长距离输送 篇1
1栈桥结构体系
目前, 国内大跨度输煤栈桥由中间支架和纵向跨间结构组成, 其结构形式一般是支架纵向采用排架、横向采用框架 (带支撑) , 纵向跨间结构采用钢桁架的结构体系。但随着支架数的增加, 栈桥的纵向稳定性会降低, 故在长距离输送栈桥设计中, 当栈桥分隔区段的长度≥50 m时, 应在跨间适当位置布置一座四柱式框架结构 (带支撑) 。其结构体系如图1所示。
2栈桥结构布置特点
一般栈桥平面形状呈细长条形, 立面上纵向倾斜或水平。为了保证栈桥纵向体系的稳定, 通常在低侧设不动铰接支座 (固定端) , 承受竖向荷载和纵向地震作用;在高侧设滑动支座, 保证在纵向地震作用下的位移变形。在跨间设置的四柱式框架 (带支撑) 作为承担纵向地震作用, 这两种抗震方式的组合使用, 可提高长距离栈桥结构体系的纵向稳定性。
布置栈桥支架时, 在满足施工安装条件下, 宜尽量加大跨距, 纵向桁架的跨度一般不宜小于支架的高度。钢材消耗最少的桁架其h/L=1/10～1/12 ( h为桁架高度, L为桁架跨度) , 通常桁架高度为2.5～3.0 m, 最经济跨度为30～36 m。使多榀桁架跨度相等, 减少桁架的规格, 尽量按经济跨度设置, 还可以方便金属结构厂加工制作、减少设计工作量。在同一条栈桥中, 非标准模数的跨度宜调整在栈桥的端跨。综上所述, 应尽量考虑将桁架的跨度布置一致或接近一致。
3栈桥结构设计
3.1桁架形式及计算
3.1.1 桁架的结构形式
平行的钢桁架作为纵向承载结构, 也作为侧维护结构的骨架, 承受上下钢横梁传递的竖向荷载。纵向钢桁架是由上下弦杆和腹杆组成, 上下弦杆为连续杆, 腹杆通过节点板与上下弦杆连接。上下弦钢桁架节点处设置水平支撑及横梁, 形成水平桁架, 传递水平荷载。栈桥端门架就是桁架的支承, 将主桁架的水平作用力通过端门架传向下部的支座, 并保证栈桥的横向刚度及稳定。所以, 设计时必须保证梁、柱连接点为刚接。端门架的横梁及立柱通常选用H型钢。栈桥两侧及屋面通常采用轻型面板封闭, 栈桥结构体系实际上就是一个由受力桁架和上、下弦水平支撑桁架组成的平面交叉桁架, 最后发展为空间桁架体系 (见图2) , 这种空间桁架的材料利用率高, 应力水平高, 故在大跨度、大空间结构中广泛应用。
3.1.2 桁架内力计算及截面选择
主桁架承受的荷载主要为通过横梁传来的屋面及楼面荷载和支撑的自重。内力分布为:上弦杆受压, 且由端部向中部逐渐增大, 下弦杆则由端部受压向中部受拉渐变, 端部腹杆受力大于跨中腹杆, 可以理解成“掏空”的梁, 主桁架截面通常是由两个等肢角钢组成或者为H型钢。主桁架腹杆一般采用双角钢或双槽钢。门架通常做成两铰门形刚架, 梁及柱均按压、弯构件计算, 同时其端门架立柱也是承重桁架的组成部分, 立柱截面的选择必须考虑两者的内力组合。
3.2支架形式及计算
(1) 栈桥支架一般可以采用钢筋混凝土支架和钢支架, 栈桥的桁架可以直接坐落在支架上, 也可以直接坐落在建筑物上, 多跨栈桥支承位于特设的中间支架上。栈桥的中间支架可分为平面支架和空间支架。平面支架 (如图3) 可以看作一个竖起来的桁架, 它的上下弦杆就是支架的立柱, 直接承受栈桥桁架的反力, 其杆布置在支架平面内, 立柱可以是竖直的。当支架抗倾覆不能满足要求或支架基础过大时 (如跨间结构跨度较大、支架较高时) , 也可以是斜放的 (如图4) , 其在风载或水平力作用下有较好的侧向稳定性, 但支架的上部应与栈桥的宽度相同, 以利栈桥桁架直接坐落在立柱上。为避免栈桥的侧向变形过大, 在跨间适当的位置应设置一些空间支架。多跨栈桥的支架, 当不能利用两端建筑物或平面支架过高不能作为不动支架时, 应设置一个空间支架, 并综合考虑紧装置的部位。钢支架的立柱, 一般可采用工字形截面或组合截面。
(2) 现在通常用PKPM 系列的STS 钢结构软件对栈桥体系进行结构计算。进行结构分析计算时, 需对支柱和上部桁架分别建模计算。在进行支柱分析计算时, 我们在设计上进行了简化, 沿栈桥纵、横两个方向分别建立平面杆系模型计算, 纵向为两榀平面排架结构, 横向为若干榀框排架结构。
3.2.1 纵向结构体系设计计算及构造
纵向计算模型如图5 所示, 取栈桥支柱及桁架建模, 把桁架定义为惯性矩很大刚性杆件, 将栈桥面以上的恒载、活载的一半均布到各刚性杆上, 刚性杆与支柱的节点设为铰接点, 各支柱上端铰接, 下端与基础刚接。
一般栈桥支柱高度相对较高, 其截面尺寸的确定大多由平面内稳定应力比或长细比控制, 通过大量计算的比较, 只要长细比控制得当, 稳定性一般都能满足。支柱平面内稳定性应满足N/ (ϕA ) ≤f, 其中, ϕ为支柱的轴压杆稳定系数, 根据支柱的长细比、钢材屈服强度, 支架在平面内的计算长度系数μ按如下原则确定 (见表1) 。空间支架布置柱间支撑宜采用刚性支撑, 若水平位移值小于1/1 000, 这时侧移的影响可以忽略, 可按无侧移框架柱确定计算长度系数。否则, 不论有无支撑均按有侧移计算。
3.2.2 横向结构体系设计计算及构造
栈桥横向计算模型如图6 所示, 取各榀支柱PK分别建模, 将支柱上部栈桥桥面以上的恒载、活载、风荷载等布置导算到支柱上。在计算风荷载时, 由于栈桥结构形式的特点, 主要承受风荷载部位是栈桥支柱顶部, 而栈桥自重相对较轻, 栈桥高侧高度较高, 因此对风荷载比较敏感, 基本风压应适当提高, 同时应计算风振系数。计算过程中, 可通过调整横梁截面尺寸及横梁间距, 控制支柱长细比, 保证侧向刚度规则。支柱的柱间支撑通常采用中心支撑体系, 包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形支撑和K形支撑等, 尽量采用十字交叉支撑, 因其可按拉杆设计, 容易满足长细比要求, 较经济。同一榀支柱之间自上而下宜选用一种支撑类型, 以使侧向刚度和内力分布不出现突变。
横向地震作用及风荷载由支架及支座分别承担, 横向水平地震荷载应考虑栈桥总体质量重心与刚度中心不重合而引起的扭转 (当支架刚度相等, 跨度布置均匀或相差10%以内时, 可不考虑) 。
