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摘要：城市供热系统是一个比较复杂的问题，在敷设的过程中，通过对蒸汽直埋管道布置的原则、管网布置的形式、补偿方式的选择等相关的内容进行具体的设计，并结合管道设计的应力计算与验算及管道保温形式的进行详细的分析，提出相应设计计算的理论基础和具体的设计思路，以期为实际的工作提供指导。
关键词：蒸汽直埋管道；管道布置；补偿方式；保温选择
中图分类号：TU81文献标识码： A 文章编号：
城市供热管道的设计可以分为蒸汽管道和热水管道，其中蒸汽直埋管道的敷设要遵循CJJ104-2005/J456-2005《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》和cjjt81-98《城镇直埋供热管道工程技术规程》等，而且蒸汽管道直埋在设计、施工和验收的过程中要遵循一定的施工、检验、验收标准，管道的厚度、承受的应力要求，也要符合相关的技术规程。
蒸汽直埋管道布置
1、蒸汽直埋管道的布置原则
蒸汽直埋管道的敷设中应该满足道路施工的要求，管道的敷设要能够与城市道路的中心线平行，以保证管道能够承受相应的应力。在具体的设计中，同一条管道要能够符合结构的要求，管道尽量靠近道路的一侧；穿过人口稠密的地区和办公的聚集区，管道要敷设要在能够方便维修的地方；管道敷设的选择应该在土质比较坚硬的地段，尽量避开土质松散的地段、土质容易滑坡的地方，在管道敷设的线路中，尽量沿公路的方向敷设，便于维修。
2、蒸汽直埋管道管网布置形式
（1）枝状蒸汽管网布置。在城市中，热源的主干道向沿线的居民供热，管道的布置呈支状网的形式布置，这种形式结构简单、敷设的费用比较低，方便集中管理。但是当系统的主干道供热出现问题的时候，会影响以后的整体用户的供热，系统的安全性比较差。
（2）环状蒸汽管网的布置。当热源的供热面积范围比较大时，可以在主干线之间的适当位置，将供热管网连接成环状供热系统，当主干网的局部发生供热状况时，用户可以通过其他的部分供热，供热系统的安全性比较高。
二、蒸汽直埋管道敷设的补偿方式的选择
在蒸汽直埋管道敷设供热系统中，由于管道与土壤之间存在比较复杂的设计方式，根据不同的敷设方式，需要不同的补偿方法，具体的补偿方法有无偿式的补偿方法、有偿式的补偿方法和一次性的补偿方法。
1、无补偿直埋管道敷设方式
在这种无补偿直埋管道的设计中，主要利用直埋管道的外层套管和土壤之间的摩擦力来完成的，没有利用其他的辅助成分。由于供热管的弯头具有一定的固定和拉力的作用，能够完成供热管道沿轴向位移地方的过渡段的位移。无补偿直埋管道敷设设计中，考虑到弯头的拉力作用，一般要采用高倍率的半径弯头，完成管道的固定作用，在这种直埋敷设方式中，管道蒸汽的温度应该在95℃以下，以便保护管道系统的安全。
2、有补偿直埋管道敷设方式
在一般情况下，当管道的提供的蒸汽在120℃以上时，如果供热的管道在没有预热的情况下，由于热胀冷缩等原因的存在，这样管道就难以达到自身的平衡状态，这时，就需要对管道进行补偿和安装固定装置，使管道达到平衡状态。在这个设计的过程中，管道的敷设应该按照相应的要求进行设计，并对管道的摩擦力，厚度等相关的热伸长量进行详细的计算分析，便于给土建专业提供相关的设计资料，便于施工。
3、一次性补偿直埋管道敷设方式
当进行管道安装时，首先对管道的直埋进行一次性的预热，这样管道就会有一定的受热膨胀，在这种情况下，对管道进行受热焊接安装，这样可以一次性的补偿管道的损失情况，以减小管道的热压力，由于补偿的方式存在一定的缺陷，这种补偿方式使用的范围比较小。
