输水管道工程创新 30页

关于输水管道工程选用PVC-U管材和球墨铸铁管的技术经济比较2011年4月\nPVC-U管材工程图例\n第一部分PVC-U管材介绍1、PVC-U给水管材的性能特点●PVC-U管材重量轻、连接简单、施工速度快、可明显降低工程费用：PVC-U密度约为1.35，不足铁管的1/5。在实际工程中，选用PVC-U管材基本不需要机械设备，如dn400×12.3mm管材每米仅40公斤，四个人即可完成管道的运输、安装，每个接口10余分钟；而同规格的球墨铸铁管（k9级）没有机械设备很难完成施工。在地形复杂或交通不便地区优势更加明显。与铸铁管道相比PVC-U管材施工费用可明显降低，且施工进度易于控制。●密封性好、维修方便，维护费用低:\nPVC-U管材采用采用“A”型橡胶密封圈连接，正确安装后接口可保证滴水不漏，试压合格后即可正常供水。PVC-U管材维修管件齐全，不需复杂的机械设备及工具，根据实际工程经验，PVC-U管材的维护费用仅为铸铁管的30%。●内壁光滑，输水量大，运行能耗小：PVC-U管材的糙率n值为0.008~0.009，球墨铸铁管为0.013，在同等管径、同等压力下，输水能力可较球墨铸铁管大大提高；在同等管径、同等压力、同等输水流量下，水头损失小，每年可大大减少电费等日常运行费用。●耐腐蚀、使用寿命长：PVC-U管材具有良好的耐腐蚀性能，不受潮湿水分和土壤酸碱度的影响，不导电，对电解质不敏感，管道铺设不需进行任何防腐处理，使用寿命长达50年以上。而酸、碱、盐都会引起金属的腐蚀。●材质卫生、对水质无污染：PVC—U管材对微生物是绝对的非营养源，在输水过程中不会对水质产生二次污染。做为水力光滑管，可以抑制管内污泥的堆积，可以消灭供水干管中的管节瘤和结垢现象。●柔性好、承内外压强度大：PVC—U抗破裂强度高，具有较高的抗地震性。和传统管材相比，较小的弹性模量也是埋地敷设的PVC—U管材的主要优点。作为柔性管，根据柔性管“管--土共同作用”及“成拱作用”理论，回填后可承受更大的外荷载。\n较小的弹性模量也有助于减小压力冲击的幅度，如水锤的冲击压力。●适用范围广PVC-U管材压力等级分为0.4，0.6，0.8，1.0，1.25，1.6，2.5MPa。可应用于不同压力等级的管道。在实际工程中，可根据管线压力分布采用不同规格压力的管材，作到管尽其材。传统管道一般压力不低于1.0MPa，用于低压管道易造成浪费，我公司可为您提供输水管线的最佳管材配置方案。2、PVC-U给水管材的应用领域1）居民饮水用管工程2）建筑用给水管3）矿山给排水管道4）工业盐水输送管5）化工管道6）农业灌溉用管7）酿造发酵厂给排水管道8）钻井用补水管9）纸厂给排水管道10）园艺用管道11）电镀厂给排水管道15）养殖厂给排水管道16）渔牧业给排水管道\n第二部分PVC-U管材技术经济分析摘要：给水工程设计过程中通过方案比选能达到降低投资和运行成本，从而达到降低供水价格的目的。给水工程寿命期内的费用，由建设初期投资和经营期运行成本组成，建设期投资少，但运行成本高的方案，不一定寿命期内的总费用低；同样建设期投资多，但运行成本低的方案，也不一定是最经济的方案。给水工程设计方案比选应根据实际情况对筛选出的方案进行动态的经济计算，不仅比较工程建设期投资（静态费用），同时应考虑给水工程投产后的长期运行费用（动态费用），通过全面的分析，作出最经济的选择。即选择费用（考虑初期投资和运行成本）最低的方案为实施方案。PVC-U管材因其重量轻、水力条件好、使用寿命长、安装简单等优点在各种供水管网中应用日益普及。为此，通过对PVC-U管材与球墨铸铁管道的技术经济比较，为PVC-U给水管材的推广应用创造条件。关键词：PVC-U管道方案比选现值费用运行成本一、引言以球墨铸铁管为计算准则，结合同规格PVC-U管材进行分析比较。原始数据：管线取双线，流量取Q总=20000m3/d，则单线流量Q单≈0.116m3/s，；管材选择：球墨铸铁管材DN400（K9级）；PVC-U管材dn400×12.3mmPVC-U管材dn355×10.9mm\n管线长度：L=1000m参考依据：《室外给水设计规范》中华人民共和国国家标准《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》CECS17：2000中国工程建设标准化协会标准二、管道的技术可行性分析1、流速计算：式中di:管材内径（m）u：管内水的平均流速（m/s）Q：管材输水量（m3/s）球墨铸铁管DN400流速=0.924m/sPVC-U管材dn400×12.3mm管材流速=1.05米/秒PVC-U管材dn355×10.9mm管材流速=1.33米/秒结果表明,三种管材流速均在经济流速范围之内,均可以满足管道流量要求。