给排水管道距离比较长，有些管道要穿越城镇密集区，有些要跨越山脉和河流，还有的会横跨公路和铁路，因此地形条件比较复杂，对其进行现场勘查就十分有必要。如果不及时勘查地形或者地貌情况，那么对于管道的结构设计就会考虑不全面，对于给排水工程的整体质量也会产生一定的影响。在进行现场勘查时，结构设计人员应当同给排水和概预算等专业设计人员一同参谋，并选择合适的线路，根据当地的实际情况在施工图纸中进行科学设计，还要注意对个别疑难地进行重点勘查和设计。现场踏勘这一工序在市政给排水管道工程结构设计中是必须可少的，而且是非常重要的工序，需要专业设计等人员积极参与，并进行选线工作，踏勘以后提出专业意见以供给排水平面设计参考，从而保证管道结构设计的科学性和规范性。
二、测量和地勘要求
1.勘探点距和钻孔深度。根据要求，勘探点要在管道的中线上布置，而且不能偏离中线太远，最多为3m，间距一般为30-100m，根据不同的地形条件选择不同的间距，对于地形复杂而且变化较大的地段，间距应当小些要密集一些，深度要达到埋设深度以下并在1m以上，遇到河流的话要继续钻，达到河床最大冲刷深度以下2-3m。
2.提供勘探成果要求。提供的勘探成果要求主要有：第一，要认真查明管道埋设深度范围内的地层形成原因、岩石的特征以及厚度；第二，要划分沿线地质单元；第三，要对沿线的滑坡、泥石流、坍塌等地质灾害容易发生的地域范围、发展趋势以及对管道可能造成的影响进行深入调查；第四，要调查岩层的产状和分化破碎程度对管道产生影响的全部断裂带的性质及其分布特点；第五，查明沿线井、泉的分布和水位具体情况；第六，对跨越河流的岸坡稳定性进行调查，并查明河床和两岸地层岩性及洪水可能淹没的范围；第七，要查明沿线的施工条件、水文地质遗迹地下水对混凝土和金属管道的腐蚀程度，并提供专业设计参数和建议；第八，针对开挖坡度和软弱地基处理提供建议；第九，要对地震效应和液化进行评价。
三、管道设计内容
1.结构形式。管道的结构形式主要根据管道的用途，也就是看是用作给水还是排水，是处理污水还是雨水以及工作环境、流量、水文地质情况以及经济指标等经过专业人员分析以后提出相对比较科学的参考意见。一般而言，承压管道大多采用预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、钢管、铸铁管或者现浇钢筋混凝土箱涵；而非承压管大多采用混凝土管、砌体盖板涵、钢筋混凝土管和现浇钢筋混凝土箱涵等。在具体的实施中根据具体情况而定，当污水管道的口径相对比较大时，最好采用现浇钢筋混凝土箱涵，对于过河渠、公路和铁路等特殊地段的非承压管也可采用光管的形式，对于比较大型的工程也会采用盾构造结构形式。
2.结构设计。根据管道的规格、地面载荷、埋置深度和地下水位等情况通过试验来计算管道的刚度和强度，并对其进行复核，并提供管道壁厚、管道等级和结构配筋图。对于特殊要求需要进行加固的管道，可以采用管廊、混凝土或者钢筋混凝土包管等措施来加固。当遇到钢管计算出的壁厚缺乏经济性的问题时可以使用加助的方法进行处理，在具体实施中应当根据具体情况来确定指标。
3.敷设方式。对于管道的敷设方式选择应当根据地面地下障碍物和埋置的深度来确定，一般常用沟埋式的敷设方式，另外还有上埋式、顶管和架空等方式。当使用购买时的敷设方式具有难度时，可以选择顶管和架空等敷设方式。总之，设计结构不同对敷设方式的选择也不同，要根据实际情况进行合理选择。
4.抗浮稳定。在管道敷设时会遇到地下水位比较高或者施工期间连续下雨的情况，因此给排水管道结构设计人员一定要高度重视管道的抗浮稳定，根据专业计算采取相应的措施来抗浮，从而保证管道工程的质量。
5.抗震设计。在进行市政给排水管道工程结构设计时尤其要重视对抗震的设计，要尽量避开对抗震不利的场地和地基，实在无法避免的就应当根据工程的重要性进行综合考虑。为了满足抗震的设计要求，尽量选择抗拉、抗折、延展性好并且强度高的钢管，一般选择钢筋混凝土结构的管道，并做好钢管的防腐蚀措施从而保证管道的质量。
四、管道结构设计中需要考虑的问题的问题
1.管道渗漏问题。市政工程给排水管道设计中应当考虑的问题之一就是管道的渗漏，管道的渗漏可能由多方面的原因造成的，概括来讲，主要有两方面原因：一方面，管道材料自身的问题，为了降低成本而使用一些不合格、砂眼和弯头质量不过关的材料，在使用的过程中由于达不到工程规定的要求，因此很容易造成管道的渗漏；另一方面，施工的组织管理存在缺陷，在施工过程中如果不对监督施工状况进行及时的监督，施工人员就会放松警惕，安全和质量意识就会下降，这样就很容易造成管道接口由于缺乏严格密封导致管道渗漏。针对此，在今后的管道设计和施工中应当根据不同的施工环境来选取不同材料的管道，从而降低管道漏损的概率。在管道材料中经常使用球墨铸铁管和玻璃钢夹纱管，这些材料具有管壁厚、环向刚度大和耐腐蚀等优势，尽管成本比较高，但是使用寿命很长，因此成为优先选择的材料。此外，要加强对施工过程的监督，不断增强施工人员的质量意识，一旦出现问题要及时纠正，从而保证管道的施工质量。
2.管道堵塞问题。市政工程给排水结构设计中应当考虑的问题还有管道的堵塞，管道堵塞也是经常发生的问题。管道一旦堵塞，污水和雨水等将得不到及时的排泄，给人们的日常生活造成很大不便。具体来讲，管道内部很容易进入地面上的垃圾，经过水流的作用以后会在弯头等处汇集，由于清理不及时，这些垃圾就会淤积起来，最终导致管道堵塞。因此针对垃圾堵塞管道的情况，在今后的给排水工程施工过程中，如果不进行安全工作那么可以用麻袋缠缚在管道的接口处，在它的上面盖上木板，这样垃圾就不会进入到管道内。再者如果不慎垃圾进入管道造成堵塞，要及时换管道，还应当对周围地区的管道及时进行检查，从而减少必要的损失；另一方面，还要优化管道的设计，可以适当增大管道的内径，从而减少管道堵塞的发生。
