高層建筑燃氣管道設計的探討

1、<p>　　高層建筑燃氣管道設計的探討</p><p>　　【摘要】本文針對高層建筑燃氣管道設計中的存在問題進行了分析探討，對存在的問題提出了合理的建議。其中涉及到的有消防設計、沉降問題、燃氣附加力、應力等。 </p><p>　　【關鍵字】高層建筑、燃氣管道、附加壓力、沉降 </p><p>　　中圖分類號： TU97文獻標識碼： A </p>

2、;<p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑在城市建設中占據(jù)了很大的比例。高層建筑的燃氣管道設計存在著一些問題，其設計要綜合考慮多方面因素才能滿足安全要求和使用要求。 </p><p>　　高層建筑燃氣管道的消防設計 </p><p>　　1.緊急切斷閥系統(tǒng) </p><p

3、>　　根據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》的有關要求, 高層建筑管道燃氣設計中普遍在上升總管設置緊急切斷閥系統(tǒng)。目前使用的緊急切斷閥系統(tǒng)基本上是采用氣動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)消防控制操作關閉緊急切斷閥。緊急切斷閥系統(tǒng)根據(jù)緊急切斷閥結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)特點一般有兩種形式。 </p><p>　　控制原理:氮氣瓶將高壓氮氣經(jīng)調(diào)壓使氮氣管保持一定壓力,依靠氮氣壓力使緊急切斷閥保持常開。氮氣瓶等氣動控制設備一般設在消防控制室。一但發(fā)生火災等事

4、故,消防控制室值班人員可迅速開啟球閥9,放散氮氣使之迅速泄壓關閉緊急切斷閥(泄壓后緊急切斷閥關閉時間應小于20秒)。設置旁通管及旁通閥門可便于緊急切斷閥的檢修,保證不間斷供氣。放散閥門4和16既可作置換及放散使用, 也便于緊急切斷閥的調(diào)試。 </p><p>　　2.防雷、防靜電及防腐 </p><p>　　高層建筑燃氣管道防雷設計必須針對直接雷擊、雷電感應和雷電波侵入采取防護措施。設計中

5、一般要求樓頂(包括轉(zhuǎn)換層) 燃氣管道及閥門箱應與樓頂墻避雷帶連接, 其中樓頂管道與避雷帶連接不得小于兩處。避雷連接須采用不小于DN8mm的圓鋼雙面焊接, 焊接長度大于圓鋼直徑的六倍以上,凡焊接處均須防腐。 </p><p>　　3.高層建筑燃氣用戶安全防護 </p><p>　　用戶應使用符合安全標準的熱水器直排式熱水器嚴禁安裝在浴室內(nèi)。浴室內(nèi)可安裝平衡式、強制排煙式熱水器及符合規(guī)范要求的

6、煙道式熱水器。在實際工作中,一方面要作好安全用氣的宣傳教育工作,并檢查督促整改;另一方面要在設計、工程、驗收供氣等環(huán)節(jié)把好關。 </p><p>　　在試驗、試用的基礎上,有步驟、有組織地推廣家用燃氣用氣安全裝置。根據(jù)以往的燃氣事故情況分析, 在使用中因意外熄火后而導致的火災事故占有相當比例。因此,推廣生產(chǎn)、使用配套熄火保護裝置的燃具對于安全用氣具有十分重要的現(xiàn)實意義。 </p><p>

7、　　影響燃氣管道的因素 </p><p>　　1.燃氣附加壓力對燃氣管道的影響及措施 </p><p>　　高層建筑高程較高,燃氣立管較長,由于城市燃氣的密度與空氣密度不同, 在立管中就會產(chǎn)生較大的附加壓力。附加壓力過大,會造成某些用戶燃具前壓力波動增大,超出燃具穩(wěn)定工作范圍,影響用戶燃具的正常燃燒,造成燃氣不完全燃燒,甚至發(fā)生離焰、脫火、回火和熄火等現(xiàn)象,增大供氣不安全性?？刂坪拖郊?/p>

8、壓力的影響,是保證高層供氣系統(tǒng)安全正常運行的重要方面。 </p><p>　　對于較低的高層建筑,因為其附加壓力小,可以用增加管道阻力的方法。例如縮小立管管徑和采用分段閥門來減小附加壓力的影響。對于較高的高層建筑,可在用戶表前設置低—低壓調(diào)壓器,使燃具前壓力接近2000 Pa。對于超高的高層建筑, 采用中壓進戶表前調(diào)壓的方式,在每個用戶表前設中-低壓調(diào)壓器,使燃具前壓力接近2000Pa。引入管、中壓進戶的流程從中

9、壓庭院支管開始,依次通過引入管、中壓立管、用戶中壓支管、閥門、用戶調(diào)壓器、燃氣表、低壓支管、旋塞,最后到達燃具。 </p><p>　　中壓進戶具有穩(wěn)定的燃具前壓力。燃具全部在接近額定壓力條件下工作,保證燃具的最佳燃燒工況。除此之外還可以達到充分利用燃氣壓力的效果。在相同輸氣量、相同管徑條件下,中壓進戶方案輸送距離最遠。立管平均管徑較小, 降低成本。 </p><p>　　2.高層建筑物沉