\n2、水力计算：l球墨铸铁管水力计算球墨铸铁管内流速＜1.2m/s时，单位水头损失可由下式计算。式中:：每米管道的水头损失(米)：管材内径（m）：管内水的流速（m/s）代入得水力坡降系数=0.0069米lPVC-U管材水力计算塑料管的沿程损失可计算如下：水力摩阻系数λ由下式计算先确定管内流体的雷诺数RePVC-U管材dn400×12.3mm管材=394170\nPVC-U管材dn355×10.9mm管材=443156式中：Re：管内流体的雷诺数di:管材内径（m）u：管内水的流速（m/s）υ：水在20℃下的粘度=1×10-6（m2/s）故dn400×12.3mm管材λ=0.014沿程水头损失由下式计算：=0.0021米故dn355×10.9mm管材λ=0.0136沿程水头损失由下式计算=0.0037米结果表明，PVC-U管材由于内壁相当光滑，单位长度水头损失小于同口径球墨铸铁管，从而有效降低水泵的扬程，节约运行成本。3、水锤压力计算：对停泵水锤压力增值可由以下公式计算：\n其中压力波回流速度式中：水锤压力（m）：流速变化，取平均流速a：压力波回流的速度（m/s）：水的重力密度取10×103N/m3K：水的体积模量取2200×106N/m2Ep：管材的弹性模量，PVC-U管材取3000×106N/m2，球墨铸铁管材取160000×106N/m2，混凝土管取206000×106N/m2di：管材内径en：管材壁厚压力波回流速度计算：球墨铸铁管材=889.8m/s则水锤压力增值=104.4米水柱钢筋混凝土管\n=1374m/s则水锤压力增值=161米水柱PVC-U管材Φ800×19.6mm：=267m/s水锤压力增值=35米水柱计算结果表明：因为PVC-U管材较球墨铸铁管材、钢筋混凝土管材具有更低的弹性模量，水锤压力的增值明显降低，可有效防止水锤压力波动对管材本身造成的危害，提高管道运行的安全性能。4、PVC-U管材最大埋深计算管道在外压荷载作用下的竖向变形计算公式：式中DL：变形滞后系数，取1.2Kb：管底弧型土基的基床系数，当土基支撑角≥90°时,一般采用0.1EP：管材弹性系数，取3KN/mm2IP：管壁单位长度惯性矩e3/12（e为管材壁厚）\nEd：回填土综合变形模量，取3×10-3KN/mm2D：管材外径mmr0：PVC管计算半径(D-e)/2mmW：作用在管顶的最大土载荷KN/mγ：土的容重取18×10-9KN/mm3H：管顶最大埋深mmF：作用在管顶的最大动载荷，当埋深大于3米时不考虑动载荷塑料管材在外压载荷作用下的竖向变形量不宜大于管直径的5%，当计算管材的最大埋深时，取F=0，计算Φ800×19.6mmPVC-U管材的最大埋深：=5m以上计算均为保守计算，如考虑柔性管“管-土共同作用”，实际最大埋深可大于理论计算埋深。不难看出，PVC-U管材具有良好的抗外压性能。二、经济性能比较1、工程造价比较元/米\n项目管材管径管材价格挖土管道基础米3管道基础回填土管道防腐管道安装直接费综合费用综合造价PVC-U管材80089234原土夯实1.60.633.8415.089779986.12球墨铸铁管材DN80096834原土夯实1.60.633.8421.9324.891084.3612.731097.09钢筋混凝土管DN80040034原土夯实1.60.633.8436.0536.05541.6419.91561.55注：上述主材价格为编者2004年1月收集，根据市场动态应做适当调整。l工程选用PVC-U管材Φ800mm20000米工程费用：986.12×20000米=1972.24万元l工程选用球墨铸铁管工程费用:1097.9×20000米=2195.80万元l工程选用钢筋混凝土管工程费用:561.55×19000米=1066.95万元2、常年运行费用（能耗）比较管网常年运行费用是通过泵站电能消耗来维持的，泵送压力输水部分管线为20000米，因此，PVC-U管材较球墨铸铁管材及钢筋混凝土管常年运行耗电量的节约可按照下式计算：式中E：年运行耗电量（KWh）Q：日供水量（m3/d）H：水泵工作全扬程差（m）H=（Δh球-Δh塑）×L\nKd：供水日变化系数取1.2η：机泵效率取70%PVC-U管材与球墨铸铁管相比PVC-UΦ800×19.6mm管材年节电量=203.15万KWhPVC-U管材与钢筋混凝土管相比PVC-UΦ800×19.6mm管材年节电量=121.47万KWh由此，合理使用PVC-U管材替代球墨铸铁管材及钢筋混凝土管材，日常运行费用仅用电量一项每年即可大幅降低。