3.2.3 计算时要注意把握以下几点设计细节
(1) 桁架结构支座杆的模拟。桁架结构计算模型为一边简支, 一边固定。STS 模型输入时应将桁架两头的节点包括桁架下的支座杆均设置为铰支座, 否则计算内力有误。
(2) 桁架结构模型中所有杆件应设置为柱, 所有受力应作用在上下弦节点位置。
(3) 结构计算中, 上下弦杆平面内计算长度系数一般保持为-1, 平面外计算长度取水平支撑的距离。
(4) 分析桁架杆件内力时, 可将节点视为铰接。对用节点板连接的桁架, 当杆件为H 型钢刚度较大的截面, 且在桁架平面内杆件截面高度与其几何长度 (节点中心间的距离) 之比大于1/10 ( 对弦杆) 或大于1/15 (对腹杆) 时, 应考虑节点刚性所引起的次弯矩。
(5) 平面钢桁架斜腹杆宜尽量设计为拉杆, 充分发挥钢材的受拉特性, 节省钢材。
4栈桥支座 (桁架与支架的连接) 设计
对倾斜放置的栈桥, 可动支座 (滚动支座、滑动支座) 布置在栈桥的上方, 铰支座布置在栈桥的下方。桥跨大于35 m 时, 不能再采用滑动支座, 应采用滚动支座。滚动支座可分为单辊和多辊支座, 单辊支座直径不小于150 mm, 多辊支座直径不小于40 mm, 在设计时可根据桁架的支座反力选用支座。根据钢结构规范, 多辊支座的反力R应满足下列要求:
R≤ (40ndLf) 2/E
式中, d为辊轴直径;n为轴数目;L为辊轴与平板的接触长度。
支座节点的设计应满足计算假定, 通常斜桁架下部支座节点可设计成固定铰支座, 而中部和上部支座节点可设置成沿桁架长向可滑动的支座, 这样可避免在地震或其他偶然荷载作用下, 由于桁架两端建筑位移大小、方向不一致而引起的破坏。通常可在中部和上部支座下加设橡胶垫板以满足计算假定, 但应注意的是, 在承重桁架的平面外, 应采取措施, 保证支座与下部支承结构间不能产生错动, 以保证结构的整体安全。
5结语
普通钢栈桥在工业建 (构) 筑物中有着广泛的应用。特别是长距离输送栈桥, 工程量大, 投资多且与场地的布置密切相关, 设计中既要保证结构安全, 又要适当考虑整齐美观, 合理布置。正确地选择栈桥结构形式和跨距可以简化栈桥设计, 满足桁架的支撑和支架的限位要求, 取得较好的综合经济效果。
摘要：对长距离输送钢栈桥的结构特点和栈桥结构设计的方法进行了介绍, 指出栈桥结构设计时应注意的问题, 使设计尽量做到合理。
长距离输送 篇2
当前, 散状物料的运输主要通过胶带运输机完成。随着中国经济社会高速发展, 长距离胶带运输机将得到更为广泛的应用。就长距离胶带运输机而言, 其主要特点体现为:设备具有较大纵向尺寸, 要想消除相关阻力因素, 确保长距离胶带运输机正常运行, 装置就必须拥有较大驱动能力。本文对长距离胶带输送机存在的主要问题进行研究和探讨, 就是为了确保该装置能长期、正常运行, 满足企业生产的实际需要。
1 长距离胶带输送机存在的主要问题
一般情况下, 采用标准计算方法来进行长距离胶带输送机设计。然而对于高速、长距离运输系统的设计, 就会使原先被忽略的问题被显现出来。
1.1 经济性问题
显然, 长距离胶带输送机必须进行较大的系统投资, 所以, 设计必须注重经济性和合理性, 以便能降低工程投资、合理减少运营费用[1], 现阶段, 采用的主要方法如下:a) 托辊间距合理布置, 有效减少托辊布置数量, 以便能减少托辊投资金额。对于普通运输机而言, 其托辊间距一般在1.0 m~1.5 m之间。同时, 也可采取不等间距的方式来进行托辊布置, 如此一来, 不但能确保运输机的工作要求, 有效降低设备投资, 而且还能避免运输机产生的共振问题;b) 大幅减小运输阻力, 降低设备能耗以减少设备日常运营费用。要想大幅减小阻力, 就必须提升托辊的安装和制造质量, 并合理增加托辊直径。以小峪煤矿20 km运输机系统为例, 在其安装和制造环节, 运用了大量新型模压胎具及工具, 并积极将大直径托辊 (直径178mm) 运用到系统中, 从而使其摩擦阻力系数被减小到0.009 8;c) 输送带张力问题。应在系统设计过程中尽量选用较低强度等级的输送带, 以便能减少输送带方面的投资。通过降低输送机运行阻力, 实现降低输送带张力目的。另外, 降低输送带张力还可通过中间驱动、多点驱动和多滚筒的方式来达成;d) 驱动系统的合理性问题。对于长距离胶带输送机设计而言, 如果只是通过大电机方式来实现启动力矩的需要, 会导致输送带容易受到震荡波影响。虽然变速直流电机具备较为出色的力矩变化能力、优良速度及良好编程能力, 但价格较高。而变频器的优点是控制能力较为出色, 可用作提升设备, 但其缺点也十分明显, 维修较为困难, 价格较为昂贵。
现阶段, 通常采用的是液力耦合器, 驱动滚筒与电机间允许出现打滑现象, 以便能实现软起动。
1.2 设计参数方面的问题
较之普通胶带运输机而言, 长距离胶带输送机应根据实际情况选择特定计算系数, 其主要原因为:对于长距离胶带输送机来说, 较小相对误差会导致数值较大的绝对误差[2]。
欧美学者通过研究得到了多种工况下的阻力系数范围, 并获得了物料经过托辊的碰撞阻力系数、输送带反复弯曲阻力系数、压陷阻力系数等经验公式。
就长距离胶带输送机系统来说, 总成本中较大部分是输送带成本, 有必要重点研究接头部分, 应用较为合理的计算公式和安全系数。
1.3 非稳定工况方面的问题
所有胶带运输机都存在着非稳定工况, 可采用刚体动力学方法来进行较短运距胶带运输机的计算, 而该方法对于高升程、集合形状较为复杂、长距离、高速度的胶带运输机并不合适, 主要原因如下:由于输送带具有较为明显的粘弹性特征, 其在制动和起动过程中, 使用刚体动力学方法获得的结果同各点实际张力有着明显差异, 且由于起动和制动过程中应力波传播因素的影响, 会产生诸多方面问题。
2 优化后长距离胶带输送机的设计方法
对于长距离胶带输送机而言, 其现代设计方法主要体现为:a) 通过CAD技术来把以往所采用的标准设计方法进行计算机化, 以便增强设计效率, 降低输送机系统日常运营费用和基建费用;b) 设计过程中, 尽可能采用先进动态技术, 以便使输送机系统输送费用大幅降低, 同时增强系统运行可靠性。
