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1、小区PE管道规格的选择前言自1940年以来，PE(聚乙烯)管道在城市燃气输配系统中的应用，历经了摸索 期(19401970年)、定型期(19701988年)。自从1988年在慕尼黑召开的国际 煤联(IGU)配气委员会会议上，聚乙烯(PE)作为埋地管道的原料得到肯定之后， PE管在世界各国得到广泛推广。在国内，1993年3月建设部召开了我国燃气用 埋地聚乙烯管道推广应用会。国家技术监督局和建设部也于1995年分别颁发了 国家标准和行业标准，从而使我国燃气界推广和应用这一新技术有了准则。国内较早使用PE管的单位为上海煤气公司。1982年，该公司在上海曹阳三 村等小区敷设了 440mPE管进行试供气
2、。此后，PE管道在北京、深圳、成都、 哈尔滨、无锡、四川绵阳地区和重庆地区等地得到推广。到1998年，国内PE 燃气管道铺设量约占整个燃气管道铺设量20%左右。PE燃气管道作为一种新型的燃气管道，就性能而言，较钢管有许多无可比 拟的优点。目前，PE管在小区燃气系统中的应用越来越多。在实际工程中，经常涉及 到PE管流通能力和压力降的计算。但由于钢管的应用历史较PE管的应用历史 早，在计算上也相应积累了较多的经验数据和计算图表。因此，在工程实践中， 当进行PE管的水力计算时，人们较多地沿用钢管的经验数据和计算图表。这显 然不够准确。本文将通过计算，分别在中、低压两种情况下，对小区内常用规格 的PE
3、管和钢管的流通能力进行比较，以便较为方便准确地确定小区中PE管的 规格，使其能更好地满足工程运行。2相同条件下，PE管和钢管流通能力的比较目前在小区燃气系统中，应用较多的钢管主要为以下几种：D57X3. 5、 D89X4、D108X4，D159X4. 5；应用较多的 PE 管为 SDR11 系列(0. 4MPa)， 规格主要为以下几种：DE63、DE90、DE110、DE125、DE160、DE180；以及 SDR17. 6系列(0. 2MPa)，规格主要为以下几种：DE63、DE90、DE110。本 文将分别在中、低压两种情况下，对其流通能力进行计算比较。两者内径见表1：表1小区常用钢管、P
4、E管规格钢管（mm）PE 管(SDR11)PE管 (DSR17.6)(mm)规格内径规格内径规格内径D57X3.550DE6351.4DE6355.8D89X481DE9073.6DE9079.6D108X4100DE11090DE11097.4D159X4.5150DE125102.2DE160130.8DE180147.22. 1公式的选用计算公式选用城镇燃气设计规范（1998年版）GB50028-93中的管道计算 公式。（1）低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失计算公式对于低压燃气管道，根据燃气在管道中3种不同的运动状态（层流状态、临 界状态和湍流状态），其单位长度的摩擦阻力损失可按3种公式
5、计算。其中在层 流状态和临界状态下的单位长度的摩擦阻力损失只与流量、管内径、燃气密度及 运动粘度、设计温度有关，而与管道内壁的当量绝对粗糙度无关（这恰恰是PE管 和钢管在流通能力计算方面最大的不同）。可见，在层流状态和临界状态下，对 于给定相同条件（管内径、燃气密度及运动粘度、设计温度、长度相等、压降相 等）下的PE管和钢管，其流通能力一致。对于湍流状态，其单位长度的摩擦阻力损失计算公式如下：= 6.9x 10 +192.2）ai5 尖 p 工 （I）（2）中压燃气管道单位长度摩擦阻力损失计算公式如下：式中：P1一燃气管道起点压力，KPa. A；P2一燃气管道终点压力，kPa. A；P一燃气管
6、道摩擦阻力损失，Pa；L燃气管道计算长度，kmI一燃气管道计算长度，m；Q一燃气管道计算流量，m3/h；d一管道内径，mm；p一燃气密度，kS/m3；T设计计算温度，K；T0273K；V0C和kPa时燃气的运动粘度m2 / s；K管壁内表面的当量绝对粗糙度mm。2. 2比较条件的确定为了便于比较计算，对比较条件确定如下：(1) 低压状态下，钢管和PE管管长I为1. 0m，中压状态下，钢管和PE管管长L为1. 0km，(2) 介质为天然气，设计温度按T=293K计；(3) T0=273K；(4) p 取 0. 7kS/m3,(5) v 取 14. 5X10-6m2/s；(6) 管道内表面当量绝对
7、粗糙度，钢管取0. 2mm，PE管取0. 01mm：(7) 本文只比较直管段的流量，不考虑两者的局部阻力损失。2. 3低压状态下(M0. 005MPa)，两种管道流通能力的比较由上文可知，在层流状态和临界状态下，对于给定相同条件(管内径、燃气 密度及运动粘度、设计温度、长度相等、压降相等下的PE管和钢管，其流通能力一致。下面仅比较湍流状态下管道的流通能力。本文将管内径相近的钢管和PE管 分为三组进行比较。经计算，在不同的压降(0000P)下，比较结果见表2。表2 PE(SDR17. 6)管和钢管流通能力比较(低压)跖-斤逍DEMDEi30.7%254%100079.2%3 J J%27.7%1
