基于城市直埋式供热管道的可靠性验算

可靠性验算是城市直埋式供热管道的设计和运行管理的重要环节,为了保证直埋式供热管道在一定运行条件下和在规定的时间内安全可靠地运行,本文通过对城市直埋式供热管道的安装技术的介绍,分析了城市直埋供热管道可靠性验算中有关可靠性指标和相关参数,提出了城市直埋式供热管道可靠性验算的方法。利用可靠性设计方法和相应的理论公式,对城市直埋供热管道进行了可靠性验算。研究结果表明：通过管道壁厚和屈服温差两大指标对供热管道的可靠性进行验算,可以明确满足可靠性前提下的最小壁厚值及屈服温差下限,极大地提高了工程质量。     

直埋无补偿敷设供热管道施工技术的研究与应用

针对新疆哈密地区戈壁地带干燥少雨、昼夜温差大、冬季严寒的地域实况,结合大南湖电厂供热工程实践,介绍了供热管道无补偿直埋敷设工艺原理,探讨了管道安装施工工艺流程及操作要点,从而确保供热工程顺利按期投产及安全稳定运行。     

大口径预制直埋供热管摩擦系数变化规律的研究

为了满足大口径预制保温管直埋敷设的热力计算需要,寻找摩擦系数变化规律,简化因摩擦系数”存在”最大值和最小值造成的复杂热力计算,针对DN800的硬质聚氨酯保温、外护高密度聚乙烯保护壳的供热直埋管道进行了工程实验研究。连续三年测试了DN800直埋供热管道和回填砂的摩擦系数。经过数据整理得出了以下结论：摩擦系数的大小变化决定于运行温度和安装温度差,和“推动次数”无关。供热直埋管道热力计算,应按照设计温度和安装温度差确定相应的摩擦系数（设计温度和安装温度差大于屈服温差时取屈服温差）。建议对现行《规程》涉及到最大摩擦系数、最小摩擦系数的相关条款修订为设计温度下的摩擦系数,并据此进行热力计算。     

城镇供热直埋保温塑料管道的应力分析

结合工程实例,对城镇供热直埋保温塑料管道PE-RTⅡ的单位长度摩擦力、过渡段长度、应力状态、热伸长量、保温层应力验算进行研究,得出以下结论:过渡段长度、轴向应力和过渡段伸长量与管道的弹性模量、运行温差有关,而直埋保温塑料管道的弹性模量随温度的增加而减小,即塑料管的弹性模量与运行温度负相关,且变化很大。因此要求得这些量的最大值,就必须找出这些量为最大时的工况。将弹性模量关于温度的拟合公式代入这些量的计算公式,然后对管道工作温度求导,即可找到这些量为最大时的温度工况。由于PE-RTⅡ管道的弹性模量比钢质管道小很多,所以塑料管道的轴向力比相同管径钢质管道小很多,从而塑料管道过渡段最大长度比钢质管道小很多,即塑料管道只需很短的直管段就能锚固。在适用供热工况(压力小于或等于1. 0MPa、温度小于或等于75℃)下,PE-RTⅡ管道处于弹性状态,且最大当量应力远小于其所在工况的拉伸屈服强度。在适用供热工况下,PE-RTⅡ管道可以采用无补偿冷安装的敷设方式;膨胀量很小,可以不考虑热补偿。在适用供热工况下,PE-RTⅡ直管段的应力验算合格,满足要求。在适用供热工况下,只需要根据PE-RTⅡ管道的最大工作压力和设计应力来选择管系列,就可以保证其直管段应力验算合格。PE-RTⅡ直埋管道保温层应力符合规范要求。保温层实际承受压力为最大可承受压力的9. 09%～25. 07%,实际轴向剪切力为最大可承受轴向剪切力的13. 63%～37.61%。说明保温层在正常覆土深度情况下是安全的。     

直埋供热管道L型管段的热补偿及强度验算

在对直埋供热管道Ｌ型管段进行应力分析的基础上，本文对不同条件下无补偿直埋Ｌ型管段的允许温差作了系统的计算，并由此对进埋供热管道的敷设方法提出了设计建议。     

直埋供热管道的局部稳定性分析

本文应用经典板壳稳定性理论，对直埋供热管道可能出现的局部稳定破坏进行了深入分析和研究。提出了判定直埋供热管道局部稳定性的验算条件，并且推导出了高温水直埋管道(Q235钢)锚固段轴向失稳的临界径厚比。     

供热管道直埋敷设方式探讨

从循环塑性变形、循环疲劳损坏、失稳等方面,介绍了供热管道遭受损坏的方式与作用机理,对比分析了补偿冷安装、敞沟预热安装以及一次性补偿器覆土后预热敷设三种供热管道直埋敷设方式的优缺点,以供参考。     

几种供热直埋Z形补偿弯管补偿能力的数值分析

采用ANSYS有限元分析软件,对几种供热直埋水平对称Z形补偿弯管进行了数值模拟。结果表明:同一管径的Z形补偿弯管,在相同补偿弯臂长度下,最大允许被补偿臂长随曲率半径的增加显著增大;同一曲率半径的Z形补偿弯管,在同一倍数的弯头变形段长度下,最大允许被补偿臂长随管道直径的增加显著增大。得到了补偿弯臂从2个弯头对接到2倍弯头变形段长度的Z形补偿弯管的最大允许被补偿臂长,可用于供热直埋管道工程;填补了规程中DN800,DN1000和DN1200Z形补偿弯管在各种补偿弯臂下最大允许被补偿臂长的空白。     

