图。镀锌钢管的选用应符合下列规定：低压燃气管道应选用热镀锌钢管（热浸镀锌），其质量应符合现行国家标准《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091的规定。钢管的壁厚应符合下列规定：选用符合GB/T3091标准的焊接钢管时，低压宜采用普通管。选用无缝钢管时，其壁厚不得小于3mm，用于引入管时不得小于3.5mm。钢管螺纹连接时应符合下列规定：室内低压燃气管道（地下室、半地下室等部位除外）、室外压力小于或等于0.2MPa的燃气管道可采用螺纹连接二、管件管件选择应符合下列要求：

1、管道公称压力PN≤0.01MPa时，可选用可锻铸铁螺纹管件。2、管道公称压力PN≤0.2MPa时，应采用现行国家标准《55°密封螺纹第2部分：圆锥内螺纹与圆锥外螺纹》GB/T7036.2规定的螺纹（锥/锥）连接。3、密封填料选择，宜采用聚四氟已烯生料带、尼龙密封绳等性能良好的填料。4、钢管焊接或法兰连接可用于低压燃气管道（阀门、仪表处除外），并应符合有关标准的规定。6.2燃气引入管敷设位置确定引入管是指室外燃气管道与室内燃气管道的连接管。一般可分为地下引入法和地上引入法两种，地上引入法又分低立管入户和高立管入户。本工程采用地上引入法，燃气管道穿过室外地面，沿建筑外墙架空敷设到一定的高度，然后穿墙进入厨房。室外露明管段需要做防腐处理.燃气引入管穿墙与其他管道的平行净距要满足安装和维修的需要。由于燃气引入管要从建筑物基础、墙穿过，所以应加套管，（具体做法可参见图6-1出地面套管大样图）套管与基础、墙或管沟等之间的间隙应填实，其厚度应为被穿过结构的整个厚度,套管与燃气引入管之间的间隙采用柔性防腐、防水材料密封。由于沉降的影响，所以要加大引入管穿墙处的预留洞尺寸,补偿沉降对管道的影响。图6-1出地面套管大样图根据设计规范，在设置时还需符合下列原则：1.燃气引入管不得敷设在卧室、卫生间、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。住宅燃气引入管宜设在厨房、走廊、与厨房相连的封闭阳台内（寒冷地区输送湿燃气时阳台应封闭）等便于检修的非居住房间内。2.引入管可埋地穿过建筑物外墙或基础引入室内。当引入管穿过墙或基础进入建筑物后应在短距离内出室内地面，不得在室内地面下水平敷设。

3.燃气引入管穿墙与其他管道的平行净距应满足安装和维修的需要，当与地下管沟或下水道距离较近时，应采取有效的防护措施。燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设置在套管中，并应考虑沉降的影响，必要时应采取补偿措施。套管与基础、墙或管沟等之间的间隙应填实，其厚度应为被穿过结构的整个厚度。套管与燃气引入管之间的间隙应采用柔性防腐、防水材料密封。具体做法参见下图6-2穿墙套管大样图。图6-2穿墙套管大样图

1.建筑物设计沉降量大于50mm时，对燃气引入管采取如下补偿措施：

①加大引入管穿墙处的预留洞尺寸。

②引入管穿墙前水平或垂直弯曲2次以上或者加波纹软管。2.燃气引入管阀门宜设在建筑物内，对重要用户还应在室外另设阀门。6.3架空管的敷设要求本工程所有楼栋单元均采用一根立管通过钢塑过渡接头连接庭院管网，再有架空的水平管和立管链接到室内立管。庭院管道在外墙一定距离外埋地。架空管敷设应符合下列要求:1.低压燃气管道，可沿建筑耐火等级不低于二级的住宅外墙敷设。2.沿建筑物外墙的燃气管道距住宅门、窗洞口的净距：低压管道不应小于0.3m。3.架空燃气管道与其他管线交叉时的垂直净距不应小于《城镇燃气设计规范》中表6.3.15的规定。6.4室内燃气管道水力计算根据燃气用具的数量和布置的位置，并根据室内管道的布置原则，画出管道平面图和系统图。室内管道部件较多，局部阻力要一一计算，由于建筑高程变化大，管道的附加压头也要计算在内。6.4.1室内然气管道的计算步骤1.将各管段按顺序进行编号，凡是管径变化或流量变化处均进行编号。2.求出各管段的额定流量，根据各管段供气的用具数得同时工作系数值，进而求得各管段的计算流量。3.由平面求得各管段的长度，并根据计算流量预选各管段的管径。4.算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，可得管段的计算长度。