一、现今国内外管道清污技术发展状况及设计要求
针对在管道使用过程中发生的问题，国内外部分研究人员对问题进行了深入的分析，并且得到了部分成果，把他们的研究成果进行综合，按处理的机理进行分类，可以简单分为物理清洗法及化学清洗法。
二、管道机器人的设计要求
在综合考虑国内外管道机器人的发展情况及实际使用状况的基础上，可以得出在进行管道机器人的铣削结构设计时，需要特别注意的有以下几个问题：管道的尺寸需要和机器人的最大直径相贴合；对刀具的设计在性能上要匹配工作环境；铣削装置的驱动能源提供方案要合理；铣削的效果和现有的清污方法对比，其在某些方面应有明显的优势；铣削装置应具有自我保护模式以及良好的人机交互功能。
笔者以现有的设计要求为背景，加上设计任务书要求（一是输灰管道直径限制在φ250～φ300mm范围内；二是机器人的行走速度要根据铣削时的进给速度进行选择与设计），将二者进行结合，通过功能对比及设计优化来实现作业功能件，确定最终方案。笔者以下设计主要通过自由形态设计以及软件辅助模型设计，来完成铣削机构本体的形态。
一是通过对管道的分析，对铣削机构上的各种配置组件进行自由设计，主要涉及的组件有铣削刀具部分、机体承载部分以及电动机部分。二是通过对模型的结构设计，在工程软件Pro/E中进行构建及装配，实现整个机构的三维可视化。
三、输灰管道机器人铣削机构的设计方案
1.铣削刀具设计方案
根据实时工作情况，对管道的除污方法基本可以归为两大类，一是物理法，二是化学法。本设计选择物理除污法，刀具结构采用自行设计。通过对现有的几种物理方法进行简要分析，并确定最终方案及刀具形态设计。
本设计综合人工击振方式以及移动铣削机械式两种方案进行刀具设计。刀具架设在移动机器（管道机器人）上并由电动机带动，使得刀具绕着电动机轴进行旋转。在刀具旋转的过程中，刀具紧贴着管道内壁，并适应内壁的情况，且具有一定的半径变化，以达到能够适应一定范围变化的管道的目的。
按照以上的刀具要求，将铣削刀具设计成多片可分离式组合刀具，选择刀具类似敲击锤的形态，且连接的部位具有一定的滑动槽口，在连接的同时能够相对连接中心具有一定的半径变化。由此联想到铣削刀具安装在电动机轴上，开始使用一块支撑钣金件，在对应的两边分别安装上两个刀具（敲击锤）。如果铣削的污垢层较厚，还需要在钣金上再添加一块钣金，上面再安装上两个刀具，并与第一组安装的刀具成90度的角度偏差。应注意的是第一组刀具切削的直径范围应比第二组安装的刀具切削直径范围大。其他方面可以在钣金件的边缘设置一些折弯叶片，这样可以具有推进机器本体前进的附加作用，减小行走机构的负载。
2.作业电动机设计方案
根据铣削环境，铣削机构的作业电动机由于受到外壳直径的限制，故不能从现有标准电动机中选择。电动机的设计需要满足两方面的要求，一是外壳直径根据实际工作情况，需要限制在直径为φ100mm的范围之内；二是根据电动机作业的情况，其额定功率不能小于1kW。根据情况参照选取无刷直流电动机，生产商为宁波安川大道机电科技有限公司，电动机型号为：36BL.100.550.005。电动机安装在万向调整组件内圈相连接的钢桶内部，并用螺钉进行固定。
3.万向调整组件设计方案
管道在长期使用后，难以避免会出现内壁贴合了一些难以甚至不能去除的东西。管道机器人在用常规设计的铣削头进行作业时，在管道内作业的铣削机构往往会发生打刀故障，甚至机器电动机烧毁，导致机器损毁。针对这些问题，有必要去设计一种具有柔性的铣削头，当铣削部件的刀具运动到此位置时，可以利用自身的柔性避开管道内壁上的贴合物质，从而可以延长刀具的使用寿命，也使得管道机器人的作业过程更加顺利。
为了达到预期效果，这里的结构设计时是根据万向陀螺仪的基本结构加以改进和优化而来的。装置是将陀螺仪的最外圈与机器人铣削机构的整体机架焊接在一起，内圈通过两销轴固定在电动机的外圆柱面，从而使得电动机能够在空间里全自由度旋转。关于控制旋转角度的方法，则可以通过在电动机组件外面包裹的外壳后盖，添加一个口沿，利用拉簧与平衡轮基盘进行连接来保持平衡，使之在一定角度范围之内进行可控转动。
4.定心平衡轮组件设计方案
铣削装置进行作业时，铣削装置一方面需要基本的结构支撑，另一方面由于刀具旋转对管道内壁进行切削而产生出较大的扭力，会使整个管道机器人装置具有向相反方向转动的趋势，所以需要设计一种能够在起到支撑作用的同时也具有一定的平衡扭力作用的轮子或轮组。本方案使用6组轮子，对机器人本体进行设计，能够达到良好的支撑作用，同时每个支撑腿所承受刀具带来的扭力也不至于过大。
在设计时考虑到管道直径也会有所变化，所以在平衡轮组件中使用凸轮机构，使得轮子的半径可以随着管道的变化而变化。
5.控制电路模块设计方案
输灰管道机器人本体形态是自由设计的，除了机械功能部件以外，还配置有电路控制模块部分，并将其分成两块，机器人部分安装在铣削电动机后端处，包裹在钢桶内，外部模块安装在控制端里。应用了控制模块之后，能够让其实现机器操作的可控性，帮助其对自身的环境做出判断以及发出应急反应。比如铣削装置在作业过程中遇到大块异常物体而不能实现铣削时，电路控制模块会启动自我保护，使得铣削刀具以及行走装置都能及时有效停止。
电路模块还配置有外部的显示屏，进行友好的交互，能够让操作者更好地去使用它，对机器人的工作模式进行及时、适当的调节。
