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压力管道巡检维护真题4_百度文库
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压力管道巡检维护真题4
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你可能喜欢浅谈供热管道架空支架设计及施工
供热管道在城市供热和工业生产中是非常普遍的。在供热管线中,管道是工程的主体,在管件制造、安装和管理方面比较重视,但供热管道在装置中与主体设备相比显得比较简单,对其重视的程度显然不如对主机和设备的重视程度,因此在设计、安装管理等各个环节都不同程度的存在一些问题。1供热管道架空支架分类及设计管道支架的分类及管道支架所受的纵向水平力管道支架按材料分有钢筋混凝土结构及钢结构;按外形分有T形、∏形、单层、多层、单片、空间等。管架最基本的分类应按管道对变形的适应能力分为:固定支架、活动支架和摇摆支架。其中摇摆支架对管道的变形适应能力最强,因而最为经济。但摇摆支架制作较麻烦,半铰性能可靠度不足,且半铰构配件老化后更换困难,在工程中已经较少采用,故本文不再讨论。固定支架在竖向、纵向(沿管道轴向)及横向(沿管道径向)均限制管道的位移,以保证管道系统的稳定。其所受的纵向水平力通常由3部分组成:区段活动支架对管道作用反力的合力;伸缩节的反力;管道的不...&
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供热架空管道设计中,目前活动支架多采用刚性生根滑动支架和刚性生根滚动支架。这两种支架由于受管道的轴向水平推力大,支架费用较高。笔者在为太原市绝缘材料厂设计厂区供热架空架管道时,活动支架设计为铰接摆动支架,支架部分节约投资20%。经四年多的时间的运行检验,运行安全可靠。下面就铰接摆动支架设计中的受力分析及强度验算方法介绍如下: 一、支架结构简述 铰接摆动支架是将管道滑托与支架上部横梁及支架底座横梁与基础接触面设计成铰接形式。当管道热胀冷缩时,支架可沿管道轴向自由摆动。 上铰接点构造同普通滑动支架一样,滑托长度根据各管道伸缩不一的差确定。下铰接点构造是在砼基础预埋地脚螺栓,将底座横梁上的地脚螺栓孔沿管道轴向做成扁圆形孔,安装时在底座横梁上表面地脚螺栓上装一个橡胶垫。见图一所示: 铰接摆动支架适用于中高支架(H≥2米)。在中高支架架空管道上采用铰接摆动支架,节资效果显著,支架摆动角度小,支架稳定性好。1.供热管道 2.导向扳 3.管道...&
(本文共3页)
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1直埋管道管材的选择根据输送介质的技术要求,供热钢管可分别采用有缝钢管、无缝钢管、双面埋弧螺旋焊接钢管。直埋的热力管道内压一般都很低,由内压引起的应力不足允许值的50%。发生直接爆破破坏的可能性非常小,破坏的最大可能是由温度应力引起的塑性疲劳破坏。因此,在选择管材时,应主要从抗疲劳性能来考虑。这就要求选择塑性比较好、易焊接的材质,一般10#、20#钢较为适宜。轴向温度应力与管壁横截面积的大小无关,增加壁厚并不能降低管壁内的轴向应力。相反,它可能增加对固定墩的推力和过渡段的热伸长量。因此,管壁应尽可能选择较合适的规格厚度。2直埋管道的布置直埋供热管道的布置应符合国家现行标准《城市热力网设计规范》的有关规定。管道布置的合理与否直接影响到管道的敷设方式。热力网的布置应在城市建设规划的指导下,考虑热负荷的分布,热源的位置,与各种地上、地下管线及构筑物、园林绿地的关系等因素,经技术经济比较来确定。3直埋管道的敷设直埋供热管道的敷设方式按照...&
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《架空热力管道支架设计简化计算图册》简介石家庄市热力煤气规划设计院王希杰架空敷设的热力管道,由于它具有经济安全、便于施工和保养等优点,因而广泛用于供热管网之中,是土建设计中经常遇到的问题。架空热力管道支架由于种类多、支架高度差别大、支架受力大小相差悬殊,现虽已有《室外热力管道通用图册》问世,但它只适用于一般管径较细(DN≤250)、水平推力较小(f≤17.33KN)的小型支架,对于大管径、大推力的固定支架仍需要重新设计。为解决这一重复设计问题,积我院多年设计经验,我们正在编制《架空热力管道支架简化计算图册》,以相关图的形式,用较少的篇帼去解决大量的计算工作,从根本上解决固定支架难以出通用图的问题。利用本简化计算图册,只要工艺专业提供支架高度、水平推力后,作些简单的辅助计算,无需进行结构力学和钢筋硷结构的计算,即可用查图的方法获得支架和基础的各项相关数据。本图册适用于:1、支架柱长9.5米、衍架高6.7米以下;2、水平推力在600...&
(本文共7页)
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0引言随着国民经济社会的快速发展,城镇化率逐年提升,城市基础设施建设也日趋完善。近年来我国城市供热普及率和发展规模都呈现出不断上升态势。作为供热系统主要设备的供热管道,其好坏会直接影响整个供热质量。在管道的各种故障中所占比例最大的是管道的腐蚀引起的,内腐蚀和外腐蚀通常是同时发生的,且外腐蚀比内腐蚀更严重;常见的阀门和补偿器损坏的主要原因其实也都是腐蚀破坏[1]。因此,做好管道及其附件的防腐蚀工作,对提高供热系统的可靠性和安全性,减少腐蚀性原因造成的供热效果的降低,进而提高供热实际效果,节约资源,减少浪费等具有积极意义。1供热管道腐蚀机理供热管道的腐蚀方式主要有:溶解氧腐蚀、二氧化碳腐蚀以及溶解氧和游离二氧化碳的腐蚀。其中溶解氧腐蚀是最主要的腐蚀方式[2]。溶解氧腐蚀反应过程[3]如下:阳极:Fe→Fe2++2e阴极:O2+2H2O+4e→4OH-Fe2++2OH→Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓...&