10、降對燃氣管道的影響及措施 </p><p>　　在高層建筑物建成后都會產(chǎn)生大小不同的沉降,高層建筑物的沉降對燃氣引人管的影響非常嚴重。由于建筑物沉降時,燃氣引人管是相對靜止的,因此燃氣引人管要承受建筑物作用產(chǎn)生的切應力,當切應力超過極限時,管道就會斷裂,造成燃氣泄漏。因此,在燃氣設計中要采取一定的措施保護引人管。 </p><p>　　可采取的措施有以下幾種：在立管(或穿墻管)前的水平管上

11、加設一個波紋管補償器,利用補償器的補償能力來減小引人管的切應力。在立管(或穿墻管)前的水平管上加設幾個彎頭(最好用偎彎),相當于加設一個方型補償器,用彎頭的自然補償來減少引人管的受力。此種方法簡單易行,但是受位置的限制。還可以在引人管穿越墻體時加設鋼套管,鋼套管保證燃氣管道的上部與鋼套管的間隙大于建筑物的最大沉降量,下部也應留有一定的間隙。 </p><p>　　燃氣立管應力對燃氣管道的影響及措施 </p&

12、gt;<p>　　高層建筑因立管(上升管、下降管)較長,管道自重大, 管道上會產(chǎn)生壓縮應力。因受環(huán)境溫度變化影響,立管會產(chǎn)生脹縮變形和熱應力。因此,應力在高層建筑設計時均不可忽視,設計不當有可能使管道自身和支架達到破壞的程度,而造成管道彎曲、斷裂,致使燃氣泄漏, 引發(fā)事故。 </p><p><b>　　立管應力的計算： </b></p><p>　　壓

13、縮應力: 高層建筑燃氣供應一般采用中壓進戶方式, 中壓立管均為10號或20號無縫鋼管。 </p><p>　　管道自重產(chǎn)生的壓縮應力: </p><p>　　式中表示壓縮應力，單位為MPa;表示立管自重，單位為N;表示立管截面積，單位為。 </p><p><b>　　熱應力計算： </b></p><p>　　式中表示

14、管材彈性模量，單位為MPa;表示熱應力，單位為MPa;表示立管熱膨脹系數(shù)，單位為℃。熱應力只與管道材質(zhì)和溫度變化有關, 與管長、 </p><p><b>　　管徑無關 </b></p><p>　　對于解決上述問題，可以采取以下應力補償措施：對于壓縮應力而言, 為使立管自重得到均勻分攤,可以在設計中要求每一層設一支架, 以免立管底部壓縮應力過于集中。此外,在立管底部

15、設置穩(wěn)定的固定支架, 以進一步承受立管自重。 </p><p>　　對于熱應力來講, 設計中可采用安裝Z型補償器、型補償器等。Z形補償器補償量不大,在實際設計中通常在上升管緊急切斷閥后采用多個彎頭彎曲上升。型補償器須用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管, 整根補償器尺寸較小可用一根管子彎制而成。 </p><p>　　高層建筑物的燃氣計量和安全措施 </p><p><b>　

16、　1.燃氣計量 </b></p><p>　　過去采用人工逐戶抄表收費的方式,這種方式勞動強度大、效率低、擾民、不便于管理。近年來出現(xiàn)的無線智能型燃氣抄表系統(tǒng),集成了傳感計量、無線數(shù)據(jù)傳輸技術和單片機控制技術,具有以下優(yōu)點：一、無需入戶收費, 保證了住宅的私密性。二、由于僅用數(shù)據(jù)采集器采集用戶用氣量, 提高了收費效率并減輕勞動強度,尤其適用于高層建筑。三、借助計算機收費管理系統(tǒng), 通過銀行自動扣除相應

17、氣費,提高整體管理水平。四、傳輸信號穩(wěn)定,接受信號快捷,實用可靠。五、實現(xiàn)了計量數(shù)據(jù)遠傳、測控及抄讀,并具備數(shù)據(jù)動態(tài)分析的功能。 </p><p><b>　　2.安全措施 </b></p><p>　　由于高層建筑的特殊性,因此需采取相應的安全措施。高層建筑高度高,層數(shù)多,人員密集,一旦發(fā)生火災,人員疏散困難,因此應合理配置先進設備,采取安全措施。具體措施有:在引人

18、管處設置快速切斷閥,每隔6-7層加一個分段閥門。各用戶設置燃氣報警裝置、自動切斷裝置、送排風系統(tǒng)等。燃氣報警裝置和自動切斷裝置、送排風系統(tǒng)應連動。高層建筑的燃氣管道、燃氣設備應定期檢修,保障其安全運行。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語 </b></p><p>　　高層建筑的天然氣管道設計應該綜合本文論述的沉降因素、燃氣附加壓力因素、燃氣立管應力、熱應力等因

19、素。結(jié)合高層建筑的自身特點，綜合考慮后，選出最佳的設計方案。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 楊光,尹衍光,謝翔,王曉東.高層建筑燃氣管道設計有關問題的探討[J]. 煤氣與熱力.2009(01) </p><p>　　[2] 羅義英,尚毅.高層建筑燃氣供應系統(tǒng)中附加壓頭的影響[J]. 河南城建高等

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