三、蒸汽直埋管道敷设受力计算及应力验算
蒸汽直埋管道敷设管道的受力计算和应力演算的主要任务是对管道的具体受力与外部的荷载以及管道受热膨胀的计算分析，根据管道受力的热胀冷缩分析管道受力的力矩和应力，通过计算之后确定管道的具体详细的尺寸，并通过采取详细的受力结构分析，確定对管道采取何种补偿方式和适当的保护措施，以便保证管道的合理使用和安全性能。在对供热管道进行分析计算的过程中，应该采用应力分析和作用形成分析管道的不同破坏形式，进而采用不同保护方法。
同时，在对供热管道进行设计计算的过程中，还要对管道钢材的基本应力、管道的厚度、管道的轴向力以及管道的热伸长量进行分析计算，同时对管道的转角管段进行相应的应力验算，保证能够符合管道设计的要求，有效的对管道的受力进行详细计算和验算，在相关的规定中有详细的计算公式和校验的计算方法及主要的计算依据。当在大口径热力管道（≥DN500）的管道敷设的过程中，应该详细的考虑管道的静荷载和有可能受到的径向变形进行分析，在实际的要求计算的过程中，要求大管道的敷设变形量不能大于3%，其具体的计算方法可以按照GB50253输油管道敷设的设计规范的计算公式进行设计和计算。
四、蒸汽直埋敷设管道保温形式的选择
1、复合蒸汽管道保温形式。蒸汽直埋敷设管道在一般的情况下输送的介质温度一般超过120℃，在具体的设计和采用时要采用合适的保温措施，具体的可以采用复合保温结构，它又可以分为塑套钢和钢套钢两种结构。塑套钢结构保温管主要有保温层、润滑层以及高密度聚乙烯等相关的保护层构成，在一般情况下，当低于220℃以下的低温蒸汽输送时，可以采用塑套钢结构保温管管道，尽管这种结构的使用寿命没有钢套钢结构的复合保温管道使用寿命长，但是它的价位比较低，投资比较便宜。钢套钢管道主要由芯管、润滑层、复合保温层(内设铝箔反射层)、钢外护管等相关的结构组成，具有较强的结构耐力，由于采用钢套的形式组成，它的性能比较稳定，使用寿命比塑套钢结构寿命长，这种传输管道一般应用在220℃以上的高温蒸汽传输管道中，由于复合保温蒸汽管道的结构比较稳定，而且管道的外套管为钢管结构，在工作时，出现事故时，能够很好的对泄露问题进行有效的阻止，能够延缓管道的破坏作用，保证安全，减少蒸汽伤人的情况发生。
2、滑(滚)动导向蒸汽管道复合保温形式。这种结构的保温形式主要有工作芯管、滑(滚)动导向支架、无机隔热层、玻璃棉层、润滑油、空气隔热层、钢外护管等相关的结构构成，形成一套比较合适保温防护结构。它一般传输的高温蒸汽管道，在这种情形下，管芯的温度接近水蒸气的温度，钢外护套的温度一般比较低，在40℃左右，由于二者之间的温度差距比较大，也就形成了二者之间的伸缩差距比较大，如果采取固定的钢外套进行设置的话，由于内压力过大，有可能给整个管道带来破坏，采用了滑(滚)动保温结构，就可能有效的减小管道的内应力破坏，可以使管道在滑动的过程中保持稳定，不会破坏管道的保温结构，减少管道保温层的压力，提升了保温层的安全系统，提升管道的使用效率和安全。
五、小结
在整个蒸汽直埋敷设管道的设计中,管道的布置原则、结构形式、保温形式、补偿方式、管道的应力计算与验算的分析是需要管道的设计工作人员仔细考虑的问题，但是在实际的设计过程中还有考虑诸多的问题，例如水力计算、管道附件的安排等相关的内容等进行设计，以便于对系统进行详细的安排。在进行实际设计的过程中，可以借助相关的辅助软件进行设计计算、验算等工作，实现管道设计的信息化管理。
参考文献：
[1]高天.城市集中供热管网的探讨[J].煤气和热力,2010(2).
[2]王刚.关于哈市群力新区供热管网设计的探讨[J].林业科技情报,2011(3).