(本文共3页)
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0前言在供热管道工程施工过程中,不可避免地存在土建与安装施工的配合问题,为了保证工程质量、进度和控制投资,需要解决好土建与安装的配合。随着我国设计和施工技术不断发展革新,新工艺、新技术的推广应用,施工中的互相协调配合就愈加显得重要。我们应合理优化土建施工与安装施工的配合,减少出现的问题,提高经济效益。1观念、意识上存在的问题及原因对于热电企业管道施工来说,无论从形体、造价,还是从工种类型、人员数量、机具设备占用量等方面,土建与安装的比重总是有一定的侧重。往往在我们的施工管理决策层形成一种重安装轻土建的意识,忽视了土建与安装的施工配合问题,同时由于各施工企业土建与安装经营管理权分离,致使土建施工单位与安装施工单位各自为政,无法有效配合施工。2施工过程中存在的问题及原因2.1管道施工过程中存在土建与安装的配合问题施工过程是控制的重点和根源。土建施工主要是管沟的开挖,控制标高、尺寸、位置的偏差。井室的制作施工中存在的问题有:预留孔洞尺...&
(本文共2页)
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供热改造设计的大体流程如下:业主向设计院提出纯凝汽轮机发电机组的供热改造意向后,设计院收集相关资料,必要时去现场勘察,然后根据相关资料开始设计初步方案,经过比较筛选后提出至少两种方案,并估算各方案所需材料费用及工程建设等相关费用,然后编写可行性研究报告,交给业主。经设计院与业主商讨并确定方案后,就可以开始着手施工图设计。笔者所从事专业为热机专业,近几年参与过小至150 MW、大至600 MW的纯凝汽轮机发电机组的供热改造设计,现就供热管道设计中遇到的几个典型问题及处理方法与读者分享和探讨。1管道穿越厂区绿化带时的地下管道及地下结构问题布置主厂房外供热管道时,供热管道经常需要穿越厂区绿化带。这些厂区绿化带,从地面上看比较空旷,但是地面以下往往到处是生活水管、消防水管、雨水管、雨水井、管沟、地下埋管等地下管道,而支撑管道用的土建支墩基础往往需要深入地面以下1 m左右,地下基础相对于管道管径往往要大得多。例如,Ф159 mm的供热蒸汽...&
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京公网安备75号管道安装——热力管道安装
1.热力管道的特点  热力臂道是利用热媒将热能从热源输送到热力用户,即辖送热媒的管道.主要有热水和蒸汽两种热媒。热水传导和对流使自身温度降低而释放热能,蒸汽主要通过凝结放出热量。  热力管道有以下特点.  ①热媒具有较高的温度,对管道材质强度要求较高,中高压或输送干管采用无缝钢管,低压或配热支臂采用焊接钢管。  ②工作状态与非工作状态管内温度变化很大。根据金属热胀冷缩的特点,热力管道易产生应力变形,对管道支架有较特殊的要求,管路中应设置伸缩器,满足其补偿要求。  ③由于金属是热的良导体,热力管道需要解决表面热损失的问题,因而必须进行保温。  ④由于热水中所含的气体要不断地析离出来,积聚在管道的最高处,妨碍热水的循环,增加管道的腐蚀,必须加设排气装置。  ⑤停止使用热水时,膨胀水量会增加管道的压力,有胀裂管道的危险,应设置膨胀管、释压阀或闭式膨胀水箱。  ⑥蒸汽管道内易产生凝结水,增加蒸汽输送阻力,因此,管道应内置一定的坡度并在最低点设泄水装置。  ⑦为了避免热量浪费,常采用循环管路,回收余热。2.热力管道的安装要求2.1 一般要求  热力管道敷设均应有坡度,一般为0.003,不得小于0.002。蒸汽管的坡向应汽水同向坡向疏水装置,若汽水逆向坡度不小于0.005,热水管道的坡向应有利于空气排除。  蒸汽管道最低点应设疏水器,热水管道最高点应设排气阀。  水平管道的变径应采用偏心大小头,热水管道应采用顶平偏心大小头以利于空气排除。蒸汽管道、冷凝水管道应采用底平偏心大小头,以利于排放凝结水。  对于用汽质量要求较高的场所,蒸汽管道的支管应从主管的上部或侧部接出,避免凝结水流入支管。  减压阀安装在水平进户管上,前后应装压力表,低压侧应装安全阀,阀上的排气管应接出室外。减压阀的公称直径应与进气端管径相同,阀后管径比阀前管径大1~2号。  热力管道在安装时应按设计位置设固定支架、活动支架。固定支架受力较大,安装时应牢固,保证管道不能移动。  供热管网的供水管或蒸汽管应敷设在载热介质前进方向的右侧。  热水管道在最低点应装设放水管和泄水阀,放水管直径见表6-26。热水管道在最高点和相对高点应设放气管和放气阀,放气管的直径见表6-26。
表6-26 放水管、放气管直径/mm
热水、凝结水管公称直径
放水管公称直径
放气管公称直径