针对长距离胶带输送机来说, 其动态设计方法通常包括以下几个部分:a) 采取以往所使用的传统方法来开展静态设计工作;b) 通过动态分析技术来分析前一步骤所设计获得的系统, 主要涵盖:结构参数调整、系统特性分析、各部分工作状态分析及载荷等, 以便能减小和避免共振现象, 确保系统能在正常工况下保持长期运行;c) 基于合理工况对系统开展优化设计工作[3]。
现阶段, 对于长距离胶带输送机的研究主要集中在第b部分, 并针对性提出了动态分析程序, 详见图1。而第c部分工作当前还处于预想状态, 这是由于第b部分工作仍有部分内容需通过现场调试工作来完成。
图1中, Q为衡量长距离胶带输送机的主要参数;S、T为动态安全系数;SR为钢芯强度, N/mm2。
3 结语
长距离胶带运输机对于散装物料运输起到了非常重要的作用, 企业应引起高度重视。对长距离胶带输送机存在的问题进行研究, 就是为了能维护长距离胶带输送机系统持续、长期和稳定运行, 进而确保企业经济效益。随着科学技术发展, 长距离胶带运输机将不断优化和完善, 得到大力推广和应用, 从而有效降低企业运输费用, 提高企业市场竞争力。
摘要：长距离胶带输送机稳定、长期的运行对于散状物料运输起到了至关重要的作用。较为详细地探讨了长距离胶带输送机存在的主要问题, 并针对性地提出了优化设计方法。
关键词：胶带运输机,长距离,问题,设计方法
参考文献
[1]唐致敬.长距离钢绳芯胶带输送机安装与调试[J].化工矿物与加工, 1998 (05) :41-42.
[2]郝玉权, 郝桂平.胶带输送机常见故障及处理[J].矿山机械, 1999 (02) :12-13.
长距离输送 篇3
关键词：高架长距离 皮带输送机 设计选型
中图分类号：TD52文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0098-01
高架长距离的皮带输送机具有着可持续运输、长距离运输、维护方便以及大量运输的优点。我国的高架长距离皮带输送机随着科技的发展与创新，正逐步变得更加便利高效化。但是，在生产中，高架长距离皮带输送机一旦发生故障，将严重影响整个生产的进度与质量。因此，事后修理不如早期预防，我们应该从最初的设计上严格把控，防患于未然。
1 高架长距离皮带输送机概述
高架长距离皮带输送机是指运用输送带的摩擦传动原理进行驱动，从而可以通过输送带持续运输物料的，且单机长度达到几百米到一千米以上输送装置。
高架长距离皮带输送机基本是由位于两个端点的驱动滚筒和改向滚筒以及一个闭合的输送皮带组成的。驱动滚筒由电动机驱动，可以带动皮带转动，改向滚筒在另一端用来改变皮带的输送方向，闭合的输送皮带就紧套在两个滚筒上，通过与驱动滚筒直接的摩擦作用转动。
2 驱动装置的选用与设计
驱动装置给予整个长距离皮带输送机以动力，因此它的设计至关重要。驱动装置主要包括电动机、联轴器、减速器、传动滚筒。这里主要介绍在设计中关于电动机的选用原则。
根据高架长距离皮带输送机的运行情况我们可以做出分析，其负载是恒转矩的负载，这一类型的负载的特点就是要带负荷进行起动和制动。因此在选用电动机时，第一点要求电动机起动时的电流要比额定的电流大，一般可以达到6～7倍的电流。只有保证起动电流大了，才能较好地增大起动力矩，滿足带负荷起动的前提。第二点，起动电流增大了，就给电动机被电流冲击造就了条件，要避免电动机被烧坏的可能出现，同时保证电网的电压不至于降低，需要电动机加快转子的加速度，在最短的时间内起动，一般要求保持在3～5 s之内。
3 皮带输送机的部件的选用与设计
3.1 输送带的选用与设计
在长距离皮带输送机中，对于既要进行承载又要实现牵引功能的输送皮带来说，承载作用要求它要有足够的承载能力，牵引作用要求它应该有较大的抗拉强度。
输送皮带包括覆盖层和带芯（骨架）。上覆盖胶、边条胶和下覆盖胶组成了整个的输送皮带覆盖层。各种混纺织物、棉织物、化纤织物或者钢丝绳等材料构成了输送皮带的带芯。
在输送皮带进行输送工作时，绝大部分的负载将由带芯承载。所以，对于带芯材料的选择，应该按照尽量选择具有较高强度和刚度的材料。之前已经介绍，输送皮带的带芯材料包括织物层带芯和钢丝绳带芯。对于覆盖层而言，上覆盖胶层是直接与物料接触的，且会直接受到物料的各种摩擦力、冲击力。因此，为了尽量减小物料对于上覆盖胶层的磨损的速度，上覆盖胶层应该设计的更厚一些。下覆胶层与支撑托辊接触，为尽量降低输送带的压陷阻力，下覆盖胶应该设计的较薄一些。
3.2 传动滚筒的选用与设计
传动滚筒主要负责动力的传动作用。
以单点驱动方式为例，传动滚筒的传动方式分为两种：单滚筒传动和双滚筒传动。在输送机的功率较小时，多选用单滚筒传动，而当输送机的功率比较大时，就应该选择双滚筒传动。这是由于双滚筒传动的结构较为紧凑，通过添加围包角额定方式，便于将所传递的牵引力加大，增强牵引效果。
从表面形式上区分，传动滚筒的表面包括：铸（包）胶滚筒、钢制光面滚筒等形式。其中，铸（包）胶传动滚筒的表面摩擦系数较大，比较适合更长距离的输送，以及在湿度较大的环境中进行输送。而钢制光面的传动滚筒因为其是光面，所以摩擦系数较低，用在与铸（包）胶传动滚筒相反的情况下。
3.3 制动装置的选用与设计
一般制动装置的存在是防止在平均倾角超过4 °且满载停车的情况下，进而造成物料的散落及运输车滑落的事故。在没有倾角的水平输送机上也要安装紧急制动装置，以防止意外情况的发生。所以在水平或者非水平输送时都必须要合理设计制动装置。
在设计制动装置时要综合考虑，一般考虑点包括：首先，通过计算负载转矩，根据计算结果采取一定的安全准备措施，避免事故的突然发生。其次，制动器便是进行控制速度乃至停止机器运行的重要构件。在选择制动器时，要在保证选择的制动器能充分满足安全要求的前提下选择并使用。如果需要有更高的安全要求，应该采取进行双重的制动器制动。第三，紧急制动装置要根据输送带的整体长度进行均匀分布，达到对就近段皮带实现有效制动的效果。保证当出现紧急情况时，能够及时启动紧急制动装置。第四，凡是制动的装置，必然会出现摩擦，所以，要保证制动器的散热情况顺畅，减少因制动产生的热量而对机器和人造成的伤害。