四、铣削机构特点简述及配置速度
铣削机构与行走机构在设计时为分离体。这样的设计结构具有很多的优势，首先能够为管道的转弯空间带来很大提升，相较于整体式设计，它的转弯角度扩大到原来的6倍，这意味着它的作业环境会更广；其次在增加了一组支撑轮后，只要具有相应的动力装置，它就能独立在管道中进行作业；最后分离式设计也使得机器本体的动力装置更换方便快捷，在维修上也具有很大的便利。
关键词:市政；给排水管道工程；结构设计
随着社会的发展与经济的进步，城市的工业及人口规模不断扩大，需水量呈现出日益增长的趋势。在供水需求不断增长的趋势下，供水水源不断向外拓展，因此市政给排水管道的输水距离逐渐加长。在这样的形势下，市政给排水管道工程结构设计面临着更严峻的考验。
1工程概况
山西省朔州市神头电厂泉水置换供水管线工程位于朔州市东北约2km处耿庄水库至神头电厂段。属于国家战略引黄北线工程的重要部分，对解决晋西北地区长期的缺水状况有重要的意义。本地区属海河流域桑干河水系桑干河上游，区内属干旱半干旱气候，四季分明，夏季干热，春秋刚多风沙。本工程由万家寨引黄工程北干线耿庄水库取水，经供水管道供水至水厂，再由水厂供水至神头电厂。拟采用PCCP供水管，管直径1.0～1.5m，管线长11.85km
2工程地质条件
为准确反应给排水管道沿线的水文地质情况、地形地貌，必须要具备完整的地形勘探资料与水文地质勘探资料。经地勘单位勘探，主要成果如下:供水管线地处山前倾斜平原区，地形起伏不平，出露地层为第四系上更新统洪冲积低液限粉土、低液限粘土，结构较松散，其中上部低液限粉土厚6～15m，下部低液限粘土厚度大于10m，局部分布人工堆积物，主要为杂填土、建筑和生活垃圾等。供水管线改线段供水管道持力层为为上更新统洪冲积上部低液限粉土，据该层土的物理力学性质指标及标准贯入试验指标等，地基土承载力地质建议值为80～90kPa，临时开挖边坡为1∶0.75～1∶1.0。地基存在的主要工程地质问题为湿陷性土，地基土湿陷厚度为6.0m，湿陷等级为Ⅰ级。建议管基底部增设3∶7灰土垫层，厚0.5～1.0m，以减弱地基土的湿陷性。区内地下水位埋深大于15.0m，对工程无影响。供水管线区地基土对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
3市政给排水管道结构设计的主要内容
3．1管道结构形式
一般来说，由给排水专业来确定管道材料及结构形式，与此同时，也要综合、全面考虑管道的用途、口径、流量、工作环境、覆土深度、敷设方式以及经济指标、水文地质情况等因素。自来水厂的原水及输水管道通常属于承压管，往往会采用以下几种结构:钢、铸铁、玻璃钢、PCCP管、现浇钢筋混凝土箱涵以及PE管等;而污水厂等重力流管道通常属于非承压管道或者压力较小，出于经济性考虑，往往会采用以下几种结构:砌体盖板涵、混凝土、钢筋混凝土以及现浇钢筋混凝土箱涵;在遇到铁路、公路、过河渠等特殊地段或特殊情况的时候，局部地段的管道压力较大时也可以采用钢管形式。本文工程原水主管采用PCCP管，接口形式为承插口。
3．2管道结构设计及基础选型
以管道规格、地面荷载、覆土深度以及试验压力、工作压力、地下水位为主要根据，对管道的刚度、管道的强度进行复核、计算，最终确定管道结构配筋率、管道壁厚。而对于一些必须通过进行加固才能满强度要求、刚度要求的管道来说，可以根据计算结果，选择合理的加固措施，比较常用的加固措施主要包括管廊包管、混凝土包管以及钢筋混凝土包管。本文工程采用北京河山引水管业有限公司朔州分公司设计生产的PCCP标准管，采用美国压力管协会ACPPA为ASNI/AWWAC304编制的专用软件UDP1.6对管道进行结构计算，其中:钢筒厚度:1.5mm;钢丝强度:1570MPa;活荷载:汽－20级重载车;缠丝应力:75%×1570MPa。计算结果如表1所示。因此，为了减少管子覆土规格的种类，加快管子安装进度，保证管子由于覆土而造成的质量隐患，路面下清水管路的DN1200直径PCCP管采用120°基础包角。
3.3管道敷设方式
应综合考虑管道地面障碍物、地下障碍物以及覆土深度等因素合理选择敷设方式。一般情况下，管道敷设方式主要包括架空、顶管以及沟埋这三种，其中沟埋式是最常用的一种管道敷设方式。在利用沟埋式难度较大的情况下，可以选择架空、顶管等方式。管道敷设方式方式不同，管道结构设计也会有所不同。本文工程局部有穿越铁路线障碍处采用大直径混凝土顶管(内径2m，原水管从其中穿过)，由铁路部门单独设计。
3．4抗震设计
在确定管线走向时，应尽量规避不利于抗震的地基、场地，若是必须要经过液化土地基、地震断裂带，则应根据管道的使用条件、重要性进行综合考虑。对于给水管道来说，应当选择延性良好、抗拉强度高以及抗折强度高的钢管，此外还要密切注意进行防腐;对于排水管道来说，应当选择钢筋混凝土形式的管道，并采取构造措施，以尽量避免出现严重的损害。本文工程实例中，区域地震动峰值加速度为0.15g;本区地震动反应谱特征周期为0.4s;工程区地震抗震设防烈度为7度。综上，在进行结构设计时，也要适当加强抗震设计。根据历年管道地震灾害调查，管道地震灾害破坏绝大部分位于管道接口位置，PCCP管承插口具有较好的抗剪和变形能力，抗震性能较好。
3．5构造措施