40  在靠近胀力两侧的活动支架,应向膨胀的反方向偏心安装。  在DN≥125mm水平管道上的阀门两侧,应设专用支架,不得以管道承重。  室外供热管道安装偏差见表6-6。  需热处理的预拉伸管道焊缝,在热处理完毕后,方可拆除预拉伸时所装的临时卡具。2.2 室外供热管道安装要求  室外供热管网是由供热管道、支座、补偿器、阀门、排水、排气及机械设备等组成。室外供热管道的施工中,要按设计和规范的要求,安装好固定支座、活动支座和补偿器。  (1)中、低压管道安装要求  预制管件组合件应具有足够的刚性,不得产生永久变形。管道预制后应考虑运输和安装的方便,并留有调整活口。预制完毕的管段,应将内部清理干净,封闭管口,严防杂物进入。管段预制完毕后应及时编号,并妥善保管。中低压预制管段的组合尺寸偏差不得超过下列要求:  每个方向总长偏差为±5mm;各管件到端头间距偏差为±3mm;角度偏差为±3mm/m;管端长度最大偏差为±10mm;支管与主管的横向偏差为±1.5mm;法兰两相邻的螺栓应跨中安装,与中心线不对称偏差为±1mm;法兰面与管中心垂直偏差,公称直径小于或等于300mm时为1mm,公称直径大于300mm时为2mm。  (2)高压管道安装要求  高压管道安装应符合中、低压管道安装的有关规定。高压管道安装前应将内部清理干净,用白布检查,达到无铁锈、脏物、水分等为合格。密封面及密封垫的粗糙度应符合要求,不得有影响密封性能的划痕、斑点等缺陷,并应涂以机油或自凡士林(有脱脂要求的除外)。管道支、吊架应按设计规定或工作温度的要京加置木块、软金属片、橡胶石棉板、绝热垫木等垫层,并预先将支、吊架涂漆防腐。3.室外供热管道地下敷设  热力管道的敷设形式分为地下敷设和架空敷设两种,地下敷设又可分为地沟敷设和直接埋地敷设两种形式。热力臂道的敷设方式,应根据气象、水文、地质、地形等条件和施工、运行、维修方便等因素确定。居住区的热力管道宜采用地沟敷设和直埋敷设。厂区或街区交通特别繁忙以至管道架空有困难或影响美观时;或在蒸汽供热系统中,凝水是靠高度差自流回收时,适于采用地下敷设。3.1 地沟敷设  地沟敷设适用于地上交通繁忙,维修量不大的干管和支管,或者成排管道数量多的情况,根据管道数量、要求采用通行地沟和不通行地沟。  (1)通行地沟  当管道数目较多(超过6根时),或管道在地沟内任一侧的排列高度(保温层计算在内)大于或等于1.5m时可设通行地沟。通行地沟的截面尺寸大,检修通行方便。在通行地沟内,根据人可以自由通行的要求,人行道净高不应低于1.8m,净宽度不应小于0.7m。除了结构强度要求外,排水和通风也很重要。沟底的纵向坡度一般与管道相同。沟内设自然通风或机械通风设备。沟内空气温度按工人检修条件的要求不应超出40~50℃。沟内管道应有良好的保温。安全方面还要求地沟内设厢明设施,照明电压不高于36,在一定的距离上(最大100m),应设入孔,使运行人员出入方便。在整体浇筑的钢筋混凝土通行地沟内每隔一定长度应有安装孔,如图6-33。  通行地沟土方量大、造价高,所以除了管道数目很多,用不通行地沟会使地沟宽度过大的情况外;只在有防空的需要,或与公路、铁路交叉,不允许在检修时开挖路面的地段,才采用通行地沟。
图6-33 通行地沟&
图6-34 半通行地沟   (2)半通行地沟  当管道的种类和数量不多,且不能开挖路面进行管道的维修时,可采用半通行地沟,如图6-34所示。半通行地沟的断面尺寸依据工人能弯腰走路并进行一般的维修工作的要求而定出,其截面尺寸较通行地沟小,一般净高应大于1400mm,通道净宽为600~700mm,人仅能弯腰行走进行维修工作,里面的照明和通风设施可酌情设置,半通行地沟一般只考虑单侧敷设管道。  有时为了节省造价也采用半通行地沟。  从工作安全考虑,半通行地沟只宜用于低压蒸汽管道和温度低于130℃的热水管道。在决定敷设方案时,应充分调查当时当地的具体条件,征求管理、运行工人的意见。  (3)不通行地沟  当管道种类、数量少,管径较小,平常无维修任务时,可采用不通行地沟,如图6-35所示。这种地沟的截面尺寸可根据管道的布置情况而定,一般只布置单层管道,管道之间的距离应考虑到管道保温层厚度和安装操作净距。
图6-35 不通行地沟   在城市街区及中小型工厂内,广泛采用不通行地沟。地沟断面尺寸仅满足装管施工的需要。  (4)预制钢筋混凝土椭圆拱形地沟  它可以是通行的或不通行的形式,适用在较大管径时。在素土夯实的地面上,现场浇筑钢筋混凝土底板,厚度200mm。打好底板后,便可进行安装管道并保温,量后吊装预制拱形沟壳。椭圆形的钢筋混凝土拱壳厚度250mm。它的椭圆长轴以下是直线段。拱壳脚基用豆石混凝土浇筑,使之与底板紧密嵌接。拱壳之间的接缝用膨胀水泥填塞。这种地沟比普通砖砌矩形地沟施工方便,节省材料,造价不高,防水性较好.  (5)地沟施工  供热管道地沟敷设,即将供热管道敷设在由砖砌或钢筋混凝土构筑物的地沟内。这种敷设方法能够保护管道不受土压力的作用,而且管道不与土壤直接接触,能够防止地下水的侵袭,应用较广泛。地沟敷设有关尺寸要求见表6—27。
表6-27 地沟敷设有关尺寸要求
有关尺寸名称
地沟净高/m
人行通道宽/m
管道保温表面与沟墙净距/m
管道保温表面与沟顶净距/m
管道保温表面与沟底净距/m
管道保温表面与净距/m
半通行地沟
不通行地沟
≥0.2  地沟敷设热力管网施工程序如下:  测量放线→挖槽→地沟施工→排管→对口修口→点焊找直焊接→下管连接→安滑动支架→安阀门等→分段试压→刷防锈漆→保温→总试压→验收→盖盖板→冲洗→试运行→总验收  地沟应能保护管道不受外力和水的侵袭,保护管道的保温结构,并允许管道自由地热胀冷缩。在结构上,不论对哪种地沟,都要求尽量做到严密不滑水。当地面水、地下水或管道不严密处的漏水侵入地沟后,会使管道保温结构破坏,管道遭受腐蚀。一般情况下,要求将沟底设于当地近30年来的最高地下水位以上。此时,对于常用地沟结构,地沟壁内表面应有抹灰,最好是防水砂浆抹灰。地沟盖板应做出0.01~0.02的横向坡度,其上面的覆土层不应少于300mm。盖板之间及盖板与沟壁之间应用水泥砂浆或热沥青封缝,以防地面水渗入。沟底应做不小于0.002的坡度。以使偶尔渗入地沟中的水可以集中在检查井的集水坑内,用泵或自流排入附近下水道。  