利用PE管修复城市天然气在用钢管的探讨
作者：柳华
来源：中国市政工程西南设计研究院
评论： 更新日期：2013年02月03日
3 PE管穿插技术的社会和经济效益
PE管穿插技术与传统的开挖更换旧管方式相比，大大减少了开挖土方量；且开挖点可尽量避开沿线通道、人流密集处、电话亭等，缩短了旧管修复工期，极大地减少了管道修复工程对城市交通及环境的影响，有利于安全平稳地输供气，具有良好的社会效益。
燃气管道工程施工主要包括人工费、材料费、机械费、道路赔偿费、土方开挖费等。大面积开挖造成的市政赔偿费用在不断升高。采用PE管穿插技术对降低工程造价，提高经济效益效果显著。费用降低的主要方面是减少了土方开挖费、市政赔偿费。从成都市已成功实施的采用PE管穿插来改造旧钢管的案例来看，该技术具有良好的经济效益，详见表1及表2。
4 PE管穿插技术的应用范围
由于插入管管径比旧管小，一般插入管直径最大不得超过原管径的90%。根据钢管和PE管的规格，PE穿插管最大规格见表3。如果当地地下温度大于0℃，由于插入管与旧管间的环形空间如有积水也不会结冰，则插入管的管径无最小规定。因内窥装置只能进入D159以上的管道，故旧管的最小规格为D159。
表3 PE穿插管最大规格
旧管(被穿钢管)规格 | D159 | D129 | D273 |
PE穿插管最大规格 | PEdel25 | PEdel80 | PEde225 |
注：括号内为非常用规格PE管及其计算流量
由表3可见，穿插后的管线在同等输气压力下输气量将小于原有管线。
中压钢管和PE管的水力计算公式如下：
P12－P12/L=1.4×109(K/d+192.2d γ/Q)0.25Q2/d5×ρ×T/T0 (1)
式中 L～燃气管道的计算长度，km；
Q～燃气管道的计算流量，m3/h；
d一管道内径，mm：
p一燃气的密度，kg/m3
γ一0℃和101.325kPa时燃气的运动粘度，m2/s
K一管壁内表面的当量绝对粗糙度，对于钢管取0.2mm，对于PE管取0.01mm[4]。
由公式(1)可得，旧管与PE穿插管在同等压力平方差，相同气质下，其管径与流量的关系如下：
(0.2/d1+192.2 d1 γ/Q1)0.25Q12/d15＝(0.01/d2+192.2 d2 γ/Q2)0.25Q22/d25 (2)
式中“1”——旧管参数；
脚标“2”——PE管参数。
为直观显示穿插前后管线流通能力的变化，在城市天然气中压管线运行压力范围内结合常用的钢管和PE管规格，设定两组参数进行水力计算，结果见表4。
表4 被穿钢管与PE穿插管流通能力比较
天然气工况一 | P1＝0.4500MPa(绝)，P2=0.4478Mpa(绝)，L＝1km，（P12 －P22）﹡100/L=0.2 |
被穿钢管管径 | D159 | D219 | D273 |
Q被穿钢管(m3/h) | 800 | 1900 | 3500 |
PE穿插管管径 | PEdell0(PEdel25) | PEdel60(PEdel80 | PEde200 (PEde225 |
QPE(m3/h) | 320(450) | 900 (1200) | 1600 (2200) |
天然气工况二 | Pl=0.4500MPa(绝)，P2=0.4489MPa(绝)，L＝1km,（P12 －P22）﹡100/L=0.1 |
被穿钢管管径 | D159 | D219 | D273 |
Q被穿钢管(m3/h) | 540 | 1400 | 2500 |
PE穿插管管径 | PEdell0 | (PEdel25) | PEdel60 | (PEdel80) | PEde200 | (PEde225 |
QPE(m3/h) | 210 | (300) | 600 | (800) | 1100 | (1500) |
在表4中，采用常用规格PE管穿插后，其流通能力为原管线的40%～50%左右。实际工程中，如需要提高穿插后管线的流通能力，也可按表3采用非常用规格 PE管进行穿插，穿插后管线的流通能力可提高到原管线的55%～65%左右。
鉴于PE管穿插后管线的流通能力有较大的下降，该工艺一般用在随着城市管网的发展，气源的变化，原有大口径管线所带负荷下降，经PE管穿插修复，管线管径缩小后，仍能满足正常输供气的管线。PE管穿插技术在城市天然气钢管修复中虽然不可能广泛应用，但仍有一定的应用空间。
5 PE管穿插技术的应用前景
在国内由于气源的变化及管网的发展，“PE管穿插在用燃气管道修复技术”将是一种旧管改造的有效方式之一。随着西气东输和俄气南输，国内许多城市将由人工煤气转换为天然气，这种由低热值气源向高热值气源的转换的管网改造、旧管修复，由于允许管径缩小，将为PE管穿插技术提供更大的应用空间[5]。
参考文献：
[1] 王可仁．推进非开挖技术应用，加快天然气发展步伐[J]城市燃气，2005，25(11)：8-10．
[2] CJJ33—89，城镇燃气输配工程施工及验收规范[S]．
[3] CJJ63—95，聚乙烯燃气管道工程技术规程[S]．
[4] GB50028—93，城镇燃气设计规范(2002年版)[S]．
[5] 张坤，吕淑华．PE管在城市燃气管网改造的应用[J]．煤气与热力，2005，25(7)：56-58．
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