3、常年运行费用差额折现在目前各种管材的服务寿命无权威资料明确说明的情况下，取管道全寿命期均为n=30年（据报道德国发现二战时所铺设pvc-u管材，经检测管材各项标准均在DIN标准之上，寿命已超过其50年的设计寿命），折现率取i=7%（公益性，如商用则为12%），残值为零，管道按当年投资当年运行计算。则：△E’=△E×[1+1/(1+i)+1/(1+i)2+1/(1+i)3+…1/(1+i)29]PVC-U管材与球墨铸铁管相比PVC-UΦ800×19.6mm管材年节电量203.15万KWh则△E’=203.15×[1+1/(1+7%)+1/(1+7%)2+1/(1+7%)3+…1/(1+7%)29]=203.15×12.409=2520.9万KWh\nPVC-U管材与钢筋混凝土管相比PVC-UΦ800×19.6mm管材年节电量121.47万KWh则334△E’=121.47×[1+1/(1+7%)+1/(1+7%)2+1/(1+7%)3+…1/(1+7%)29]=1507.4万KWh结果表明，当保证50000吨/天的输水状况下,球墨铸铁管及钢砼管在全寿命期间比塑料管多支出的运行费用(电耗)折现值如下:球墨铸铁管与PVC-UΦ800×19.6mm管材相比多支出2382.3万KWh钢砼管与PVC-UΦ800×19.6mm管材相比多支出1432万KWha)三种管道成本净现值比较三种管材的常年运行费用差额折现值与主材工程费用存在下列关系：△F-△E’工程费用球墨铸铁管较PVC-U管材多支出210.843万元：△F-△E’=210.843+2382.3万KWh*0.57元/KWh=1565.754万元工程费用钢筋混凝土管较PVC-U管材多支出-806.683万元△F-△E’=-806.683+1432万KWh*0.57元/KWh=9.557万元注：工业用电取0.57元/KWh\n如考虑到钢筋混凝土管道实际寿命小于30年（酸碱盐地区更短），仅为塑料管材寿命的一半，则铺设一条塑料管道相当于两条水泥管道。△F-△E’=-806.683万元+1066.945万元+1432万KWh*0.57元/KWh=1076.5万元这表明：1、塑料管道在全寿命期工程总造价中将年运行费用折现为工程建设时的值能大大降低成本。2、由于塑性管水力坡降较小，相对与其它传统管材而言在出厂水压相同时，在管网相同的地点上用户水压会高于传统管材，可以保证更多用户对水压的要求。3、常年运行费用（即水力坡降、能耗）、管径相同时的输水能力，塑料管输水能力较传统管道高。4、流量、常年运行费用相同时，塑料管材较传统管道小。四、综合评述与结论从以上技术经济分析：PVC-U管材的优点明显，其粗糙系数仅为0.008—0.009，与同规格的球墨铸铁管及钢砼管材相比有更好的输水能力及更低的运行费用；而其耐腐蚀性、重量轻、安装简便、施工费用低的特性均优于球墨铸铁管及钢砼管材。由上可知：大口径PVC-U管材用于给水工程，在技术上是完全可行的，并可提高工程进度，降低施工费用，节约运行成本。\n编制结论：（1）管道技术经济比较时应重视“动态分析法”的应用，各单位应立足未来，对常年运行费用等动态经营性成本作出准确的量化分析，把他作为方案评价的重要内容。（2）管材选择时，应尽可能选择低摩阻管材，在相同管径的条件下它可有效降低常年运行费用，节约能源，大幅提高输水能力，切实保证管道投资的经济性与功能性的统一。（3）在出厂水压相同条件下，低摩阻管道可以保证更远距离用户的水压要求，减少二级泵站的设置，有效避免管网中的资用水头（可利用的水压）的浪费，节约能源。第四部分PVC-U管道的安装及维修由于PVC-U管道重量轻，使得管道的安装非常简单，施工工期易于控制，可更好的把握施工工程。1、管材的连接1.1柔性连接（橡胶圈连接）适用口径φ63—φ800mm特点：易施工，密封性好，不需要复杂工具，安装正常即可试压通水。1.2安装步骤\n1.3工程安装\n1.3.1小口径管道安装：φ63—200mm施工方法：锤击法、杠撬法1.3.2中等口径安装φ160-400mm紧线器安装1.3.3大口径管材安装φ355-800mm手扳葫芦手动葫芦安装\n\n1.4管材搬运1.4.1小口径管材φ63-200mm单人可搬运1.4.2中大口径管材φ200-560mm四人可完成1.4.3大口径管材搬运\n2、管材的维修2.1小口径管材活接连接2.2中大口径维修快抢接头连接\n2.3其它方法维修\n2.4经验法现场抢修1、膨胀水泥打口2、包箍法3、双承管件对接法4、加热扩口连接5、管箍处理法等\n第五部分公司保证1、产品质量承诺书PVC－U管材管件是一个生产过程比较简单，但控制要求相对复杂，对设备要求也比较严格的产品。