首先，地基处理。应当将地基处理的平面图、纵断面图、横断面图包含在设计图中，扫描矢量化要进行处理的地段的地勘资料纵断面，并选择合适的参考点，以给排水专业的平面图、纵断面图、横断面图为主要根据，在地质纵断面上放置管道基底轮廓线，然后再划分地质单元，注明桩号、基底高程，并将地下水位以及基底以下、沟槽范围内的土层构造标明。根据桩号划分，确定需要处理的部分，再针对地质情况、厚度，采取相应的处理方法。本文实例工程中，桩号0+000～1+382.05地段、桩号1+382.05～11+850地段以及供水管线改线段的水管道持力层为上更新统洪冲积上部低液限粉土，地基土承载力地质建议值为80～90kPa，临时开挖边坡为1∶0.75～1∶1.0。地基存在的主要工程地质问题为湿陷性。因此，建议管基底部增设3∶7灰土垫层，厚0.5～1.0m，以减弱地基土的湿陷性。其次，支墩与镇墩。对于承插接口的压力管道来说，应当设置水平支墩、垂直支墩。根据试验压力、工作压力、土的参数以及管道转角，计算所需支墩的大小。本工程根据10S505柔性接口给水管道支墩的相关要求进行设计。
3．6预防浮管
管道施工期间多雨或者管道敷设地段的地下水位比较高，在这样的情况下，比较容易出现浮管现象，结构设计人员需要充分考虑到这两点因素，加强对管道抗浮稳定的重视。在进行结构设计，根据管道结构计算结果，采取抗浮措施，以预防出现浮管问题。同时，在混凝土包封管道施工过程中，应该计算混凝土对管道的浮力影响，并采取措施固定管道。
4结语
综上所述，随着经济的发展，城市居民用水、商业用水不断增加，市政给排水管道工程逐渐增多。市政给排水管道工程在建成之后，能否长期有效的充分发挥其应有效益，结构设计是否合理是非常关键的因素，结构设计的质量直接关系到市政给排水管道工程的经济效益，因此，必须加强对管道结构设计的重视。
作者:刘崇武 张云飞 单位:中国市政工程西南设计研究总院有限公司
参考文献:
关键词 管道泵；完全胀型；冲压焊接；水力性能
中图分类号TG453 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0121-02
1 完全胀型成型蜗壳模具的设计
蜗壳模具是生产蜗壳的重要设备之一。不锈钢冲压焊接管道泵及单级离心泵的工艺制造难度很大，至今只有日本EBARA公司、美国ITT公司能够生产。由于水力设计和工艺设计不尽完善，产品涡室的胀型不到位，泵的性能并不好。水力性能上，主要表现为偏工况运行，俗称“大马拉小车”或高比转速低用，电机配置功率大，泵的运行效率低，时有电机超载损坏的情况发生。
图1是日本EBARA公司的3M40-160/4.0不锈钢冲压焊接单级离心泵的性能曲线。设计流量为25m3/h，但最高效率点的流量在40m3/h以上。图2是前期仿制产品CYB65-50-160型不锈钢冲压焊接单级离心泵的性能曲线，流量加大到50m3/h时效率仍不下降，偏工况现象均十分严重。成型工艺上为保证水力性能，要求蜗壳必须360°全断面完全胀型，并且蜗壳出口弯颈要求扩散回收动能。日本产品的蜗壳采用的是半螺旋式的部分断面不完全胀型，弯颈用圆管断面进行过渡。而美国ITT公司3500型不锈钢冲压焊接单级离心泵蜗壳根本不胀型，为一圆筒，出口管为一段直管，所以EBARA和ITT的冲压焊接泵的水力性能均不理想。主要原因是蜗壳的成型工艺十分困难，一种蜗壳需要48套模具，工装夹具费100多万元。最后不得不用较为容易制造、成本也较低的不完全胀型或不胀型替代，但影响了水泵的效率和汽蚀性能。
不均匀、不对称、360°全断面完全胀型是粘性设计的技术特征，但这种技术特征冲压成型非常困难，日本专利是部分断面的不完全胀型。
图3是日本专利产品的成型原理，利用这种对半式、部分断面不完全胀型不仅生产效率低，而且也不能满足粘性流技术特征要求的全断面完全胀型。
图4所示为荷花瓣式的自动分合的组合模具，从上部加力，利用侧向力使模具收拢，由于分成4瓣~8瓣，蜗壳涡线为全断面渐开线凹模，能够准确加工。底部有导杆及底板模，向下继续加力时，导杆下移，上盖板下压，聚氨酯橡胶在上下盖板挤压下侧向变形，使不锈钢钢板紧贴凹模成型，泄压时模瓣中弹簧使模瓣自动分开，胀型的壳体自动弹出，生产效率很高，质量达到要求。
2 管道泵的结构设计
现一般的管道泵普遍存在流部件结构复杂，产品笨重，材料消耗大；泵的水力性能也不够理想，偏工况运行，效率低等问题。经分析认为：低比转速离心泵，流道窄长，粘性产生的水力损失大，效率低。而粘性增大必将引起进、出口流道堵塞，从而偏离设计工况。
图5 泵结构示意图
针对上述问题，本文在传统的管道泵的结构基础上，设计一种蜗壳完全胀型的，能有效提高泵水力性能的高效泵结构，如图5所示。
其特征在于：泵体由呈桶状结构的内、外缸构成，内缸连通进水管，外缸连通出水管，内缸同轴设于外缸内通过在内、外缸底部互相固定连接，内缸开口端低于外缸开口端，内缸开口端向上依次同轴设有导流部件、叶轮、排气部件及安装在外缸开口端的泵后盖。
所述的叶轮为轴向吸入、径向排出的离心叶轮，导流部件为一整体冲压成型的盘状结构，盘底与内缸开口端密封，盘底中心设有与叶轮前端入口对应密封的进水口，叶轮同轴设于盘状的导流部件内，导流部件周壁设有与叶轮的径向排出口对应的导流叶片。
所述的导流部件周壁均匀冲压为多段，各段周壁为沿圆周同一方向径向向外增大的弧形导流叶片，每两相邻导流叶片之间由径向差形成一沿轴向向下的出水孔，盘状的导流部件开口处向外冲压有盘沿。该弧形导流叶片弧线分布与叶轮转动方向对应，提高出水效率。
所述的外缸内壁对应导流部件盘沿设有凸台，盘沿放置于凸台上以支撑导流部件，该凸台与内缸开口端的轴向距离等于导流部件的轴向深度。
3 产品应用情况