[3]李建新.高温蒸汽管道直埋的设计与施工.管道技术与设备[J].2009(4).
[4]江亿.我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J].暖通空调,2011(12).
关键词：蒸汽直埋管道；管道布置；补偿方式；保温选择
中图分类号：TU81文献标识码： A 文章编号：
城市供热管道的设计可以分为蒸汽管道和热水管道，其中蒸汽直埋管道的敷设要遵循CJJ104-2005/J456-2005《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》和cjjt81-98《城镇直埋供热管道工程技术规程》等，而且蒸汽管道直埋在设计、施工和验收的过程中要遵循一定的施工、检验、验收标准，管道的厚度、承受的应力要求，也要符合相关的技术规程。
蒸汽直埋管道布置
1、蒸汽直埋管道的布置原则
蒸汽直埋管道的敷设中应该满足道路施工的要求，管道的敷设要能够与城市道路的中心线平行，以保证管道能够承受相应的应力。在具体的设计中，同一条管道要能够符合结构的要求，管道尽量靠近道路的一侧；穿过人口稠密的地区和办公的聚集区，管道要敷设要在能够方便维修的地方；管道敷设的选择应该在土质比较坚硬的地段，尽量避开土质松散的地段、土质容易滑坡的地方，在管道敷设的线路中，尽量沿公路的方向敷设，便于维修。
2、蒸汽直埋管道管网布置形式
（1）枝状蒸汽管网布置。在城市中，热源的主干道向沿线的居民供热，管道的布置呈支状网的形式布置，这种形式结构简单、敷设的费用比较低，方便集中管理。但是当系统的主干道供热出现问题的时候，会影响以后的整体用户的供热，系统的安全性比较差。
（2）环状蒸汽管网的布置。当热源的供热面积范围比较大时，可以在主干线之间的适当位置，将供热管网连接成环状供热系统，当主干网的局部发生供热状况时，用户可以通过其他的部分供热，供热系统的安全性比较高。
二、蒸汽直埋管道敷设的补偿方式的选择
在蒸汽直埋管道敷设供热系统中，由于管道与土壤之间存在比较复杂的设计方式，根据不同的敷设方式，需要不同的补偿方法，具体的补偿方法有无偿式的补偿方法、有偿式的补偿方法和一次性的补偿方法。
1、无补偿直埋管道敷设方式
在这种无补偿直埋管道的设计中，主要利用直埋管道的外层套管和土壤之间的摩擦力来完成的，没有利用其他的辅助成分。由于供热管的弯头具有一定的固定和拉力的作用，能够完成供热管道沿轴向位移地方的过渡段的位移。无补偿直埋管道敷设设计中，考虑到弯头的拉力作用，一般要采用高倍率的半径弯头，完成管道的固定作用，在这种直埋敷设方式中，管道蒸汽的温度应该在95℃以下，以便保护管道系统的安全。
2、有补偿直埋管道敷设方式
在一般情况下，当管道的提供的蒸汽在120℃以上时，如果供热的管道在没有预热的情况下，由于热胀冷缩等原因的存在，这样管道就难以达到自身的平衡状态，这时，就需要对管道进行补偿和安装固定装置，使管道达到平衡状态。在这个设计的过程中，管道的敷设应该按照相应的要求进行设计，并对管道的摩擦力，厚度等相关的热伸长量进行详细的计算分析，便于给土建专业提供相关的设计资料，便于施工。
3、一次性补偿直埋管道敷设方式
当进行管道安装时，首先对管道的直埋进行一次性的预热，这样管道就会有一定的受热膨胀，在这种情况下，对管道进行受热焊接安装，这样可以一次性的补偿管道的损失情况，以减小管道的热压力，由于补偿的方式存在一定的缺陷，这种补偿方式使用的范围比较小。
三、蒸汽直埋管道敷设受力计算及应力验算