ζ=1时各种直径管子的当量长度表6-1管径（mm）15202532385075100150200250当量长度L（m）1.05.08.012.016.05.根据管段计算流量及平均压降确定管径6.由于本设计所选然气=0.75㎏/Nm3，使用水力计算图表时，需进行修正，即由此得到各管段的单位长度压降值后，乘以管段的单位长度，即得该管段的阻力损失。7.计算各管段的附加压头，每米管段的附加压头值等于9.8×（1.293-0.75）=5.32Pa/m乘以该管段终端及始端的标高差△H，可得该管段的附加压头值。8.求各管段的实际压力损失，为9.求室内燃气管道的总压力降。10.以总压力降与允许的计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别管段的管径。6.4.2室内燃气管道水力计算根据表5-3知：室内管道总压力损失不大于120pa。根据允许压力降，下面对室内管道进行设计计算。（1）6号楼楼室内管道水力计算根据实际工程情况，多层采用户内低位挂表方式。水力计算草图如下：图6-36号楼室内燃气管道水力计算简图每户的燃气用具为一个燃气双眼灶和一个燃气热水器，额定流量分别为0.7m³/h和1.7m³/h，天然气的密度ρ=0.75kg/Nm³。每米管段的附加压头值为5.32Pa/m。选最远管（钢塑转换器至6层灶具前）为最不利管路，将管段依次进行节点编号，管段编号为0-1-2-3-4-5-6-7-8。此管道允许压力降为120Pa，各管段的管径选取如下。估计室内管道的局部阻力为摩擦阻力的50%，根据允许压力降120Pa和最不利管线长28.67m得单位长度平均摩擦损失为：△P/L=120/（28.67×1.5）=2.79pa/m（注：按实际中情况，本燃气燃气管道只接到厨房灶具灶具前，一般燃气热水器安装在厨房内墙面上，一般由铝塑管和软管与表后已安装燃气管道连接，在此不单独做设计计算，将灶具和热水器算作一个整体）以管段8-7为例，(1)额定流量q=2.4m3/h，同时工作系数k=1.0，管段计算流量为：=Kt∑KoQnN=1.0×1.0×2.4×1=2.4m3/h（2）由Q=2.4m3/h，预选管径DN=15mm，该管段长L1=1.58m（3）算出各管段的局部阻力系数，根据公式l₂=d*∑ζ/λ求出其当量长度，可得各管段的计算长度。管段8-7中燃气的流速W=Q/(3600*πd²/4)=4*2.4/3600/3.14/0.015²=3.77m/sRe=d*W/v=0.015*3.77/（15*10^-6)=3770>2100,紊流λ=0.11*（∆/d+68/Re）^0.25=0.11*(0.01/0.015+68/3770)^0.25=0.1l₂=d/λ=0.015/0.1=0.15m直角弯头ζ=2.2，截止阀ζ=11.0，分流三通ζ=1.5，∑ζ=14.7当量长度L₂=l₂*∑ζ=0.15*14.7=2.21mL=L₁+L₂=3.79m燃气管道单位长度压力降可通过公式求出，也可使用水力计算图表查出，但需要进行修正，即该管段单位长度压力降=6.26*10^7*0.1*2.4²/15^5*0.75*288.15/273.15=3.756Pa/m=3.756*3.79=14.14Pa该管段附加压头:∆P==9.81*（1.293-0.75）*（-1.45）=-7.72Pa故该管段的实际压力损失为=14.14-（-7.72）=21.86Pa，具体计算结果见下表6-2.表6-24号楼系统引入管至室内灶具前管道水力计算表管段号0-11-22-33-44-55-66-77-8额定流量q(m³/h)2.42.4用户数N(户）66543211同时工作系数k0.240.310.350.380.440.561.001.00计算流量Q(m³/h)6.914.464.203.653.172.692.42.4管段长度L1(m)7.434.602.902.902.902.902.901.58管径d(mm)3232322525252515局部阻力系数∑ζ2.214.7l₂0.390.860.880.660.690.740.760.15当量长度l2(m)9.445.071.320.991.041.111.672.21计算长度l(m)16.879.674.223.893.944.014.573.79单位长度压损△P/L(Pa/m)5.851.090.942.571