3.4 拉紧装置的选用与设计
皮带输送机的拉紧装置的好坏影响着输送机的顺利起动、制动以及运行。
对于拉紧装置在运行时一般要达到的要求有：第一点，拉紧装置要保证输送带经过驱动滚筒的分离点时不发生打滑现象，使输送带存在一定的恒张力。第二点，输送带在输送过程中会出现一定的伸缩变化，所以，拉紧装置要及时补偿输送带的弹性伸缩和塑性的伸长变化现象。第三点，当输送带需要进行接头时，一定张紧行程就需要拉紧装置来提供。第四点，为防止输送带的动力效应在工况过渡时给输送机带来较大损伤，这就需要拉紧装置将这一动力效应尽量减小。
在设计时应该注意以下几点：首先，拉紧装置应该尽量处于输送带张力最小的地方，这样可以减少设置拉紧装置的成本。其次，拉紧装置在安装时，要综合考虑输送机的总体布置，由于在输送机使用过程中，拉紧装置需要根据输送带的松紧情况进行适当的调整，所以，拉紧装置要利于后期的维护和调动。
4 结语
高架长距离皮带输送机的功用包括了输送零散物料，输送成件包装好的物品，除此之外，还可以参与到其他工业生产流程中，与其共同组成流水作业运输线，满足生产工艺的要求。因此，高架长距离皮带输送机具有其重要的生产应用价值。因此，对于高架长距离皮带输送机的设计还需要更加深入的研究。该文关于皮带输送机的设计代表着一般的设计过程，希望为一般的设计选型提供一定的参考价值。
参考文献
[1]王传海，张卫国.带式输送机断带及飞车制动保护装置[J].矿业安全与环保2003，30（3）：40-46.
长距离输送 篇4
一、工艺流程的设计原则及要求
（1）工艺流程设计应符合设计任务书及批准的有关文件的要求，并应符合现行国家及行业有关标准、规范及规程的要求。
（2）工艺流程应能实现管道必需的各种输油操作，并且应体现可靠的先进技术，应采用新工艺、新设备、新材料，达到方便操作、节约能源、保障安全的目的。
（3）工艺流程设计力求简洁、适用。尽可能减少阀门及管件的设置，管线连接尽可能短捷。
（4）工艺流程的设计除满足正常输油的功能要求外，还应满足操作、维修、投产、试运的要求。当工程项目有分期建设需要时，还应能够适应工程分期建设的衔接要求。
（5）工艺流程图中，工艺区域编号及设备代号应符合《油气管道监控与数据采集系统 通用技术规范》Q/SY 201的规定；所有的机泵、阀门等设备均应有独立的编号，重要阀门应有固定的编号。
二、各类站场的典型工艺流程
（一）输油首站
1．输油首站典型工艺流程说明
（1）对于需要加热输送的输油首站，加热设施应设在给油泵与外输泵之间，加热设施可采用直接加热炉，也可采用间接加热系统，由于加热方式的不同，工艺流程也不相同。为节约能源，加热系统应设冷热油掺合流程。
（2）对于加热输送的管道，根据我国输送油品的性质和管道在投产运行初期低输量的特点，在投产前试运期间，需要通过反输热水建立稳定的管道沿线温度场，为确保管道输油安全，必要时还应设置反输流程。
（3）为方便管道管理，必要时可设置计量流程，流量计应设在给油泵与外输泵之间，加热系统之后。流量计的标定可采用固定方式，也可采用移动方式。
（4）与油罐连接的进出油管线，可采用单管，在油罐区外设罐区阀组，油罐的操作阀门集中设置，这种安装方式，阀门在罐区外操作，阀门的动力电缆和 185
控制电缆不进罐区，比较安全，但相对罐区管网管材量较大。也可以采用双管，操作阀门设在罐区内。
（5）倒罐流程可在管线停输和不停输两种情况下进行，后者流程较为复杂，需设专门的倒罐泵。为了简化流程，也可不设专门的倒罐流程，采用给油泵在停输的情况下进行倒罐。
（6）输油泵根据需要可采用串联、并联或串并结合的运行方式，由于输油泵运行方式的不同，管线的连接流程也不相同。
（7）当原油采用热处理输送时，为节约能源，热处理后的原油应采用急冷方式与冷油进行换热，再输油泵前设置冷、热油换热器。当采用加剂输送时，降凝剂应在油品加热前注入，减阻剂应在输油主泵后注入。
（8）管道出站应设高压泄压阀，泄压阀可接入油罐，也可直接接到油罐出口管线（给油泵入口管线）。
（9）对于顺序输送的管道首站，应设油品切换阀组，其阀门应为快速开启、关闭的阀门，开关的时间不宜超过10s。
2．输油首站工艺流程应具有的功能（1）接收来油进罐；（2）油品切换；（3）加热/增压外输；（4）站内循环；（5）压力泄放；（6）清管器发送。
必要时还应具有反输和交接计量流程。成品油首站出站端还应设置油品界面检测系统。
3．输油首站典型工艺流程图
输油管道首站输油工艺有油品的常温输送、加热输送、顺序输送等，由于输送工艺的不同，其流程也不相同。
常温输送首站典型工艺流程举例：图3-1-1为“泵串联运行、罐区单管”的流程，图3-1-2为“泵并联运行、罐区双管”的流程。
顺序输送首站典型工艺流程举例：图3-1-3为“泵并联运行、混油掺合”的流程，图3-1-4为“泵串联运行、混油掺合”的流程。
加热输送首站典型工艺流程举例：图3-1-5为“泵串联运行、直接加热炉” 186 的流程，图3-1-6为“泵并联运行、热媒加热炉”的流程，图3-1-7为“直接加热炉、带反输”的流程，图3-1-8为“直接加热炉、带交接计量”的流程，图3-1-9为“直接加热炉、热处理”的流程。187
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（二）中间泵站
1．中间泵站典型工艺流程说明
（1）中间泵站的输油泵根据需要可采用并联或串联运行方式，采用输油泵并联运行时应设压力自动越站流程。
（2）管道清管流程根据需要可设清管器接收、发送设施，也可采用清管器自动越站方式。
2．中间泵站工艺流程应具有的功能（1）增压外输；
（2）清管器接收、发送或越站；（3）压力越站；（4）全越站；（5）压力泄放；（6）泄压罐油品回注。必要时还应设反输流程。3．中间泵站典型工艺流程图