8、5tHI,5%34.1%罪.科W啊M2-?%姑茶现机Hl?%36 2%30.2%M.4%肺.ft%30.樵材00no%304000*5,5%P.3%454W15*9%3g31.%+汹腿3W*31由表2可知，在低压、湍流状态下，三组内径相近的PE管和钢管(DE63&D57x3. 5、DE90&D89x4、DE110&D108x4)在相同条件下，PE 管的流通 能力为钢管的125%187% ；由图1可知，在小区燃气工程中，在相同条件下， 我们可用规格为DE63、DE90、DE110的SDR17. 6系列的PE管来分别代替 D57x3. 5、D89x4 和 D108x4 的低压钢管。图1低压管道流通
9、能力图表3 PE(SD11)管和钢管流通能力比较(中压)I h 降DEWEg十tWxMDIZ 25Dl(iKx4DE1BCDIS4x4J299020.7%-K 2%23-UR412.6%750036.7%-1.7%19.5%13-t%U5M孤瞰-1.1%32.7%21 5%32.2%Ei,6%E褊2790034.0%l.K%3b.6%24.8%挪00J5.5%2.15%X.秘诂丽_36.7%J.#%阳辱26.8%5?5(WJ7.8%4.7%.福低以6%(A3腿招.我.2%4D.K%2S.3%77900w.tm5.tn41,5%2S.W4ft3%6,4%43.1%iwsiw4.U%42.7? u
10、机的73%43,2%M.2%l.H.顿%7.6%41.6%30I47W04： .7%X做44J%2. 4中压状态下(0 4MPa),两种管道流通能力的比较在给定相同条件(燃气密度及运动粘度、设计温度、长度相等、压降相等)下， 本文将D89x4的钢管分别与DE90和DE110的PE管进行比较；将D108x4的钢 管分别与DE110和DE125的PE管进行比较;将D159x4.5的钢管分别与DE160 和DE180的PE管进行比较。比较结果见表3、4。DI)6DB9t4DEIMDI0Rx4DRJ60 13x4523W一_一爪一7% :小一强15006S赢-fi.O%117%13顺时泓-5.8%-H
11、5%如Do72.7bJ.(%-10.0vm74.7%王9%9.H%J6300袖昭nJ.锹-8.7%dssrx)zmJ暇-74%79.1%-0.4%-&.9%陌04803%0 3%6.4%nm1费0.7%5,9%.辫-5.5%10J5&0BZ,S%1.6%-5.2%SI7500H3.3%2.0%4WU23OOMJ%2.4%46%E47900M.6%2.7%-卜聊心 ,口E 购乌* J伽!1.4 fe-fi|=125r-DI39x4-. 5 -DEIHO图2中压管道流通能力图由表3和表4可知：(1)在相同条件下，D89x4的钢管与DE110的PE管比较，PE管的流通能力 较钢管大57%85%，如用
12、DE110的PE管代替D89x4的钢管则浪费投资；而 DE90的PE管的流通能力与D89x4的钢管流通能力则比较接近(比值8. 2% 8. 0%),故用DE90的PE管代替D89x4的钢管较合适；D108x4的钢管与DE110的PE管比较，压力降较小时，PE管的流通能力 较钢管小，压力降较大时，PE管的流通能力较钢管大；而DE125的PE管的流通能力则比D108x4的钢管流通能力大23. 0%44. 1%，由于实际运行情况较 复杂，为稳妥起见，建议用DE125的PE管代替D108x4的钢管；D159x4. 5的钢管与DE160的PE管比较，PE管的流通能力小于钢管流 通能力;而DE180的PE
13、管的流通能力则比D159x4.5的钢管流通能力大12.6% 31. 0%，故用DE180的PE管代替D159x4. 5的钢管较合适。3小区PE燃气管道规格的选择在小区埋地燃气钢管中，常用的规格主要有D57x3. 5、D89x4、D108x4、 D159x4. 5四种。通过上文的比较计算，在低压和中压两种情况下，可用相应规 格的PE管分别代替这四种规格的钢管。参见表5。表5小区常用钢管、PE管替换表（单位：mm）钢管PE 管(SDR11)PE管(SDR17.6)(低压)规格内径规格内径规格内径D57X3.550DE6351.4DE6355.8D89X481DE9073.6DE9079.6D108X4100DE125102.2DE11097.4D159X4.5150DE180147.24结语PE管由于管壁内表面的当量绝对粗糙度仅为钢管的5%，所以摩擦阻力也 较钢管小许多。与钢管相比，同等内径的PE管摩阻系数约为钢管的0. 47倍， 流通能力约为钢管流通能力的130150%。故可用内径与钢管内径接近的PE管 来代替钢管。本文讨论的是用PE管来代替一段独立的钢管，倘若用PE管来代 替整个小区系统的钢管，则整个PE管系统的加权平均管道内径将较钢管系统的 加权平均管道内径小，其比值为0. 87左右。