如果地下水位高于沟底,则必须采取排水、防水,或局部降低地下水位的措施.地沟中常用的防水措施是在地沟外壁敷以防水层,防水层是用沥青粘贴敷层油毛毡并外涂沥青,或者利用防水布构成。局部降低地沟敷设处地下水位的方法,是在地沟底部铺上一层粗糙的砂砾,在高沟底约200~250mm的下边,敷设一根或两根直径为100~150mm的排水管,管上有为数众多的小孔。为了清洗和检查排水管,每隔50~70m需设置一个检查井。  (6)地沟内管道安装  地沟内敷设的供热管道安装,应在地沟土建结构施工结束后进行。在土建施工中,应配合管道施工预留支架孔和预埋金属件。在供热管道施工前,应对地沟结构验收,按设计要求检查地沟的坐标、沟底标高、沟底坡度、地沟截面尺寸和地沟防水等内容,如符合要求,做好验收记录。  地沟内管道安装,应首先安装支座。在滑动支座两侧的管道保温,不能影响支座自由滑动。安装支座时,应按施工图要求画出各支座的位置,正确安装。  管道的大量接口尽可能在沟外地面上焊接,操作方便,易保证焊口的质量。根据施工条件,将管道在地面上连接成一定长度的管段,然后再放入地沟,减少在地沟内的焊接口。管道接口做完后,按规范要求检查、调整管道的安装位置,最后将管道固定在支座上。  地沟内供热管道的安装要求如下。  ①供热管道的热水、蒸汽管,如设计无要求,应敷设在载热介质前进方向的右侧。  ②管道(包括保温层)安装位置,其净距宜符合表6-27的规定。  ③管道对焊时,若接口处缝隙过大,不允许采取强力推拉,使管头密合,以免管道中受应力作用,应另加一段短管,短管长度不应小于管径,最短不得小于100mm。  ④供热管道坡度要求同室内采暖管道坡度要求。  ⑤供热管道中心线水平方向允许偏差为20mm;标高允许偏差为±10mm;海米水平管道纵、横弯曲允许偏差:管径小于或等于lOOmm时为o.5mm;管径大于100mm时为1mm;水平管道全长(25m以上)纵、横向弯曲允许偏差:管径小于或等于100mm时不大于13mm;管径大于100mm时为25mm。  ⑧每段蒸汽管道的最低位置应安装疏水器。  ⑦每段热水管道在最高点安装排气装置,在最低点安装放水装置。3.2 直埋敷设  直埋敷设见图6-36,适用于土壤腐蚀性小,地下水位低,土壤具有良好的渗水性,不受腐蚀性液体浸入的地区。该方式具有造价低、施工方便等优点。但保温层的防腐防水是关健的技术问题。近年来采用聚氨酯泡沫塑料保温层,大大拓宽了直埋敷设的应用空间。  (1)直埋敷设的特点  无沟敷设一般使用在地下水位以上的土层内。它是一种经济和有发展前途的敷设方式。它把保温后的管道直接埋于地下,从而节省了大量建造地沟的材料、工时和空间。尤其是无补偿直埋,由于减少了补偿器数量,取消了中间固定支座与滑动支座,将管道放置在原土地基上,可使工程总投资比地沟敷设时下降20%~50%,施工周期缩短一半以上。
图6-36 直埋敷设横断面示意   由于保温层与土壤直接接触,无沟敷设时,要求保温材料除导热率小之外,还应吸水率低,电阻率高,并具有一定的机械强度。为了防水防腐蚀,保温结构应连续无缝,形成整体。保温的做法按制作工艺分,有现场沟槽填充法,现场浇灌法及工厂预制法几种;按保温结构与管道的结合方式分,有脱开式和紧箍式两类。脱开式是在保温层与臂壁间涂一层低软化点的物质,如低标号沥青、重油等,它受热后熔化,可使管道在保温层内自由伸缩,同时,也可防止保温材料所受的外部压力传至管材。为了保证管道自由伸缩,除此而外,在管道自然转弯处设不通行地沟或用松散保温材料填充,自然转弯便起到补偿的作用。实践证明,脱开式保温常会因空气层内渗入水分而造成管道外表面的腐蚀。因而目前趋向于采用紧箍式做法。  在紧箍式保温下,保温层与管道结成一体。当管道因温度胀缩时,保温层与管道一起伸缩。此时,保温层外表面的土壤摩擦力,能极大地约束管道的位移;在足够长的直管段内,可不设补偿器和固定点;在管道自然转弯处可照例埋土。仅在必要的长度上设固定墩,在需保护的阀门、三通等部位设补偿器和小室。这种做法,管壁内的轴向温度应力极大,但试验研究证明,一般情况下,热媒温度在150℃以内、管径在500mm以下的管道,无论是强度还是纵向稳定均能满足要求,无补偿直埋敷设是可行的。当然,在设计时,仍需进行强度与纵向稳定的验算。  使用沥青珍珠岩预制保温管道时,为了使管道很好地落实在沟槽内的地基上以减少管道的弯曲应力,管下做100mm厚的砂垫层。在管道落地调正后,再铺70mm厚粗砂枕层,以改善其受力情况。  (2)直埋敷设管道安装  地沟敷设管道虽有其管道保温和热补偿问题容易解决等优点,但存在管网工程的投资高、施工周期长的缺点。采用直埋敷设可以克服这一缺点,直埋敷设即将管道直接设于土壤中,由于省去了地沟结构,使得工程造价大大降低。施工时,应注意其固定支座、补偿器和管道安装的其他要求,以保证供热管网的安装质量。  直埋敷设管道安装,首先应测量放线、开挖沟槽,还要注意直埋敷设管道安装的特点,即埋地管道的保温结构与土壤接触,因此,直接承受土压力和向下传递的地面载荷的作用,同时又受地下潮湿气的影响。对直埋管道的保温结构,除了要求其具有较好的保温性能外,还应具有一定的机械强度、防水和防腐蚀的性能。目前,直埋敷设管道的保温材料以聚氨酯硬质泡沫塑料应用最多。直埋敷设管道外壳顶部埋设深度见表6-28。
表6-28 直埋敷设管道外壳顶部埋设深度/m
非车行道下
无补偿直埋敷设
有补偿直埋敷设