大管径直埋供热管道锚固段应力分析

针对大管径直埋供热管道,从局部看,利用弹性薄壳理论,将直埋供热管道锚固段作为柱壳建立物理模型;从整体看,纵向受力分析时,可将管线简化成文克尔地基梁模型。根据管道的受力状态,确定出锚固段中的薄弱点,即管道的破坏点。对于处于复杂应力状态下的危险点,采用屈斯卡(Tresca)公式计算当量应力,确保承受高轴向力的直管道满足塑性变形破坏和局部屈曲。     

直埋敷设供热管道腐蚀失效概率仿真研究

为了研究供热管道失效概率,根据直埋敷设供热管道的受力特点,基于广义的应力-强度干涉理论,建立了供热管道强度失效、垂直失稳、径向失稳和局部屈曲4种失效模式的极限状态方程。采用幂函数腐蚀模型研究了供热管道的腐蚀失效概率。根据影响因素的随机特性,应用蒙特卡洛方法仿真供热管道的受力状态,通过极限状态方程判断管道的安全、失效状态,统计失效概率。管径DN1000供热管道的仿真结果表明:强度失效是直埋敷设供热管道失效的主要模式;严重腐蚀环境下的管道失效概率增长速率呈现先快后慢的趋势;热水温度超过120℃时,管道失效概率陡增,平均增长速率可达到5.21×10~(-2)℃~(-1)。     

PE-RT Ⅱ预制直埋保温管在二级管网的应用

阐述国内外城市集中供热二级管网现状及发展趋势,探讨高密度耐热聚乙烯(PERTⅡ)管道材料的物理化学特性、焊接特性、最大允许工作压力、长期热稳定性及PE-RTⅡ预制直埋保温管敷设的轴向受力分析,介绍了PE-RTⅡ预制直埋保温管在集中供热二级管网的部分应用案例。     

大管径直埋热水供热管道的安装方式与设计

结合工程实例,对公称管径≥500 mm的大管径直埋热水管道的安装方式、设计理论及设计要点进行了探讨,对大管径直埋热水管道的设计、施工提出了建议。只要满足强度和稳定性条件,应优先采用无补偿冷安装方式。在设计时应重点考虑防止局部失稳、加强管件结构及控制管道坡度变化幅度。     

大管径热水供热管道直埋设计的探讨

介绍了直埋热水管道应力分析理论。从管道的屈服温差、单位长度摩擦力、直管段锚固段的强度、钢管椭圆化变形、水平转角管段的应力、疲劳破坏、局部屈曲、聚氨酯泡沫塑料保温层的剪切强度的设计计算分析了大管径热水管道直埋设计中的主要问题。     

直埋供热管道应力及热位移的分析

分析直埋敷设供热管道在工作温度循环变化过程中管道应力、热位移等参数的变化特点。通过分析长直管段和短过渡段管段的工作过程中应力、热位移等参数的变化,研究了直埋敷设管道热位移对管道安全的影响。     

安定性分析在热力管道设计中的应用

利用安定性分析方法,分析直埋敷设热水管道在温度循环变化过程中管道热应力的变化,说明热水管道可以实现无补偿直埋敷设。     

直埋敷设中减少补偿器和固定支座的方法

对于无补偿直埋敷设供热管道,在采用增大管道埋深、改变管道走向或增大弯头弯曲半径的方法减小弯头应力的基础上,在弯头处回填松软材料,可使弯头应力进一步减小,取消弯头两侧的固定支座。对于有补偿直埋敷设供热管道,可利用土壤的约束作用调整过渡段长度,减少补偿器及固定支座的数量。     

提高直埋供热管道安全运行的途径

探讨了提高直埋蒸汽、热水供热管道安全性的途径。对于直埋蒸汽供热管道,应通过合理布置固定支座,划分补偿管段,补偿管段的划分方法应与直埋热水供热管道区别对待;合理布置疏水装置,避免水击的出现。对于直埋热水供热管道,须对管道安定性、竖向稳定性、局部稳定性进行验算。     

直埋热水供热管道热损失、沿程温降计算分析

给出直埋敷设热水供热管道单位管长热损失计算方法。针对某段直埋敷设热水供热管道,对测点供回水温度、室外空气温度进行实测,对供回水管道单位管长热损失、供水沿程温降进行了计算分析。     

直埋供热管道设计计算软件的开发

介绍了直埋供热管道设计计算软件的系统构成及计算原理,列举了计算实例。输入管网结构参数后,直埋供热管道设计计算软件以补偿器、固定支座为分界点,自动对管网进行分段,分别对各计算管段进行驻点或锚固点位置的计算和管段应力验算。根据驻点或锚固点的具体位置进行弯头应力验算、补偿器补偿量验算、任意点的热伸长量计算以及固定支座推力计算等。充分考虑大管径直埋供热管道横截面椭圆变形和局部稳定性后,将管道公称直径推广至1000 mm,拓宽了直埋供热管道设计计算软件的应用范围。     

供热管道直埋敷设的探讨

结合工程实例,探讨了热水供热管道直埋敷设方式的选择,有补偿和无补偿直埋敷设方式的设计与施工及预制直埋保温管质量的保证.