中间泵站根据输油泵的运行方式和清管功能的不同，工艺流程也不相同。中间泵站典型工艺流程图举例：图3-1-10为“泵并联运行、清管器收发”的流程，图3-1-11为“泵串联运行、清管器越站”的流程。
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（三）中间加热站
1．中间加热站典型工艺流程说明
（1）为节约能源加热系统应设冷热油掺合流程。（2）为保证管道的安全运营，必要时还应设反输流程。
（3）中间加热站根据需要可设进站超压泄放流程，若采用泄压罐，还需设泄压罐油品回注流程。
2．中间加热站工艺流程应具有的功能（1）加热外输；
（2）清管器接收、发送或越站 ；（3）热力越站；（4）全越站。
必要时还应设反输流程。3．中间加热站典型工艺流程图
中间加热站根据加热方式及清管功能的不同，工艺流程也不相同。中间加热站典型工艺流程图举例：图3-1-12为“直接加热炉、清管器越站”的流程，图3-1-13为“直接加热炉、反输”的流程，图3-1-14为“热媒加热炉、反输、清管器收发”的流程。
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（四）中间热泵站
1．中间热泵站典型工艺流程说明
（1）为降低加热设备的设计压力，提高加热设备运行操作的安全性，热泵站应采用“先炉后泵”的流程，加热设备应设置在外输主泵前。为节约能源加热系统还应设冷热油掺合流程。
（2）为保证管道的安全运营，必要时还应设反输流程。
（3）中间泵站的输油泵根据需要可采用并联或串联运行方式，采用输油泵并联运行时应设压力自动越站流程。
（4）根据需要可设清管器收、发设施，也可采用清管器自动越站方式。2．中间热泵站工艺流程应具有的功能（1）加热/增压外输；
（2）清管器接收、发送或越站；（3）压力/热力越站；（4）全越站；（5）压力泄放；（6）泄压罐油品回注。必要时还应设反输流程。3．中间热泵站典型工艺流程图
中间热泵站根据输油泵的运行方式和清管功能及加热方式的不同，工艺流程也不相同。
中间热泵站典型工艺流程图举例：图3-1-15为“泵并联运行、热媒加热炉、清管器收发”的流程，图3-1-16为“泵串联运行、直接加热炉、清管器收发”的流程，图3-1-17为“泵串联运行、直接加热炉、带反输”的流程。
（五）中间分输站
中间分输站根据功能不同分为：分输泵站、干线分输计量站、支线分输计量站等。
1．中间分输站典型工艺流程说明
（1）中间分输泵站需设进、出站的超压泄放流程，因此还需设泄压罐油品回注流程；分输加热站根据需要设进站泄压流程，若采用泄压罐，还需设泄压罐油品回注流程。
（2）为保证管道的安全运营，必要时还应设反输流程。
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2．中间分输站工艺流程应具有的功能（1）加热/增压外输；（2）调压、分输；（3）计量、标定；
（4）清管器接收、发送或越站；（5）压力/热力越站；（6）全越站；（7）压力泄放；（8）泄压罐油品回注。
成品油分输站还应设置油品界面检测系统。3．中间分输站典型工艺流程图
中间分输站典型工艺流程图举例：图3-1-18为“中间分输泵站（泵串联运行、清管器收发）典型工艺流程”，图3-1-19为“干线分输计量站典型工艺流程图”，图3-1-20为“支线分输计量站典型工艺流程图”。
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（六）中间输入站
1．中间输入站典型工艺流程说明
中间输入站包括：输入站、输入泵站、输入加热站、干线输入站等。（1）中间输入泵站需设进、出站的超压泄放流程，因此还需设泄压罐油品回注流程；输入加热站根据需要设进站泄压流程，若采用泄压罐，还需设泄压罐油品回注流程。
（2）输入站应设油品切换阀组，其阀门应为快速开启、关闭的阀门，开关的时间不宜超过10s（3）为保证管道的安全运营，必要时还应设反输流程。2．中间输入站工艺流程应具有的功能（1）接收来油进罐；（2）油品切换；（3）加热/增压外输；（4）调压输入；（5）站内循环；（6）压力泄放；（7）泄压罐油品回注。（8）清管器接收、发送或越站。
成品油输入站还应设置油品界面检测系统。3．中间输入站典型工艺流程图
中间输入站典型工艺流程图举例：图3-1-21为“中间输入泵站（泵并联运行）典型工艺流程图”，图3-1-22为“中间输入泵站（泵串联运行）典型工艺流程”。
（七）中间减压站
中间减压站包括：减压站、减压分输站等。1．中间减压站典型工艺流程说明
（1）为保证管道的运行产安全，减压站必须设进站和出站压力泄放系统。（2）减压阀上下游应设置截断阀。减压阀应设两组以上，热备。2．中间减压站工艺流程应具有的功能：（1）减压/加热外输；（2）压力泄放；
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（3）清管器接收、发送；（4）压力泄放；（5）泄压罐油品回注。3．中间减压站典型工艺流程图
中间减压分输站典型工艺流程图举例：3-1-23为“减压站工艺流程图（带分输）”，对于独的减压站，取消分输部分。
（八）中间清管站
中间清管站主要包括：清管站、清管分输站、清管输入站等。1．中间清管站典型工艺流程说明
（1）单独的清管站操作阀门可采用手动阀门，若阀门的口径较大，操作不便，可对操作的阀门可采用电动阀门，阀门可采用临时移动电源。
（2）清管分输站根据需要，设进站的超压泄放流程，可采用泄压罐，也可采用泄入管道下游段，若采用泄压罐，还需设泄压罐油品回注流程。
2．中间清管站工艺流程应具有的功能（1）越站外输；（2）清管器接收、发送。3．中间清管站典型工艺流程图
中间清管站典型工艺流程图举例：图3-1-24为“清管站典型工艺流程图”，图3-1-25为“清管分输站典型工艺流程图”。
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（九）末站
1．输油末站典型工艺流程说明