0.5  使用简单的起重设备将做好保温壳管道下到沟槽内,相连接的两个管口对正,按设计要求焊接,最后将管道接口处的保温层做好。若设计上有要求,也可在做完水压试验后做此项工作。  在直埋管道验收合格后,进行沟槽回填的工作,应按设计要求分层回填、分层夯实,回填后应使沟槽上土面呈拱形,以免日久因土沉降而造成地面下凹。  聚氨酯硬质泡沫塑料必须满足以下主要技术条件。  密度:60~80kg/m3  热导率:≤0.126kJ/(m·h·℃)  抗拉强度:200kPa  粘接强度:200kPa  直埋管道的管材、壁厚、弹性模量和屈服强度等指标必须符合设计规定;须在环境温度高于5℃的条件下施工,如环境温度不能满足要求,则应对液体加热,使其温度达到20~30℃;调配聚醚混合物时,应随用随调,以防材料失效;管道位置允许偏差及标高允许偏差均为25mm;在保护套管中伸缩的管道,套管不得妨碍管道伸缩且不得损坏保温外部的保护壳。在保温层内部伸缩的管道,套管不得妨碍管道伸缩,且不得损坏管道防腐层。4.室外架空敷设管道安装  架空敷设在工厂区和城市郊区应用广泛。它是将供热管道敷设在地面上的独立支架或带纵梁的桁架以及建筑物的墙壁上。  架空管道一般沿建筑物、构筑物或与其他管道共用支架敷设,避开受污染的位置。跨越公路、铁路时应采用“门”字形高支架敷设。在下列情况下宜采用架空敷设:  ①地下水位高或年降雨量较大,  ②土壤具有较强的腐蚀性;  ③地下管线密集;  ④地形高低起伏变化大或有河沟、岩层、溶洞等特殊障碍。  在寒冷地区,若因管道散热量过大,热媒参数无法满足用户要求,或因管道间歇运行而采取保温防冻措施,造成经济上不合理时,则不适于采用架空敷设。4.1 管道架空敷设  架空敷设所用的支架按其制成材料可分为砖砌、毛石砌、钢筋混凝土预制或现场浇灌、钢结构、木结构等类型。目前,国内使用较多的是钢筋混凝土支架。它坚固耐久,能承受较大的轴向推力,而且节省钢材,造价较低。  管道架空敷设比地下敷设节省土方工程量,不受地下水的影响,维护检查方便,但管道受风吹雨淋和日晒,管道的保温层易损坏。室外架空敷设管道安装多屑空中作业,施工时应制定周密的施工技术和安全措施。室外架空敷设管道尽可能在地面上做接口,将其预制成一定长度的管段,用吊装的方法安放在管道的支架上,以减少在空中做管道的接口。这样既加快了施工进度,又减少了施工的不安全因素。  按照支架的高度不同。可把支架分为下列三种形式。
图6-37 低支架   (1)低支架  见图6-37,在不妨碍交通以及不妨碍厂区、街区扩建的地段,供热管道可采用低支架敷设。此时,最好是沿工厂的围墙或平行于公路、铁路来布线。  低支架上管道保温外壳底部与地面净距为0.5~1m,由于管道安装高度低、受推力在支架处形成的力矩小,所以支架截面尺寸小。常用于厂区或平行于铁路公路的管道敷设。  低支架可节约大量土建材料而且管道维修方便,是一种经济的敷设方式。为了避免地面水、雪的侵袭,管道保温层外壳底部离地面的净距不宜小于0.3m。当遇到障碍,如与公路、铁路等交叉时,可将管道局部升高并敷设在桁架上跨越,同时还可起到补偿器的作用。低支架因轴向推力矩不大,可考虑使用毛石或砖砌结构,以节约投资,方便施工。  (2)中支架  在人行频繁,需要通行大车的地方,可采用中支架敷设。其净高为2.5~4.0m,见图6-38。常用于行人频繁等处的管道敷设。  (3)高支架  见图6-38,高支架上管道保温层外壳底部与地面净距为4~6m,因其支架高、截面尺寸大、耗材料多,故主要用于跨越铁路、公路等处的管道敷设。  支架的形式很多,有独立式支架,也可采用各种形式的组合式支架以加大支架间距。在厂区内,架空管道应尽量利用建筑物的外墙或其他永久性的构筑物,把管道架设在埋于外墙或构筑物上的支架上。这是一种最简便的方法,但在地震活动区,采用独立支架或地沟敷设比较可靠。
图6-38 高、中支架   按照支架承受的载荷分类时,支架分为中间支架和固定支架。中间支架承受管道、管中热媒及保沮材料等的重量以及由于管道发生温度变形伸缩时产生较小的摩擦力水平载荷。固定支架处的管道不允许移动,故固定支架主要承受水平推力及不大的管道等的重力。固定支架所承受的水平推力在管道因温度膨胀收缩时可能达到很大值。因此,固定支架通常做成空间的立体支架形状。  对于中间支架,按照其结构的力学特点,可有三种不同受力性能的支架形式:刚性支架、铰接支架和柔性支架。4.2 架空敷设管道安装  (1)架空管道安装程序  测量放线→挖基坑→支架施工→排管→对口修口→点焊找直焊接→吊装→焊接→分段试压→刷防锈漆→保温→总试压→验收→试运行→总验收  室外架空管道敷设管道安装时,首先应对管道支架的位置及标高进行检查,看其是否符合设计要求,检查支架安装是否牢固,支架顶面预埋钢板是否符合要求。再用经纬仪测出支架上管座的位置,并做出标记.在安装活动支架管座的同时,应根据支架处管道的伸缩量,将管座焊在管道上。  管道就位应采用吊装的方法,根据管道的规格和长度,以及现场实际情况,借助起重设备,吊装管道,将其安装在支架上调整好位置后做管道的最后接口。  (2)架空敷设管道的安装要求  架空敷设管道的安装高度(以管道保温层外表面计算)如设计无要求,应符合下列规定;  人行地区,不应低于2.5m;通行车辆地区,不应低于4.5m;跨越铁路,距顶轨不应小于6m。  架空管道支架允许偏斜值不应超过20mm,每个支架的标高偏差不应超过2mm。  管道焊缝不应设在支架上,应离开支架一段距离,最好设在距支架为两支架距离1/5的位置上,此处弯矩接近于零.  管道空中对口焊接时,应采取措施保证管道不塌腰,当管径大于300mm时,用弧形承拖板在下面拖住接口处,将接口点焊定位,然后去掉承拖板施焊。管径大于300mm时,采用搭接板辅助对口。  架空敷设管道位置允许偏差为20mm,标高允许偏差为±10mm。  为保证管道曼热膨胀后,滑动支架的管座中心线落在支撑板的中心线上,安装时应将管座中心偏向管道受热膨胀的反方向50mm左右。  (3)起吊高度  当管径较大或支架较高时,应用起重机械将管道吊起(图6-39),放在支架上,而后对口、点焊,将位置、标高找好,正式施焊。