该产品在北京科技发展有限公司水处理回收，环保节能应用等方面，广州雅韶泵业有限公司食品行业水处理方面，张家港市东晨物资有限公司高纯度净水系统方面，杭州德士比泵业有限公司水供应系统的技术应用等方面到得到了很好的应用，直接或间接产生了较好的经济效益。
4 结论
1）由于底座、泵体、导流部件与叶轮等全部过流部件都是通过冲压焊接成型的，因而与铸造泵相比，整体结构轻巧，重量大大减轻，节省材料效果明显；水泵运行的可靠性大大提高。铸造泵相比，整体结构轻巧，重量减轻75%，节省材料效果明显；水泵运行的可靠性大大提高，效率提高3%~8%；
2）采用在叶轮径向出口的导流方式，并对导流部件的进行特殊设计等措施，使得传送的液体流动更通畅，水力性能好，效率高。外缸的周壁上及底部分别设置外缸和内缸的排水孔、密封圈、螺钉，可以把内缸的水完全放空；
3）导流部件为一体冲压结构，与现有的冲压泵相比，保证了导流部件具有足够的强度、刚度和精度，安装方便，提高了产品的可靠性，同时也延长了产品的使用寿命；
4）叶轮入口处采用密封环活动密封结构，不仅密封效果好，提高了泵的水力效率；而且降低了制造、安装难度，提高了生产效率；
5）外缸的周壁上及底部分别设置外缸和内缸的排水孔、密封圈、螺钉，可以把内缸的水完全放空。
参考文献
[1]申延鹏，常金唱.三元流技术在循环水泵节能改造中的应用[J].河南化工，2011(6).
关键词：支墩 土压力 地下水
中图分类号： S611 文献标识码： A
受场地条件、工艺要求等因素限制，核电站室外场地管线布置错综复杂，同时支墩会受到场地条件限制，在设计时应具体问题具体分析。水平弯头、堵头以及水平三通对支墩产生水平方向的力；在改变管道标高的上弯或下弯管处，支墩除水平分力外，还有垂直向分力；当有支墩高度范围内有地下水的影响时，还应该考虑地下水的影响。
1、支墩水平受力状态
支墩的水平抗推力，主要由土压力，支墩和地面摩擦力FF组成。
支墩可以近似的看成挡土墙。根据现有的土力学理论，土压力根据挡土墙位移方向和墙后土体的受力状态，分为三种不同的土压力，即静止土压力P0、主动土压力Fa和被动土压力Fp。当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力为静止土压力；当挡土墙向离开土体方向偏移至达到极限平衡状态时，土对墙的压力为主动土压力；当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，土对墙的压力为为被动土压力。土压力和墙身位移的位移关系如图1所示。相同土体的情况下，被动土压力Fp大于主动土压力Fa，而被动土压力所需的位移δp大大超过了δa。
当管道对位移有严格要求时，支墩不允许产生位移，此时位移δ=0，支墩两侧均受到静止土压力P0，大小相等，方向相反。此时，水平抗推力为支墩和地面摩擦力FF。FF与支墩自重以及上部覆盖土的重力G以及支墩和地面的摩擦系数f有关。
当管道的水平力大于摩擦力FF时，支墩将向抗推力侧产生位移δ。在当位移δ为δa时，支墩迎推力侧的土体达到极限平衡状态，产生主动土压力Fa，而支墩抗推力侧位移尚未达到δp；当位移δ为δp时，支墩迎管道侧土体已经被破坏产生滑动面，抗推力侧土体达到极限平衡状态，产生被动土压力Fp。此时水平抗推力最大。
经相关研究，被动土压力的位移δp往往要达到2%~10%H（H为支墩高度）是才能产生被动土压力。当土体达到被动土压力时，位移δ可能已经远远大于管道接头设计允许值，故设计时应对被动土压力Fp乘以一个折减系数来进行折减，折减系数可根据具体情况区取0.4~07。
土压力的计算理论常用的有朗肯土压力理论和库仑土压力理论。朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土单元体的极限平衡条件而得出，假设墙背光滑、直立、填土面水平；库仑土压力理论是以整个滑动体上的力系平衡条件来求解土压力的理论。由于每种理论都有各自的试用条件和局限性，也就没有一种统一且普遍适用的压力计算方法。由于朗肯土压力理论是建立在半无限土体假定的基础上，在有边界条件时不符合这一假定；库仑土压力理论在计算主动土压力时比较接近，对于被动土压力偏差较大，不应用于被动土压力的计算。对于支墩水平力的计算，迎推力面土对支墩产生被动土压力，该侧土体往往设计成竖直面，以保证产生相对最大的被动土压力，符合朗肯土压力假设条件，可以用朗肯土压力理论计算；而管道方向产生主动土压力，此方向截面可以设计成斜面，以节省材料，可采用库仑土压力理论计算。《给排水水工工程管道结构设计规范》给出了主动土压力和被动土压力的简化计算公式，可以在简化计算时采用。
2、支墩垂直方向受力状态
在管线布置过程中，往往需要用上下弯头对管道的标高进行调整。在弯头处，除了产生水平向分力以外，还产生垂直分力N（在本文中N不表示方向）。向上弯弯头产生垂直向下的分力N，N同支墩自重以及上部覆盖土的重力G方向相同；向下弯弯头将产生垂直向上的分力N，N与G方向相反，应该保证G大于N才能保证支墩稳定。
垂直分力向下的上弯弯头的支墩，可以通过扩大基础面积，提高基础承载力等方法解决。垂直分力向上的下弯弯头，当管道直径和压力、弯头角度都比较大时，向上分力N很大，需通过加大支墩本身自重和上部覆土重的方式来满足稳定验算。在实际工程中，下弯弯头一般埋深比较浅，如果按照常规做法，采用矩形实心混凝土支墩的体积较大，浪费材料。可以采用倒梯形或者井形支墩设计，可以充分利用回填土自重，减少混凝土用量。
3、地下水的影响