一段时期以来，国内PVC－U管材产品质量出现了参差不齐，良莠混杂的局面。2005年4月，国家技术监督局对全国PVC－U管材生产厂家进行了一次产品质量突击检查，并将检查结果公布于《中国质量报》，众多的厂家因产品存在各种各样的问题而被列入不合格品中，宝塑管材公司产品一如既往地保持了良好的质量而列入优质产品的行列。产品的高质量是宝塑人一贯的追求。自1986年以来，为提高产品的质量，宝塑管材公司先后从德国克劳斯·玛菲引进了十余条世界领先水平的PVC－U管材生产线，使产品无论在品种还是在产品质量方面一直保持着与国际先进水平同步。目前，公司生产的PVC－U管材作为建设部推荐产品，保持了亚洲最大生产口径(800mm)，这在国际上也是非常领先的。现在，我公司已达到了年产PVC－U管材50000吨的生产能力，产品标准也从执行单一标准发展到可按GB／T10002.1－96、Q/BSACP01.1-2000(eqvISO4422.2－96)、DIN8062系列等多个标准生产给水管材系列以及按照GB/T10002.3—1996标准生产埋地排污、废水用管材系列的阶段。管材公司于1999年通过ISO9001质量保证体系的认证。针对输水管线工程，我们作出如下质量承诺：\n1）提供高品质的产品，严格按照相关产品标准和ISO9001质量保证体系组织生产，保证产品质量达到工程设计的要求，保障工程完工后的正常运行；2）按照用户要求，保证管材供货的及时性。3）提供完善的售前、售中、售后服务。4）对于因产品生产质量问题而造成的直接损失，由我公司承担，将用户单位的风险降低为零。2、售前售后服务承诺书河北宝塑有限公司是一个既重视产品质量，又注重服务质量的公司，公司设有专职的技术服务部，负责对用户及施工队伍提供售前、售中、售后服务，包括技术培训、现场施工指导和处理发生的质量或非质量事故。目前，技术服务部具有大学本科以上学历及中级以上技术职称的技术人员16人，已初步具备工程设计、施工能力。针对输水管线工程，技术服务部作出如下承诺并将认真实施：1）工程设计、施工前，可参与管线的设计、并组织施工单位人员，进行技术培训，以保证我公司产品使用及设计的科学性。2）根据工程情况，免费提供现场施工指导服务，杜绝因安装使用不当而影响工程效果。对于较大工程，我部可全程跟踪服务。3）按设计要求，我公司技术人员可与用户及施工方共同进行管线安装完毕后的试压，以确保管线达到试压要求。\n3）产品投入运行后管线发生故障及事故，400km距离内8小时内，800km以外48小时内上门服务，并负担因产品质量问题造成的直接损失；对非产品质量问题造成的管线故障，免费提供维修。4）建立服务档案，长期对用户进行质量跟踪和访问。总之，我部希望与用户建立真诚的合作关系，按照“用户永远是正确的”的企业经营方针，作到快速反应、优质服务。\n第六部分工程实例2016年度公司中大口径管材销售情况河北宝塑有限公司2005年共销售大口径管材634km，如需具体资料请联系我们。如想了解更多工程实例敬请致电。鉴于编者水平所限,在编写过程中难免有引用不当或纰漏之处,敬请指正!!河北宝塑有限公司技术服务部2016年12月23日古今名言敏而好学，不耻下问——孔子\n业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随——韩愈兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子己所不欲，勿施于人——孔子读书破万卷，下笔如有神——杜甫读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修读万卷书，行万里路——刘彝黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲——于谦书犹药也，善读之可以医愚——刘向莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄声明\n访问者可将本资料提供的内容用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵犯本文档及相关权利人的合法权利。谢谢合作！