蒸汽直埋管道敷设管道的受力计算和应力演算的主要任务是对管道的具体受力与外部的荷载以及管道受热膨胀的计算分析，根据管道受力的热胀冷缩分析管道受力的力矩和应力，通过计算之后确定管道的具体详细的尺寸，并通过采取详细的受力结构分析，確定对管道采取何种补偿方式和适当的保护措施，以便保证管道的合理使用和安全性能。在对供热管道进行分析计算的过程中，应该采用应力分析和作用形成分析管道的不同破坏形式，进而采用不同保护方法。
同时，在对供热管道进行设计计算的过程中，还要对管道钢材的基本应力、管道的厚度、管道的轴向力以及管道的热伸长量进行分析计算，同时对管道的转角管段进行相应的应力验算，保证能够符合管道设计的要求，有效的对管道的受力进行详细计算和验算，在相关的规定中有详细的计算公式和校验的计算方法及主要的计算依据。当在大口径热力管道（≥DN500）的管道敷设的过程中，应该详细的考虑管道的静荷载和有可能受到的径向变形进行分析，在实际的要求计算的过程中，要求大管道的敷设变形量不能大于3%，其具体的计算方法可以按照GB50253输油管道敷设的设计规范的计算公式进行设计和计算。
四、蒸汽直埋敷设管道保温形式的选择
1、复合蒸汽管道保温形式。蒸汽直埋敷设管道在一般的情况下输送的介质温度一般超过120℃，在具体的设计和采用时要采用合适的保温措施，具体的可以采用复合保温结构，它又可以分为塑套钢和钢套钢两种结构。塑套钢结构保温管主要有保温层、润滑层以及高密度聚乙烯等相关的保护层构成，在一般情况下，当低于220℃以下的低温蒸汽输送时，可以采用塑套钢结构保温管管道，尽管这种结构的使用寿命没有钢套钢结构的复合保温管道使用寿命长，但是它的价位比较低，投资比较便宜。钢套钢管道主要由芯管、润滑层、复合保温层(内设铝箔反射层)、钢外护管等相关的结构组成，具有较强的结构耐力，由于采用钢套的形式组成，它的性能比较稳定，使用寿命比塑套钢结构寿命长，这种传输管道一般应用在220℃以上的高温蒸汽传输管道中，由于复合保温蒸汽管道的结构比较稳定，而且管道的外套管为钢管结构，在工作时，出现事故时，能够很好的对泄露问题进行有效的阻止，能够延缓管道的破坏作用，保证安全，减少蒸汽伤人的情况发生。
2、滑(滚)动导向蒸汽管道复合保温形式。这种结构的保温形式主要有工作芯管、滑(滚)动导向支架、无机隔热层、玻璃棉层、润滑油、空气隔热层、钢外护管等相关的结构构成，形成一套比较合适保温防护结构。它一般传输的高温蒸汽管道，在这种情形下，管芯的温度接近水蒸气的温度，钢外护套的温度一般比较低，在40℃左右，由于二者之间的温度差距比较大，也就形成了二者之间的伸缩差距比较大，如果采取固定的钢外套进行设置的话，由于内压力过大，有可能给整个管道带来破坏，采用了滑(滚)动保温结构，就可能有效的减小管道的内应力破坏，可以使管道在滑动的过程中保持稳定，不会破坏管道的保温结构，减少管道保温层的压力，提升了保温层的安全系统，提升管道的使用效率和安全。
五、小结
在整个蒸汽直埋敷设管道的设计中,管道的布置原则、结构形式、保温形式、补偿方式、管道的应力计算与验算的分析是需要管道的设计工作人员仔细考虑的问题，但是在实际的设计过程中还有考虑诸多的问题，例如水力计算、管道附件的安排等相关的内容等进行设计，以便于对系统进行详细的安排。在进行实际设计的过程中，可以借助相关的辅助软件进行设计计算、验算等工作，实现管道设计的信息化管理。
参考文献：
[1]高天.城市集中供热管网的探讨[J].煤气和热力,2010(2).
[2]王刚.关于哈市群力新区供热管网设计的探讨[J].林业科技情报,2011(3).
[3]李建新.高温蒸汽管道直埋的设计与施工.管道技术与设备[J].2009(4).
[4]江亿.我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J].暖通空调,2011(12).