.831.250.963.76阻力损失△P1(Pa)98.6710.513.969.997.225.004.4114.24高程差△H(m)4.0-1.45附加压头△P2(Pa)21.572.6615.4515.4515.4515.4515.45-7.72实际阻力△P(Pa)77.107.85-11.49-5.46-8.23-10.44-11.0421.96局部阻力名称及系数截止阀ζ=11.0，三通分流ζ=1.5，直角弯头ζ=2.2直角弯头ζ=2.2三通分流ζ=1.5三通分流ζ=1.5三通分流ζ=1.5三通分流ζ=1.5三通分流ζ=1.5，直角弯头ζ=2.2截止阀ζ=11.0，直角弯头ζ=2.2由上述计算可得：该系统立管最不利管的总压降为60.25pa<允许压力降120pa，故符合要求。第7章管道的施工与验收7.1各类管材管件的技术要求1、本工程庭院埋地燃气管道采用聚乙烯管道，选用SDR11系列PE80材质的聚乙烯管，管材符合《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分：管材》（GB15558.1-2003）的要求，管件应符合《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第2部分：管件》（GB15558.2-2005）的要求。2、本工程埋地管出地及调压柜进出口采用无缝钢管，管材和管件分别符合《流体输送用无缝钢管》（GB/T8163-2008)和《钢制对焊无缝管件》（GB12459-2005)的要求。3、出地后室外架空燃气管道和室内管均采用镀锌钢管(Q235B)，管材符合《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3091-2008）的要求，管件应满足《锻制承插焊和螺纹管件》（GB/T14383-2008）。7.2PE管的敷设与连接7.2.1燃气用PE管道施工要求(1)聚乙烯燃气管道敷设时，应随管走向埋设金属示踪线。金属示踪线可固定在管道外壁顶部或管道上方不大于100mm处。在本设计金属示踪线是选用带绝缘层保护的金属导线且采用双线回路，以方便使用万用表检测导线是否连通。(2)警示带的设置。燃气管道敷设时，应随管道走向埋设警示带。管道警示带在埋地管道上方30～50㎝处沿管道平行敷设，警示带上应有醒目的提示字样。在实践发现，当燃气管道埋深小于30cm时，燃气管道警示带将紧贴燃气管道安装，警示带起不到预警作用，燃气管道给挖穿的机率加大。因而，在本地区一般最小埋深是不应小于0.6m。注：现场施工时若情况不能满足规范时采取行之有效的防护措施后上述规定均可适当降低。现场施工时，地下燃气管道的地基为原土层(可根据现场具体情况进行规范允许内的适当变更)。凡可能引起管道不均匀沉降的地段，其地基应进行夯实填平处理。地下燃气管道不宜与其他管道或电缆同沟敷设。当需要同沟敷设时，必须采取加套管的防护措施。地下燃气管道穿过排水管、热力管沟、联合地沟及其他各种用途沟槽时，应将燃气管道敷设于套管内。(4)聚乙烯燃气管道的其它具体要求：①管段上有接头时不应小于125D；②聚乙烯燃气管道宜蜿蜒状敷设，并可随地形弯曲敷设，其允许弯曲半径应符合下表7-1的规定。管道允许弯曲半径（表7-1）管道直径（mm）允许弯曲半径D≤5030D50<D≤16050D160<D2≤5070D③聚乙烯燃气管道的钢塑转换设置位置应符合以下要求：a聚乙烯燃气用户引入管道的钢塑转换接头设置应符合以下要求；聚乙烯燃气用户引入管道应在距建筑物外墙0.7m以外设钢塑转换接头；调压箱（柜）应在距箱（柜）体0.7m以外设钢塑转换接头。b支线钢塑转换接头应安装在距干线2m以外。7.2.2PE管焊接PE燃气管道系统焊接技术的优劣，直接关系到燃气管网络的运行效果和使用寿命，其中接口的连接质量至关重要。PE管的接口采用热熔和电热熔连接，成本上是热熔低于电热熔，而质量上是电热熔优于热熔。因此了解和掌握有关PE管焊接的方式特点及优越性是十分重要的，有必要对电熔和热熔焊接的特点做一个系统的了解和掌握。①电熔焊接使用专用的电熔焊机，通过对预埋于电熔管件内表面的电热丝通电而使其加热，从而使管件的内表面及管材的外表面分别被熔化，冷却到要求的时间后而达到焊接的目的。