当有支墩高度范围内有地下水的影响时，还应该考虑地下水的影响。计算垂直向稳定性时，因水的浮力作用，土和支墩有效重度G减小，对结构产生不利影响；计算水平抗力时，地下水面以下的土重度要按照有效重度来计算，主动土压力和被动土压力都将减小，其中被动土压力相对减小更多，摩擦力FF也因重力G减小而减小。因此，当支墩高度范围内有地下水时，应充分考虑地下水的不利影响。
结语
由于管线布置错综复杂，各种管线交错布置，支墩受力状态复杂；同时受到场地条件限制，具体设计时不能不考虑周边管线、构建筑物的影响，增加了设计难度。因此设计时应具体问题具体分析，分析清支墩的受力状态，充分利用现有条件，采用安全合理的安全系数，才能保证支墩的安全性和经济性。
参考文献:
1 陈希哲,叶菁.土力学地基基础 清华大学出版社
2 GB 50332-2002,给水排水工程管道结构设计规范
关键词：化工；设备和管道；绝热；结构设计
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
引言
绝热是保温和保冷的统称。为了防止生产过程中设备和管道向周围环境散发或吸收热量，绝热工程已成为生产和建设过程中不可缺少的一部分。我国已制订绝热工程的各种标准及规定，以便统一和应用。正确的选择绝热结构，直接关系到绝热效果，投资费用，能量耗损，使用年限及外观整洁美观等问题。
1.绝热结构的设计要求
①保证热损失不超过国家规定的允许最大热损失值，热损失取决于保温材料的热导率，热导率越小，保温厚度就越薄。.
②绝热结构应有足够的机械强度，能承受自重及外力的冲击，在受风力、雪载荷、空气温度波动及雨水的影响下不致脱落，以保证结构的完整性。
③要有良好的保护层，使外部的水蒸气、雨水以及潮湿泥土的水分不能进人绝热材料内，否则会使绝热材料的热导率增加，还会使其变软、腐烂、发霉，降低机械强度，破坏绝热结构的完整性，同时也增加了散热损失。
2.绝热结构的种类
化工、医药生产中所用的各类装置，其管道、容器、反应器、塔器、加热炉、泵和鼓风机等的绝热结构组成如下。根据采用保温材料的性质、保温层的结构形式和安装方法不同，保温结构通常有：胶泥涂抹结构、填充结构、包扎结构、复合结构、浇灌式结构、喷涂结构、预制块结构等。
3.绝热结构设计的规定和要求
（1）防锈层设计
对碳钢、铸铁、铁素体合金钢管道和设备，在清除其表面铁锈、油脂及污垢后，保温时应涂1~2道防锈底漆，保冷时应涂两道冷底子油。在使用非腐蚀性绝热材料和大气中不含腐蚀性气体的环境下，常年运行介质温度T0 >120℃时，可不涂防锈底漆（施工期超过一年者例外）。不锈钢、镀锌钢管、有色金属及非金属材料表面，不涂防锈漆。
（2）绝热层设计
绝热层厚度一般按10mm为单位进行分档。硬质绝热材料制品最小厚度为30mm，硬质泡沫塑料最小厚度可为20mm。
①绝热层分层规定
除浇注型和填充型外，绝热层应按下列规定分层。
a.绝热层总厚度大于80mm时，应分层敷设，当内外层采用同种绝热材料时，内外层厚度宜大致相等。
b.当内外层为不同绝热材料时，内外层厚度的比例应保证内外层界面处温度不超过外层材料安全使用温度的0. 9倍（以℃计算）。
c.需要蒸汽吹扫的保冷设备和管道的保冷层，其材料应在高温区及低温区内均能安全使用；在不能承受吹扫介质温度时，应在内层增设保温层，保温层与保冷层的界面温度应低于保冷材料的最高使用温度，在经济合理前提下，超高温和深冷介质管道及设备的绝热，可选用异材复合结构或异材复合制品。
d.采用同层错缝，内外层压缝方式敷设。内外层接缝应错开100~150mm；水平安装的管道和设备，最外层的纵缝拼缝位置应尽量远离垂直中心线上方，纵向单缝的缝口朝下。
e.保冷管道和设备的支座等凸出物，应按上述分层规定进行保冷，其保冷层长度为保冷层厚度的4倍或至垫座底部。
②绝热结构支承件对立式设备，管道和平壁面以及立卧式设备的底面上的绝热结构，应设支承件。支承件应符合下列规定。
a.支承件的支承面宽度应控制在小于绝热层厚度10~20mm以内。
b.支承件的间距立式设备和管道（包括水平夹角大于45°的管道）支承件的间距，保温时，平壁为1. 5~2m；保温圆筒，在高温介质时为2~3m，在中低温介质时为3~5m；保冷时，均不得大于5m。卧式设备应在水平中心线处设支承架，承受背部及兜挂腹部的绝热层。
c.立式圆筒绝热层可用环形钢板、管卡顶焊半环钢板、角铁顶焊钢筋等做成的支承件支承。
d.底部绝热层支承底部封头可用封头与圆柱体相切处附近设置的固定环或设备裙座周边线处焊上的螺母来支承绝热层，对有振动或大直径底部封头，可用在封头底部点阵式布置螺母或带环、销钉来兜贴绝热层。
e.保冷层支承件应选冷桥断面小的结构形式。若管卡式支承环的螺孔端头伸出绝热层外，应把外露处的保冷层加厚，封住外露端头。
f.支承件的位置应避开法兰、配件或阀门，对立管和设备支承件应设在阀门、法兰等的上方，其位置应不影响螺栓的拆卸。
g.不锈钢及有色金属设备、管道上的支承件，应采用抱箍型结构。
h.设备上的焊接型支承件，应在设备制造厂预焊好。
③绝热层用的钩钉和销钉设置保温层用钩钉、销钉，用直径6mm的低碳圆钢制作（软质材料用下限）。硬质材料保温钉的间距为300 ~600mm，保温钉宜根据制品几何尺寸设在缝中，作攀系绝热层的柱桩用。软质材料保温钉的间距不得大于350mm。每平方米面积上钉的个数：侧面不少于6个，底部不少于8个。保冷层不宜使用钩钉结构。对有振动的情况，钩钉应适当加密。
（3）防潮层设计
①保冷设备与管道的保冷层表面，埋地设备或管道的保温表面，以及地沟内敷设的保温管道，其保温层外表面应设防潮层。