输油末站根据输送油品的不同，主要分为单一油品末站和多种油末站。根据末站的外输功能不同，输油末站外输应包括：管道转输、油品装火车/汽车、装船等。
（1）对于装船、火车、汽车的流程部分根据规范要求，应在装车栈桥及装车台的规定部分设置便于操作的紧急切断阀。
（2）对于加热输送的输油管道，必要时还应设置反输流程。
（3）在进站压力允许的情况下，流程应做到接收上站来油后，不进油罐，可直接经计量后外输。
（4）输油末站和输油首站一样，油罐区的管线可采用单管或双管。倒罐流程根据需要可设独立的流程，也可不设。
（5）在有油品交接的管道末站，应设管道交接计量流程，流量计的标定应为在线标定，设固定式标准体积管及水标定系统。
（6）对于易凝原油的装船管线应设置为双线，并应具有管线循环功能。2．输油末站工艺流程应具有的功能
根据末站的外输功能不同，输油末站外输应包括：管道转输、油品装火车/汽车、装船等。
（1）清管器接收；（2）接收来油进罐；（3）油品切换；（4）油品转输；（5）站内循环；（6）压力泄放；（7）油品计量交接；（8）流量计标定；（9）混油掺合。
必要时还应设反输流程。成品油末站还应设置油品界面检测系统。
3、输油末站站典型工艺流程图
单一油品末站典型工艺流程举例：图3-1-26为“管输”的流程，图3-1-27为“管输、带反输”的流程，图3-1-28为“装火车”的流程，图3-1-29为“装
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船”的流程。
多种油品末站工艺流程举例：图3-1-30为“管输、混油掺合”的流程，图3-1-31为“装火车、装汽车、混油掺合”的流程，图3-1-32“装船、混油掺合”的流程。
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三、工艺流程图的设计深度要求
输油管道的工艺流程设计在设计前期工作、初步设计与施工图设计阶段中，在满足设计输入文件各项内容要求的情况下，其绘制的深度也不同。设计前期阶段的工艺流程图为原理流程，初步确定主要设备及管径。初步设计阶段的工艺流程为工程性的，设备、管线的规格、数量必须确定。施工图设计阶段的工艺流程图，除主要工艺管线外，尚需绘制辅助系统的流程，设备与管线连接的相互位置应同安装图一致。
长距离输送 篇5
关键词：固体物料,管道输送,压力分段控制,消能板,无扰切换,加速流
0 引言
大红山铁精矿运输管线长为171 km, 为该领域国内最长;由于云贵高原地形特殊, 形成多个大U型起伏, 矿浆扬送高程差为1 520 m, 输送难度为国际上空前;矿浆输送压力达到24.44 MPa, 为国际上最高。因此, 要保证矿浆输送管道安全、平稳、经济、环保地运行, 技术要求十分苛刻[1,2]。
针对上述情况, 笔者提出了一种压力分段控制技术方案, 即:采用消能板实现多级泵站无扰动切换技术, 从而解决由于压力过大引起意外停车的问题;采用消能板组解决由于大U型起伏、高扬程所产生的加速流问题, 减小加速流对管道内壁的磨损。
1 控制系统分析
1.1 多级泵站的切换问题
大红山铁精矿运输管道共有3个泵站。终端阀门站由一套控制系统控制, 主操手在其中一个泵站操作整条171 km管道的所有设备, 其余泵站人员主要监控本站设备的运行情况。由于各泵站相隔太远, 而中间泵站均在崇山峻岭中, 没有无线通信信号可供联络, 通过人工实现3个泵站之间的连打 (泵站与泵站之间管道不断开, 连续输送) 非常困难。而系统的压力变化很大, 在系统运行初期, 经常出现各个泵站的切换故障, 从而引起意外停车。这就要求系统必须实现多级泵站的无扰动切换, 保证3个泵站不间断地工作[3]。
1.2 大U型起伏、高扬程产生加速流的问题
大红山铁精矿运输管道地形复杂, 沿途出现了3个大U型地形, 这对长距离管道输送工艺提出了较高的要求:在全线带浆停车后能否重新再启动?在批量输送时是否会产生加速流?为保证长距离固体物料管道输送安全、稳定、经济, 对流速必须严格控制, 流速过慢会发生淤积、导致堵塞, 流速过快会磨蚀管道。在输送矿浆过程中, 如果产生加速流 (理论可能产生加速流的地点在管道的高点) , 矿浆对管道磨损的影响将会以3倍计。管道的设计磨损为30年, 如果不能有效控制加速流的产生, 那么管道的寿命将不会超过8年[4]。
2 控制系统设计
2.1 多级泵站独立/连打运行模式之间的无扰动切换技术
图1为利用消能板完成多级泵站运行模式之间无扰动切换的示意图。原设计中, 在独立模式运行时, 球阀FV01、FV03开启, FV02关闭。当要切换为连打模式时, 需开启FV02, 但FV03出口为水池或搅拌槽, 与大气相通, 所以开启FV02后使得主泵入口压力为零, 造成主泵入口压力过低, 被保护停车。同样, 在连打模式时, 球阀FV01、FV02开启, FV03关闭。要切换为独立模式时, 需开启FV03, 这时同样会产生主泵入口压力为零而保护停车的情况。因此需在FV03后部增加一套升压装置, 在正常流速时产生800 kPa的升压值, 保障主泵入口压力切换时无变化。
采用消能板, 通过计算消能孔径, 可得消能板两端的压力固定在800 kPa, 使得当球阀FV02状态变化时, 球阀FV02两端的压力差为零, 保证了主泵入口压力的要求, 从而完成运行模式的切换。
2.2 U形管道加速流的消除技术
大红山铁精矿运输管道自2006年1月1日投入生产运行以来, 根据系统运行时设计, 3#压力监测站出口的该段管道的正常磨损 (管道内壁) 应小于0.13 mm/年, 设计使用寿命为30年。管道运行2年以来, 公司工作人员一直对管道使用磨损情况进行检测, 在2008年初检测人员通过检测后发现, 管道内壁磨损最严重的部分已达到0.82 mm, 即每年的磨损达到了约0.41 mm, 是正常磨损值的3倍。根据磨损最严重的情况推算, 4年后该段管道的磨损将达到3.28 mm, 到时管道的厚度将不能满足长距离、高压力的输送要求。造成3#压力监测站出口段管道内壁磨损严重的主要原因是由于在管道设计方案当中没有考虑如何采取措施抑制该段管道所产生的加速流, 使管道磨损严重。如果在输送每批矿浆时都不能有效地控制加速流的产生, 那么预计使用30年的管道将在8年后就面临报废的危险, 这就给管道的安全、经济、高效运行带来极大的安全隐患。