②热熔焊接使用专用的热熔焊机，直接对平整的两管材管口同时加热，从而使管口被熔化，达到溶化要求后迅速将管材两端溶化的部分充分接触，并施加适当的压力，冷却到要求的时间后便可牢固地融为一体而达到焊接的目的。目前，按新标准规定：“公称直径小于90mm的聚乙烯管道宜采用电熔连接。”这主要是因为管径较小管材，在采用热熔对接焊时其焊接断面尺寸较小，不能保证焊接强度，因而只能采用电熔承插焊接。因此，对小口径管材，不能为了节约电熔管件费用而采用对接焊。7.3镀锌钢管连接镀锌钢管连接:采用锥管螺纹丝扣时,用聚四氟乙烯缠绕带作密封,丝扣应光洁.不应有歪斜,裂缝和双头丝等现象,断丝扣和不完整的丝不得大于丝扣总长的5%.中心线角度偏差不得大于1°。7.4管沟开挖、回填7.4.1开挖1、混凝土路面和沥青路面的开挖应使用切割机切割。管道沟槽应按设计规定的平面位置和标高开挖。当采用人工开挖且无地下水时，槽底预留值宜为0.05～0.10m；当采用机械开挖或有地下水时，槽底预留值不应小于0.15m。管道安装前应人工清理至设计标高。2、管沟沟底宽度和工作坑尺寸，应根据现场实际情况和管道敷设方法确定，也可按下列要求确定：a单管沟底组装按表7-2确定。表7-2沟底宽度尺寸管道公称管径（mm）50～80100～200沟底宽度（m）0.60.7b双管同沟敷设时可按下式计算确定。a=D1+D2+s+c式中：a——沟底宽度（m）；D1——第一条管外径（m）；D2——第二条管外径（m）；s——两管之间的设计净距（m）；c——工作宽度，在沟底组装时，c=0.6m，在沟边组装时，c=0.3m。由上式计算可得：北区同沟敷设管段a=0.11+0.11+0.5+0.3=1.02m（取1.1m）；南区同沟敷设管段a=0.09+0.11+0.5+0.3=1.0m。同沟敷设管沟大样图参见下图：图7-1同沟敷设断面图7.4.2回填1）管道主体安装检验合格后，沟槽应及时回填，但需留出未检验的安装接口。回填前，必须将槽底施工遗留的杂物清除干净。对特殊地段应经监理（建设）单位认可，并采取有效的技术措施，方可在管道焊接、防腐检验合格后全部回填。2）不得用冻土、垃圾、木材及软性物质回填。管道两侧及管顶以上0.5m内的回填土，不得含有碎石、砖块等杂物，且不得用灰土回填。距管顶0.5m以上的回填土中的石块不得多于10％，直径不得大于0.1m，且均匀分布。3）沟槽的支撑应在管道两侧及管顶以上0.5m回填完毕并压实后，在保证安全的情况下进行拆除，并以细砂填实缝隙。沟槽回填时，应先回填管底局部悬空部位，然后回填管道两侧。回填土应分层压实，每层虚铺厚度0.2～0.3m，管道两侧及管顶以上0.5m内的回填土必须采用人工压实，管顶0.5m以上的回填土可采用小型机械压实，每层虚铺厚度宜为0.25～0.4m。4）回填土压实后，应分层检查密实度，并作好回填记录。沟槽各部位的密实度应符合下列要求：图7-2回填土断面图a.对（=1\*ROMANI）、（=2\*ROMANII）区部位，密实度不应小于90％；b.对（=3\*ROMANIII）区部位，密实度应符合相应地面对密实度的要求。5）其他燃气管道地基宜为无尖硬土石和无盐类原土层，当原土层有尖硬土石和盐类时，应铺垫细砂或细土不小于0.15m。凡可能引起管道不均匀沉降的地段，其地基应进行处理或采取防沉降措施；对沟槽底部和回填土的要求应符合《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005的相关要求；燃气管道的拐弯处、三通处、管道末端均应设置标志块，直线管段设置间隔不小于50m。标志块应设置在燃气管道的正上方，并能正确、明显的指示管道走向。7.5阀门的选择与安装阀门选择燃气管道的阀门选用闸球阀。并采用手动阀门，聚乙烯燃气管道选用聚乙烯直埋阀门。燃气管道上的弯头、三通等附件要选用配套管件钢制的焊接、压制弯头其曲率半径不得小于管径的1.0倍。煨制弯头不得小于3.5倍。地下燃气管道上的阀门应设置护井或护罩。2、阀门的安装阀门安装时，吊装绳索应栓在法兰上，不允许栓在阀杆或传动机构上，以防这些部位扭弯折断，影响阀门使用。阀门与管件的连接均采用法兰连接和焊接。地下的手动阀门一般设在阀门井内。钢燃气管道上的阀门与补偿器可以预先组对好，然后与套在管子上的法兰组对，组对时应使阀门和补偿器的中心轴线与管道一致，并用螺栓将组对法兰紧固到一定程度后，进行管道与法兰的焊接。然后加入法兰垫片把组对法兰完全紧固。3、法兰的安装安装