图6-39 起重机吊装&
图6-40 起重高度   在选择起重机械时,主要根据构件(如管段、支架、阀门等)重量、外形尺寸、起升高度、施工现场条件(女工作面、道路等)、当地现有起重机的性能等来选择。起重机的起重量应大于或等于所吊最重构件加上索具重量之和。起重高度必须满足安装中最高构件的吊装要求(图6-40),即起重高度H应满足下式要求
H≥h1+h2+h3+h4 (6-2)式中:H—起重机所需最大起重高度;   h1—支架高度或绑扎点至底部的距离;   h2—安装工作间隙;   A3—构件高度,如管道外径、阀门高度等;   h4—索具高度。  在选择起重机械时,除考虑起重量、起重高度外,还需考虑回旋半径(R)使起重机械的起重量、起重高度和回旋半径均满足要求。  管道架空安装时,需注意钢丝绳的绑扎位置,应尽可能使管道不受弯曲或少受弯曲。当已把管道吊在支架上还没有焊接时,应用绳索牢牢地将管道绑在支架上,避免管道从支架上滚落下来。5.管道的支座与支吊架  管道的支座是供热管道中的重要构件。支座的作用是支承管道并限制管道的变形和位移;它承受从管道传来的内压力、外载负荷作用力(重力、摩擦力、风力等)和温度变形的弹性力,并将这些力传到支承结构物或地上去。  供热管道中常用的支座有两种形式,即活动支座和固定支座。5.1 活动支座  活动支座承受供热管道的重量,限制管道上下移动防止弯曲,保证管道的水平与坡度,并且保证管道在发生温度变形时在长度方向能够自由地移动。活动支座分为滑动支座(见图6-41,图6-42,图6-43)、滚动支座(见图6-44)、滚柱支座(见图6-45)及悬吊支架等四种。
图6-41 导向滑动支座1—绝热层;2—管子托架;3—绝热橡
图6-42 混凝土滑动支座1—曲槽板;2—垫板;3—垫片:4—孔
图6-43 弧形板滑动支座
图6-44 滚动支座
图6-45 滚柱支座1—槽板:2—滚柱;3—槽钢支承座:4—管箍  在供热管道上常用的滑动支座有低位槽滑动支座、丁字托滑动支座和孤形板滑动支座。在前两种形式中,管道由支座托住,滑动面低于保温层,保温层不会受到损坏.弧形板滑动支座上的管道,由一弧形板托住,滑动面直接附于管道壁上,因此在安装支座处要去掉保温层,但管道安装位置可以低一些。  滚动及滚柱支座利用了滚子的转动,因此供热管道移动的摩擦力大为减小,这样可以减小支承结构尺寸。但滚动及滚柱支座的结构都较为复杂,一般只用于热媒温度较高和管道较大的室内或架空敷设管道上。采用地下不通行地沟敷设时,禁止使用滚动或滚柱支座。因为滚子和滚柱会很快地锈蚀而不能转动,这样,它反而变成不好的滑动支座了。5.2 固定支座  固定支座能起到分配管道温度变化而引起的伸缩量,分段控制管道热伸缩的作用,保障补偿器均匀工作,从而防止管道因受热伸长而引起变形等事故。  在无沟敷设或某些不通行地沟中,固定支座可做成钢筋混凝土板的形式。将钢筋混凝土板嵌入土壤或地沟壁中,管道借助于焊接在它上面的支撑钢板,刚性地与钢筋混凝土板接合在一起。钢筋棍凝土板和供热管道外表面接触的四周应包裹石棉板,以防止钢筋混凝土板因受热膨胀而产生裂缝,  最常用的固定支座是金属结构的固定支座。采用焊接方法或螺栓连接方法将管道固定在支座上。金属结构的固定支座形式很多,常用的有:夹环固定支座(图6-46)、焊接角钢固定支座(图6-47)、曲面槽固定支座和挡板式固定支座(图6-48)。
图6-46 夹环固定支座1,2—U形管卡;3—角钢限位置块
图6-47 角钢固定支座1,2—固定角钢  夹环固定支座和焊接角钢固定支座常用在管径较小,轴向推力小的室内、外供热管道上,与弧形板活动支座配合使用。曲面槽活动支座的曲面槽板与底部支承板焊接,不使它自由移动,就成为曲面槽固定支座。它能承受的轴向推力通常不超过50kN。固定支座承受的轴向椎力超过50kN时,宜采用挡板式固定支座。5.3 吊架
图6-48 挡板式固定支座   吊架主要用于无法采用各种形式支架的架空管道,主要有单杆吊架、双杆吊架、立管吊架等结构形式,由吊架根部、吊杆及管卡组成,城市管网较少采用。5.4 管道支吊架结构形式的选择及要求  管道支吊架常用Q235钢的型钢或圆钢进行制作。决定支吊架结构形式的主要因素有:管道的强度及总载荷,输送介质的温度、工作压力;管材的线膨胀系数;管道运行后的受力状态;管道安装的实际位置状况。  支吊架的选择,应满足下列要求:满足管道的承重要求,主要为垂直方向的载荷;满足管道位移的控制要求,主要为膨胀或振动产生的移动,满足空间的使用要求,不影响管道的维修;满足成排或多根管道的排列位置要求。5.5 管道支吊架间距的确定  管道支吊架间距应根据管道、附件、保温结构、管内介质的重量对管道造成的应力和应变不超过允许范围进行确定。气体管道应将水压试验时管内水的重量作为介质重量。  水平直管支吊架的最大允许间距:按强度和刚度计算的最小值作为最大允许间距。  ①按强度条件进行计算;
式中:Lmax—支吊架的最大允许间距,m;   q—管道的单位长度计算载荷,N/m;   [σ]—钢材在工作温度下的基本许用应力,MPa;   W—管道截面系数,cm3;   ψ—管道环向焊缝系数,碳素钢和低合金钢ψ=0.9,高铬钢ψ=0.7。  ②按刚度条件进行计算;