②防潮层的材料应符合选材规定，防潮层在环境变化与振动情况下应能保持其结构的完整性和密封性。
③防潮层外不得再设置铁丝钢带等硬质捆扎件，以免刺破防潮层。
（4）保护层设计
绝热结构外层，必须设置保护层。保护层的设计必须切实起到保护绝热层作用，以阻挡环境和外力对绝热材料的影响，延长绝热结构的寿命。保护层应使绝热结构外表整齐、美观。
保护层结构应严密和牢固，在环境变化和振动情况下不渗雨（室内例外）、不裂纹、不散缝、不坠落。
4.结语
化工设备和管道结构的绝热设计涉及到的知识有很多，方方面面的问题需要考虑。如何才能设计出建设成本低、运行起来节约能源的好方法，是我们一直的追求。相信只要我们认真对待，总能设计出既节约成本又运行经济的好办法。由于本人知识的局限，文中难免会有不对的地方，还请读者指正。
参考文献：
[1] 时均，汪家鼎，余国综，陈敏恒主编.化学工程手册.第二版.北京：化学工业出版社，1996.
关键词 电厂三维设计；PDS；PDMS；元件库；数据库
中图分类号TP392 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）71-0170-02
PDS软件是美国INTERGRAPH公司开发的工厂三维设计软件，全称是Intergraph Plant Design System。其采用通用数据库SQL SERVER或者ORACLE作为数据中心；Bentley公司的MicroStation作为图形平台。PDMS软件是英国AVEVA公司开发的工厂三维设计软件，采用其自行开发的图数一体的可视化图形平台和数据库的平台，是AVEVA Plant Design Management System的简称。这两个软件的主要功能是在模拟电厂实时情况的可视化模型中实现管道、设备、桥架、土建、暖通等专业布置设计，输出图纸、漫游、报表等数据格式文件。管道元件数据库是三维管道建模的基础，没有管道元件库，则无法建立管道模型。可以把管道元件数据库看成是一个既记载真实管道元件件的数据属性信息，又模拟真实管道元件的外形尺寸形式的数字化“元件仓库”。
1 PDS与PDMS数据库的基本介绍
1.1 PDS软件的基础数据库结构介绍
1.1.1 综述
PDS软件的管道基础数据库主要包括Piping Materials Class Data（管道材料等级表即201表）、Piping Commodity Data（管道部件数据表即202表）、Temperature and Pressure Service Limits Table (温度压力限定表)、Nominal Piping Diameters Table（通径表）、Thickness Data Tables（壁厚数据表）、Materials Data Table（材料数据表）、Wall Thickness and Branch Reinforcement Equations（壁厚和分支加强校验）、Branch Insertion Tables（分支允许表）、Gasket Separation Table（垫片厚度表）、Fluid Code Table（流体代码表）、Physical Data Library（物理数据库）、Material Description Library（材料描述库）。这些表都是可以用记事本或者写字板程序打开并且编辑的。其之间的联系如上图所示。
这些表库有些是存放到后台数据库中，有些存放在经编译的二进制文件中。像管道材料等级表和管道部件数据表是存放在后台通用数据库中的，其他的存放在经编译的二进制文件中。
1.1.2 管道材料等级表与管道部件数据表
在这些表中，管道材料等级表是一个材料等级分类表，将所有的管道元件根据工程布置设计中管道零部件的选取要求，例如根据工程需要可以按照温度、压力、材料、标准件和非标准件以及布置位置等进行分类，划分为不同的材料等级，汇总成管道材料等级表。在管道材料等级表中的每一行表示一个材料等级，在常规电力管道设计时常用上述方法划分材料等级，例如将：PN4.0，20号钢，GD87标准作为一个材料等级；又如将P=9.81MPa，t=450℃，12Cr1MoV，德国DIN标准则是另外一个材料等级。管道部件数据表则是针对某一个管道材料等级中的每一个管道元件的数据的集合，一个管道材料等级对应着一个管道部件数据表。
可以理解为所有的管道元件都经过一定标准的分类存放在一个“大超市”里，工程师需要根据设计要求选取合适的管道元件进行布置设计，管道材料等级表是一张记录着这个“大超市”一共有多少种类别的管道元件的表单，管道部件数据表是记录着每个类别中的管道元件情况的表单。这样，既把繁多的管道元件数据库进行了有序的梳理又可使工程师在设计过程中的元件选取工作方便、快捷。
1.2 PDMS软件的基础数据库结构介绍
PDMS软件的管道基础数据库主要包括元件库、等级库、特性库。元件库主要存储元件的图形形状、外形数据和描述数据；等级库是按照一定设计要求，例如温度、压力或者设计标准进行分类的组合体，这点与PDS中的等级分类表有些类似；特性库是存储元件的壁厚、重量、材料等特征特性。
在使用PDMS进行常规管道设计时，常常把所有的管道零部件手册上的数据都汇总整理建立到元件库中，作为元件使用。这些元件记录着管道元件本身基础的尺寸数据、描述、形状数据、材料数据以及一些只跟本元件本身相关的备注信息。把元件的一些特性数据，例如管道壁厚，管件重量等一些数据记录到特性库中。在具体工程使用时，再根据工程对零部件分类的规定，将管道元件划分为多个等级，然后在等级下面挂接上元件库中相应的部件和对应的特性库数据。设计工作开始后，设计人员通过等级选取管道元件来关联调用后台的元件库和特性数据库。因此，建立元件库和特性库的工作是工作量最大，也是在工程设计之前先行进行的工作，元件库和特性库的完整与否跟工程使用是否顺利有着直接的关系。