大红山铁精矿运输管道3#压力监测站位于白龙山口, 海拔为2 190 m, 距离终端站约为52 km, 在批量输送浆推水时, 该段管道内流体会产生加速流, 对管道的磨损较为严重。管线主要是通过3个泵站联合控制泵速的方式来控制3#压力监测站加速流的产生。要消除该加速流, 就必须增大该点后段管道的阻力。通过试验证明, 利用消能板组控制加速流的产生能够达到预期效果。
根据安装在海拔高点的压力检测仪表数值的变化, 可判断该段管道是否产生加速流。在终端站的主管段上安装消能板组, 增大3#压力监测站后段管道的阻力, 如图2所示。
根据浆体流变特性得出浆体的粘滞系数与水的粘滞系数, 可得出浆推水时高点多余的能量。当出现加速流时, 开启阀门FV002、FV003, 关闭阀门FV001, 此时由于消能板的作用, 浆体在该位置将受到较大阻力, 在A～B两端将出现压力差, 并且该阻力将从A点反传至3#压力监测站, 从而达到消除加速流的目的。
具体实施内容:在终端站的主管段上并联安装消能板及阀门, 当前端高点 (3#压力监测站) 产生加速流时, 控制终端站阀门的开、关将消能板投入主管道。在浆推水过程中, 当浆头到达3#压力监测站时, 通过安装在该点的压力检测仪表可知是否有加速流产生。当该压力向下变化时, 说明即将产生加速流;当该压力值低于200 kPa时, 开启阀门FV002、FV003, 然后关闭阀门FV001, 此时消能板发生作用, 产生反压, 反推流体使得高点的加速流消除;在浆头通过U形管道低点后, 安装在高点的压力检测仪表开始向上变化, 当该压力值超过2 000 kPa后, 加速流已不存在, 此时开启阀门FV001, 然后关闭阀门FV002、FV003, 切除消能板的作用, 回到正常输送状态。
3 结语
本文介绍的压力分段控制系统已于2008年10月投入运行。2009年10月, 云南昆明钢铁集团总公司检查大红山铁精矿运输管道中3个大U型起伏段, 管壁的磨损均小于0.1 mm/年, 低于管道的设计要求0.13 mm/年;非大U型起伏管道的磨损均小于0.05 mm/年。管道的使用寿命得到了保证。另外, 系统没有出现由于压力变化过大引起的停机重新启动情况。系统的实际运行结果表明了该控制技术的有效性。科技文献查新表明该技术为国内首创, 对同行业具有一定的示范作用。
参考文献
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长距离输送 篇6
目前,针对坐便器排水瞬时流量和排水立管的通水能力已有一些研究,张哲等[4]的研究确定了坐便器瞬间流量的测定方式和变化规律,但未对水流进入排水横支管后流量变化进行研究,同时,对于排水横支管水流输送能力的研究也较少。一般而言,影响人类排泄物输送距离的因素主要包括坐便器类型、坐便器冲水量、排水横支管敷设高度、排水横支管管径、排水横支管坡度等。坐便器类型与坐便器生产制造关系很大,不同质量和类型坐便器冲洗能力不同。张磊[2]、冯旭东等[5]研究了上述某些因素对坐便器输送距离的影响,但主要集中在坐便器类型和水量两个方面,对排水横管布置的相关因素研究较少,没有深入探讨污物在排水横支管中的运动形式。本研究探讨了6L虹吸式坐便器下排水横支管的管径与坡度变化对模拟人类污染物输送距离的影响,并根据结果推测污物在排水横支管中的运动方式,为排水横支管的优化布置提供指导。
1 装置与方法
1.1 试验管道系统
试验在国家住宅与居住环境工程中心-万科建研中心高层建筑设备系统研发基地的超高层等比例实验塔底层进行(见图1)。试验装置严格按照《卫生陶瓷》GB6952—2005[6]中有关输送能力测定的规定搭建,其中高度通过可升降式铸铁支架调节,排水管道输送能力测试系统如图2所示。
研究采用6 L虹吸喷射出流式坐便器,每次试验前用电子秤标定坐便器排水量,误差不超过±5%。管道系统采用不同管径(DN100,DN150)的透明PVC排水管道搭建,每根管道采用棉线校直,搭建完成后采用水平尺校平。升降支架以及管道距离标定均使用钢制卷尺。管道搭建校准完成后用钢制管箍固定于支架上(见图3)。
排水横管的敷设坡度通过调节金属支架的高度实现,试验中分别采用0.000,0.005,0.010,0.015,0.017,0.020和]0.023七种坡度。
1.2 模拟排泄物
1.2.1 实心小球
实心小球符合美国ASME-A112.19.2-2008[7]规范要求,材质为尼龙,重量为(2.98±0.1) g/个,直径19mm,密度(833±16) kg/m3。每次试验按照规范规定使用100个此类小球(见图4a)。
1.2.2 胶棉与肠衣
胶棉尺寸为25mm×80mm,材质为PVC,相对密度约为1.05 (见图4b)。人造肠衣模拟物按照《卫生陶瓷》有关规定制作,具体为肠衣内充37mL水,用棉线扎紧并套入10mm×1.8mm的○形圈。肠衣外包医用纱布一层,整体肠衣密度略大于水(见图4c)。
1.2.3 卫生纸团
许多居民都有将卫生纸投入管道中的习惯,因此也需要考虑卫生纸输送距离。将3层每段138mm×104mm的1m长的卫生纸揉搓成团,每团卫生纸团干燥时直径为40～50mm,吸水后直径为45～55mm (见图4d)。
1.3 试验方法
按照《卫生陶瓷》规定,本研究测试平均用水量为6L,给水压力为0.14 MPa。每)次测定前需标定坐便器排水量,待坐便器补水完成后,将100个小球或2条胶棉+4团卫生纸团或4个肠衣+2团卫生纸团投入坐便器滞水区。待模拟污染物在坐便器滞水区完全静止后,马上进行冲洗,用直尺记录输送距离,如果模拟排泄物排出管道外,则用秒表记录所用时间。这里输送距离是指排水完全结束后,模拟污染物在管道中完全静止的条件下,距离坐便器排出口最近一个模拟污染物与坐便器排出口中心的距离。横支管输送距离试验每组至少重复5次,用SPSS 15.0进行数据处理。