式中:q—单位管长计算载荷,N/m;   E—计算温度下钢材的弹性模量,MPa;   i—管道坡度;   J—管道断面惯性矩,cm3。  竖直安装的管段由于只承受少量重力载荷,其支架起固定、避免振动及水平载荷的作用,因此,参照水平直管段的支架间距即可满足要求,只是在立管底部的90°弯头处应充分考虑管道的重力载荷。  施工中根据管道规格的不同常用1.5m、3m、6m三种间距,以满足美观及符合建筑模数的要求。5.6 支吊架制作及安装要求  ①支吊架的形式、材料、加工尺寸及焊接应符合设计要求.  ②支架底板及工作面应平整.  ③支吊架焊缝应进行外观检查,不得有漏焊、欠焊、裂纹、咬肉等缺陷,焊接变形应予矫正。  ④制作合格的支吊架应进行防腐处理。  ⑤支吊架安装时,应考虑相应管道的坡度,并将管道坡度反映到相应的支架上。6.管道热膨胀处理  热力网道的温度变形应充分利用管道的转角管段进行自然补偿。选用补偿器时,宜根据敷设条件采用维修工作量小和价格较低的补偿器。  采用弯管补偿器或轴向波纹管补偿器时,设计应考虑安装时的冷紧。  当一条管道直接敷设于另一条管道上时,应考虑两管道在最不利运行状态下热位移不同的影响,防止上面的管道滑落。6.1 管道热伸长量的计算  热力管道安装后,在使用时由于管内热媒的加热作用会引起钢管的热伸长。  钢管的热伸长量按下式计算:
△L=Lα(t2—t1) (6-5)式中:△L—管道的热伸长量,m;   α—管道的线膨胀系数,钢管的α=1.2×10-5/℃-1;   t2—管壁最高温度,可取热媒最高温度,℃;   t1—管道安装时的温度,℃:   L—计算管段的长度,m。  由上式可以看到,热媒温度越高,热伸长量越大,因此热力管道应设补偿器用以补偿该段管道的热伸长,从而减弱或消除因热膨胀而产生的应力。6.2 管道热胀庄力的计算  (1)热胀内应力  管道的热膨胀如果因两端被固定而受到限制,无法伸长时,管壁就会产生巨大的内应力,内应力应按下式计算:
σ=Eα(t2-t1=Eα△t=Eε (6-6)式中:σ—热胀内应力,MPa;   E—管道的弹性模量,MPa,钢为2.0×105MPa;   △t—管道运行前后的温差,℃;   ε—管道的相对变形量,
  其他符号同式(6-5)。  把E=2.0×105MPa,α=1.2×10-5(1/℃),代入式(6-6)得;  钢管的内应力:α=2.4△t (6-7)  由此可见,钢管产生的热应力只与管道运行前后的温差有关。  (2)热胀推力的计算  由于管道热跋力的存在,对固定管道的支架与其相连的设备,就会产生一定的推力,其计算公式为:
P=σF (6-8)式中:P—热应力对固定点的推力,N;   σ—管道热胀应力,Pa;   F—管道的横截面积,m2。  相应钢管的推力P=2.4×106△tF(N),可见热胀推力得不到释放,对设备或支架将造成破坏。6.3 管道的热补偿  管道热补偿有两种方式:自然补偿和补偿器补偿。当通过自然补偿不能满足要求时,应加设补偿器补偿。常用的补偿器有:方形补偿器、波形补偿器、套管式补偿器、球形补偿器等。  (1)自然补偿  利用热力管道系统的自然转弯所具有的弹性来消除管道因受热介质作用而产生的膨胀伸长量,称为自然补偿。自然补偿器如图6-49所示,是一种最简单、最经济的补偿器。
图6-49 自然补偿器   L形自然补偿器实际上就是一个L形弯管。弯管距两个固定端的长度多数情况下是不相等的,故有长臂和短臂之分,自然补偿器的弯道长臂不应超过20~25m。其短臂H按下式计算:
式中:H—短臂长度,m;   △L—长臂L的热伸长量,mm   D—管道外径,mm。  Z形自然补偿器是一个Z形弯管,可把它看作是两个L形弯管的组合体。其中间臂H愈短,弯曲应力愈大。  (2)方形补偿器  方形补偿器须用优质无缝钢管弯制,最好用一根钢管弯制。尺寸较大时也可以用两根或三报管焊接而成,焊缝应放在伸缩壁上,严禁放在水平臂上。方形补偿器焊接时只能将焊缝放在处(即垂直臂中间),当DN<200mm时,焊缝应与伸缩壁垂直;当DN≥200mm时,伸缩臂与焊缝成45°角。  制作方形补偿器时,要求补偿器应在一个平面内。方形补偿器垂直臂长度偏差及平面歪扭偏差应不超过±10mm。如采用冷弯,其弯曲半径为不小于4倍的臂外径;如采用热弯,其弯曲半径不小于3.5倍的管外径。  方形补偿器安装要求如下。
图6-50 方形补偿器预拉1—冷拉器;2—千斤顶  在固定支架和管道安装完以后,才能安装方形补偿器。安装方形补偿器时应进行预拉(或称为冷紧),预拉量为 。△L为管道的热伸长值,可以用式(6-5)计算。  预拉可采用冷拉器和采用千斤顶(如图6-50)两种方法。带螺栓的冷拉器如图6-51所示。  用冷拉器进行预拉时,将一块厚度等于 的木块或木垫圈夹在冷拉接口间隙中,再在接口两侧的管壁上焊
图6-51 带螺栓的冷拉器1—管道,2—对开卡箍;3—木垫环:4—双头螺栓;5—挡环  接挡环,把冷拉器安装在管道上。拿掉木块或木垫环,而后对称、均匀地拧紧螺母,当管道两端的间隙达到对口要求时,停止拧紧螺母。进行点焊、检查,正式施焊。预拉值允许误差不大于10mm。预拉时,应在两端靠近固定支架处同时、均匀、对称地进行,预拉完成后应填写《方形补偿器或弯管冷拉记录表》。  当方形补偿器水平安装时,垂直臂(外伸臂)应水平,平行臂(水平臂)应与管道坡度相同。  当方形补偿器垂直安装时,不得在弯管上(弯曲部位)开孔安装放风管和排水管。当介质为热水时,应有泄水排气装置。  在方形补偿器两侧的1~2个支架上,应向膨胀的反方向偏心安装。  当两个固定支架之间的管道长度超过表6-29规定的数值时,应按图6-52所示,设导向支架。
表6-29 不设导向支架的固定支架管道长度范围
公称直径DN/mm
管道长度L/m
