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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。此后，PE管
2、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管和钢管的流通能力进行比较，以便
3、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：D57X35、D89X4、D108X4，D159X45；应用较多的PE管为SDR11系列(04MPa)，规格主要为以下几种：DE63、DE90、DE110、DE125、DE160、DE180；以及SDR176系列(02MPa)，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、PE管规格钢管(mm)PE管(SDR11)PE管(DSR17.6)
4、(mm)规格内径规格内径规格内径D57X3.550DE6351.4DE6355.8D89X481DE9073.6DE9079.6D108X4100DE11090DE11097.4D159X4.5150DE125102.2DE160130.8DE180147.221公式的选用计算公式选用城镇燃气设计规范(1998年版)GB5002893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
5、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： (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燃气管道起点压力，KPaA；P2燃气管道终点压力，kPaA；P燃气管道摩擦阻力损失，Pa；L燃气管道计算长度，kmI燃气管道计算长度，m；Q燃气管道计算流量，m3h；d管道内径，mm；p燃气密度，kSm3；T设计计算温度，K；T
6、0273K；V0和101325kPa时燃气的运动粘度m2s；K管壁内表面的当量绝对粗糙度mm。22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10m，中压状态下，钢管和PE管管长L为10km，(2)介质为天然气，设计温度按T=293K计；(3)T0=273K；(4)取07kSm3，(5)v取145X10-6m2s；(6)管道内表面当量绝对粗糙度，钢管取02mm，PE管取001mm：(7)本文只比较直管段的流量，不考虑两者的局部阻力损失。23低压状态下(0005MPa)，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
7、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(SDR176)管和钢管流通能力比较(低压) 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&D57x35、DE90&D89x4、DE110&D108x4)在相同条件下，PE管的流通能力为钢管的125187；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SDR176系列的PE管来分别代替D57x3
8、5、D89x4和D108x4的低压钢管。图1 低压管道流通能力图 表3 PE(SD11)管和钢管流通能力比较(中压)24中压状态下(04MPa)，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D159x45的钢管分别与DE160和DE180的PE管进行比较。比较结果见表3、4。表4 PE(S0R11)管和钢管流通能力比较(中压)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
9、的PE管比较，PE管的流通能力较钢管大5785，如用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8280)，故用DE90的PE管代替D89x4的钢管较合适；(2)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230441，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；(3)D159x45的钢管与DE160的PE管比较，PE管的流通能力小于钢管流
10、通能力；而DE180的PE管的流通能力则比D159x45的钢管流通能力大126310，故用DE180的PE管代替D159x45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D57x35、D89x4、D108x4、D159x45四种。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047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087左右。