2 结果与讨论
2.1 尼龙小球输送能力
这类测试物密度较为接近破碎过的人类排泄物,真实的人类排泄物在坐便器内部的排水通道中很容易断裂破碎,碎片的形状、密度与尼龙小球比较接近。研究发现对于6L虹吸式坐便器,不论是排水横支管管径DN100或DN150,只要坡度大于0.005均可将100个小球排出18 m的管道,但小球的运动速度随坡度变化和管径变化不同,小球运动时间如图5所示。
由小球冲出管道所需的运动时间可以发现:①最慢一个小球随水流流出管道的运动时间随坡度增大急剧下降,但在坡度大于0.015之后变化不大;②最快一个小球随水流流出管道的时间随坡度变化比较平缓,0.005与0.023坡度下运动时间相差近10s;③小球运动时间差随坡度变化逐渐变小,且在坡度大于0.015后趋于稳定,二者仅差10s左右;4最快一个小球冲出管道所需时间随管径基本没有变化,而最慢一个小球冲出管道所需的时间DN150管道较DN100管道平均短3s左右,差别并不明显。
由于小球密度较低,在管道中基本漂浮于水面上随水流运动。小球的绕流阻力较小,其运动速度与水流较为接近。另外,根据经典的坐便器排水瞬时q-t曲线可以判断(见图6),水流自坐便器排出后会形成一定长度的水流段在管道中运动直至排出管外。因此:①最快一个小球基本位于排水流量的Ⅰ区,而最慢一个小球基本位于排水流量的Ⅲ区,大部分小球位于Ⅱ区,坡度在0.015以下时,整个水流段在管道中的距离较长,充满度也较低,水深较低;而坡度大于0.015之后,水流段的长度趋于稳定,充满度也较高,水深随之提高。②不论是前端或是末端的水流流速似乎都存在一个极限,水流段的长度也相应存在一个极限,即坡度提升到0.015以上后再提升坡度对水流流速的作用不大,这也意味着水流可能在经过管道摩擦作用后在管道的中后段匀速运动。
2.2 胶棉卫生纸的输送距离
在虹吸式坐便器中同时投入4团卫生纸和2条胶棉,冲洗后可以发现:①胶棉及卫生纸输送距离随管道坡度的增加呈指数型增加,符合y=Aetx+C指数函数关系,拟合曲线如图7所示;②对于不同管径的管道,不论是卫生纸还是胶棉,DN100的管道输送能力比DN150管道大。不同管径输送距离差距随坡度的增大呈现先增大后减小的趋势,在坡度较小以及较大时,DN150管道和DN100管道的输送能力基本没有区别;③卫生纸是管道输送的不利因素,在DN100的情况下,卫生纸输送距离与胶棉输送距离基本一致,仅仅相差0.1～0.3m左右,而在DN150的情况下,这个距离增大到0.5～1m左右(见图7)。
卫生纸和胶棉的输送距离研究:①增大坡度对提升输送距离作用明显,这可能是由于增大坡度会使水流段距离减小,水深增加;②管径方面,DN150管道的输送能力明显不如DN100管道的输送能力。由2.1节结论可知,管道中水流流速与管径的关系不大,管径增大会使水流充满度减小,推进阻力增大,对输送不利;③对于卫生纸团来说,其密度较轻,在坐便器冲出时一般处于滞水区水面以上,冲出时间较晚且与水流间的滑移摩擦较大,易于接触管底停止运动。
2.3 肠衣卫生纸的输送能力
在虹吸式坐便器中同时投入2团卫生纸和4条肠衣,冲洗后可以发现:1肠衣卫生纸输送能力随坡度的变化与胶棉规律类似,但值得注意的是,同样坡度下肠衣的输送距离较远且随坡度的增长较平缓;②不论何种坡度、管径条件下,卫生纸输送距离区别不大,相差一般不超过1 m,最大不超过2 m;③肠衣试验同样表明较大的排水管管径对模拟排泄物的输送不利,且卫生纸是输送较近的模拟物,DN150的条件下,卫生纸团与肠衣输送能力相差可达3 m以上(见图8)。
上述现象表明:1肠衣表面光滑,与排水管底的摩擦系数较低,运动包含冲击作用、悬浮推进和滑动先后三个方面,在水流较浅时仍能沿管道滑动一段距离,输送距离较远。笔者认为人类排泄物在含水量较低时表面特性与肠衣模拟物较接近,反之与胶棉较接近;②卫生纸团的输送性能差异不大,说明卫生纸团与模拟排泄物所占比例影响不大,卫生纸团输送距离取决于管道性质和自身特性,且是污物滞留排水横支管的不利因素。
总体而言,人类排泄物及卫生纸输送距离随排水管坡度的增加而增加,随排水管径的增加而减小。按照目前现行的《建筑给水排水设计规范》GB50015—2003(2009版)[8],对不同管径塑料管的最小设计坡度和最大设计充满度做出了规定,并规定大便器排水管最小管径不得小于100mm。为了控制管道中的气压平衡,防止水面过高造成气压的极端变化破坏水封,现行规范确定了最大设计充满度以及大便器排水管的最小管径,但较少地考虑了横支管的不同布置方式对污物输送性能的影响。随着节水型坐便器的推广,坐便器的排水流量日趋减少,排水瞬间对气压的作用也相应减少,反而会带来污物输送能力不足的问题。另外,特殊住宅越来越多出现,某些住宅要求排水横支管长度较长,更容易产生滞留问题。因此,本文建议《建筑给水排水设计规范》可根据器具排水量大小规定不同排水量条件下排水横支管中的最小与最大充满度;对于坐便器的排水横支管管径的要求可适当减小,对于排水流量较小的坐便器允许使用DN90甚至更小的排水管以保证污物输送通畅;对于不同长度的排水横支管规定最小设计坡度,排水横支管较短时可适当降低最小设计坡度,反之需提高最小设计坡度。
3 结语
1)增加排水管道坡度可明显提升水流流速,但在坡度大于一定程度时作用不明显;排水管管径增大基本不影响水流流速,大管径水流充满度低。
2)排水横支管的坡度对其输送能力影响很大,污物输送距离随排水横支管坡度的增大呈指数型增加。肠衣模拟物的输送距离较胶棉远,在坡度0.023时已冲出管道外,两种模拟物代表了不同表面特性的人类排泄物。
3)排水管管径的增大不利于污物的输送。排水管径越大水流的充满度越低,水深越浅,污物更容易与管底接触摩擦停止运动。
4)卫生纸团的输送距离较低,更容易滞留在排水横支管中,是排水输送的不利因素。
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