图6-52 导向支架的设置  (3)波形补偿器  波形补偿器是利用波纹管壁的弹性来吸收管道的热膨胀的,其适用范围为:变形与位移量大而空间位置受到限制的管道;变形与位移量大而工作压力低的大直径管道;由于工艺操作条件或从经济角度考虑要求阻力降和湍流程度尽可能小的管道;需要限制接管载荷的敏感设备进口管道;要求吸收隔离高频机械振动的管道;考虑吸收地震或地基沉陷的管道。  采用波纹管轴向补偿时,管道上应安装防止波纹管失稳的导向支座。  采用铰接波纹管补偿器,且补偿管段较长时宜采取减小管道摩擦力的措施。  波纹补偿器可与管道焊接连接或用法兰连接。  波纹补偿器安装要求如下。安装前,检查波纹补偿器的外部尺寸。管口周长的允许偏差:公称直径大于1000mm时为±6mm;小于或等于1000mm时为±4mm;波顶直径偏差为±5mm。  内套有焊缝的一端,在水平管道上安装时,焊缝应在介质流入端;在垂直管道上安装时应将焊缝置于上部。  波纹补偿器应与管道保持同轴,不得偏斜。  靠近波纹补偿器的两个导向支架的要求如图6-53所示。
图6-53 波纹补偿器导向支架安装间距   应根据安装时的大气温度,确定波纹补偿器的安装长度。  吊装波纹补偿器时,只能用吊环作为吊点,不能把钢丝绳直接绑扎在波纹管上。  波纹补偿器不能作为电焊的引弧部位,焊接时应防止焊渣溅到波纹管内部。  已点焊完的波纹补偿器,必须在24h内焊完。  安装前,应进行预拉伸或预压缩试验,不得有变形不均现象.  (4)套管式补偿器  当敷设热力网管道的场地狭小,且工作压力不大于1.6MPa时,地下敷设和低支架敷设的管道,可采用套管式补偿器。采用套管补偿时,应计算各种安装温度下的补偿器安装长度,并保证管道在可能出现的最高、最低温度下补偿器留有不小于20mm的补偿余量。  导管安装时离开填料的距离△x,可按下式计算:
式中:△max—套管补偿器的最大补偿量,mm;   t1—安装环境温度,℃,   t2—热媒最高温度,℃,   t0—设计安装环境温度,℃。  套管补偿器安装要求如下。  安装前应将补偿器清洗干净,应检查填料情况。石棉绳应在煤焦油中漫过,接头处要有斜度并加润滑油,防脱环与支承环之间应保留10~20 mm的间隙.压盖压入的深度不超过压盖长度的20%~30%。  单向的补偿器外套筒应固定在固定支架附近,双向的补偿器应安在固定支架中间,且外套管应固定.  膨胀管道一侧应设置导向支架,保证管道运行时不偏离中心线,并自由伸缩。  芯管外露长度应大于设计规定的伸缩长度,芯管端部与套管内外壳支撑环之间的距离应大于管道冷收缩量。  套管补偿器与管道保持同轴,不得歪斜。  在靠近套管补偿器两侧,应至少各设一个导向支架。  单向套管补偿器芯管应安装在介质流入端。  套管补偿器的填料晶种、规格应符合设计要求,填料应逐圈装入井压紧,每圈之间的填料接口应成45°斜面,各圈接口应相互错开。芯管外露部分应涂凡士林抽。储运套管补偿器时应直立放置。  (5)球形补偿器安装  球形补偿器安装前应在工作温度下进行试验,应转动灵活,密封良好。  当球形补偿器安装在垂直管道上时,必须把球体露出部分向下安装,以防积存污物。  采用球形补偿器,且补偿管段较长时宜采取减小管道摩擦力的措施.  球形补偿器应存放在干燥、通风的室内,以防锈蚀。7.其他附属器具安装7.1 疏水器的安装  疏水器是蒸汽供热系统中的附属器具,它的作用是迅速排除凝结水,阻止蒸汽的嚣失,不但能够防止管道中水击现象的产生,还能提高系统的热效率.疏水器按压力不同可分为高压和低压两种.常用疏水器按其作用原理可分为机械型、热动力型和恒温型三种类型。  疏水器的安装形式有不带旁通瞥和带旁通管两种。疏水器安装时,应按设计要求或标准图组装,疏水器应与水平凝结水干管相垂直,不得倾斜,以利于排凝水,而且注意安装的方向性。将疏水器用法兰连接或螺纹连接的方法同管道连接,并按要求安装旁通管、冲洗管和其他部件。  疏水器的安装要求如下。  疏水器应安装在便于操作和检修的位置,安装应平整,支架应牢固。连接管路时应有坡度,排水管与凝结水干管(回水)相接时,连接口应在凝结水干管的上方;  管道和设备需设疏水器时,必须做排污短管(座),排污短管(座)应有不小于150mm的存水高度,在存水高度线上部开口接疏水器,排污短管(座)下端应设法兰盖,  应设置必要的法兰和活接头等,以便于拆卸。7.2 减压器安装  减压器的作用是对蒸汽进行节流,以达到减压的目的,来满足不同用户对蒸汽参数的要求。减压器的种类很多,但它们都不是单独设置,而是为了不同需要与其他一些部件组装在一起。一般应有高压表、低压表、高压安全阀、低压安全阀、过滤器、旁通阀以及减压器检修时的控制阀门等。减压器与管道之间采用法兰连接或螺纹连接。  减压器的安装要求是:减压器应安装在便于观察和检修的拖架(或支座)上,安装前拖架(或支座)应平整牢固;减压器应垂直安装,并注意到减压阀的方向性,应使阀体箭头与介质流动方向一致;为减小减压器后面的阻力,减压器后面的管道直径应比减压器的出口公称直径大1~2号。  减压器安装完毕后,应根据使用压力调试并做出调试标志。8.检查并及检查平台  对于半通行地沟、不通行地沟及无沟敷设的管线,应在管道上设有阀门、排水与放气设备或套管式补偿器处设检查井(或称小室);对架空敷设的管道则设检查平台。  检查井的净轮廓尺寸应根据通过其中的管道根数和直径,以及阀门附件的数量和大小来决定。既要考虑维修操作的方便,又不要造成浪费。一般,净高不小于1.7~1.8m,通道宽度不小于0.5m。检查井顶部应设入口及入口扶梯,入口直径不应小于0.6m,底部应设集水坑。  架空敷设的检查平台尺寸,也应按工人操作检修方便的要求去决定。四周要设栏杆及专门的扶梯。  检查井或检查平台的位置及数量应与管道平面定线一起考虑。在保证管道系统运行可靠,检修方便的情况下,尽量减少检查井或检查平台数目。并应注意到避开交通要道和车辆行人较多的地方。
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