关键词： 自动喷水灭火系统；喷头；管道网络结构；设计
报警阀自动喷水灭火系统已广泛应用于工程建设中，由于技术的发展， 其对火灾的反应愈加迅速， 可靠性得到了很大提高。通过大量的工程实践， 对其应用有了更深入的了解。为保证系统的可靠性， 使整个系统更经济合理， 本文从设计的角度结合部分工程实践对自动喷水灭火系统喷头和管网的设置对整个系统的影响进行分析和探讨。
1 喷头的布置喷头的布置
可根据建筑的实际构造， 灵活多样，但须在满足《自动喷水灭火系统设计规范（ GB50084-2001） 》 （以下简称《喷规》 ）的基础上。而不同方式的喷头布置， 对整个自喷系统的设计流量、管径、供水压力、感观、造价都产生不同的影响。
1. 1 喷头的布置原则
《喷规》第7.1.1 条： 喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置。当喷头附近有障碍物时， 应符合本规范7.2节的规定或增设补偿喷水强度的喷头[ 1 ] 。
以上规定了布置喷头应遵循的原则， 尚应遵循：不出现未被覆盖的或过多的重复覆盖面积；喷头间不互相影响； 满足作用面积内的喷水强度、喷水的均匀性及喷头的适时开放； 满足其它规范对喷头布置的影响， 并应结合实际， 综合考虑。
1.2 喷头的布置形式
喷头最常用的布置形式有正方形、矩形或平行四边形。在实际工程中， 一般多采用正方形或矩形的布置方式。《喷规》7.1.2表中， 按喷水强度的要求， 根据喷头不同布置形式， 对边长、喷头与端墙的最大距离和一只喷头的最大保护面积作出了规定。
由于喷头的布置受其他因素的影响较大， 实际设计中常出现喷头不能按某固定距离来布置。不能简单地把规定值当作间距，不管被保护对象及建筑平面尺寸和构造要求如何，一律采用3.6m （中危险级）或4.4m（轻危险级）间距布置， 结果出现喷头贴梁、贴柱安装， 使该处喷头喷水受阻， 并在梁柱周围形成不被喷水覆盖的空白，对灭火十分不利。或者在不规则建筑平面喷头布置凌乱，配管纵横交错、杂乱无章， 影响建筑美观及喷洒功能的发挥。故须根据工程实际情况， 选定喷水强度、喷头的流量系数、工作压力，按规范规定的喷头间距限值，结合建筑分隔、结构柱网和各种障碍物灵活布置，以期系统安全、实用与经济。
例如办公楼、宾馆等的走廊，成行喷头的布置位置与走廊中线相距甚远， 很不美观；又如地下车库由于硬套3.4m 的间距布置，造成不少喷头不能按结构梁协调设置， 或无法按要求布置在停车位上方；再如大中型商场由于规模、销售物品种类等时常变化，功能划区也经常变动，喷头应结合建筑的开间及布局一块块布置，既能满足规范要求的喷水强度又能灵活适应建筑分隔的变化。
对于不设吊顶的场所，首先要根据所需要的喷水强度考虑喷头间距，与结构专业紧密协商，按不同柱网尺寸情况将次梁布置成十字、双十字、井字、一字、二字或无次梁的形式；将喷头布置在主次梁分格中，提高建筑的使用空间。但在部分位置无法按结构梁格布置喷头时，可局部增设集热板。
1. 3 喷头的间距与系统工作压力的关系
《喷规》第9. 1. 1条给出喷头的流量公式：
式中： q―― 喷头流量（ L /m in） ；
K ―― 喷头流量系数；
P ―― 喷头工作压力（MPa）。
当喷水量确定以后据规范给出的设计喷水强度例如中危险级I级6 L / （ m inm2 ） ， 即可算出一个喷头的保护面积为： F = Q /6。
由上两式可知， 喷头工作压力越大， 喷水量越大， 保护面积越大， 喷水半径亦大， 喷头的布置间距随之加大。因此， 在满足规范喷水强度要求下， 可以根据实际工作压力适当调整喷头布置间距， 既安全又经济。
1. 4 喷头选型
《喷规》第6.1.1 条规定： 闭式系统的喷头， 其公称动作温度宜高于环境最高温度30 ℃ 。某宾馆不管何使用功能均采用公称动作温度为68 ℃ 的喷头， 造成系统投入使用后厨房及其烘房里的喷头均爆裂喷水同时报警， 引起不必要的慌乱， 后将这些场所的喷头改成93 ℃ 温级后才未误动作。另外常见的闷顶或有机玻璃顶， 在炎热的季节， 其顶部温度会很高， 其喷头的温级也宜采用93 ℃ 。不同功能部位应选用不同热敏性能的喷头， 在采暖通风管道、加热器、不保温的蒸汽管道、天窗等部位应采用中高温度的喷头， 以防止因采用68 ℃ 普通喷头而常爆破， 造成不必要的水渍损失。设计中对于开水房、蒸饭间、工业厂房的蒸汽点等特殊部位应特别注意
《喷规》规定了喷头的选型和无吊顶处喷头溅水盘距顶板的安装距离。有的施工队在无吊顶场所安装时， 将直立型和下垂型喷头混装， 使热气流不能尽早接触加热喷头的热敏元件， 显然火灾时喷头将不能正常发挥优势。
1. 5 工程实例
（ 1）类别一， 地下汽车库。地下汽车库喷头布置： 一是要按《喷规》中危险Π级； 二是应设在停车位上方； 三是受结构柱网限制。
图1是某小区IV 类地下汽车库局部图， 车位开间尺寸为8. 1m×5 . 3m， 车行道开间尺寸为8. 1 m ×7. 3m， 按照中危险II级所要求的喷头间距， 与结构专业协商后定为： 车位内布置一字梁， 车行道内布置双十字梁， 管道均贴梁底安装， 喷头均匀按梁格布置并采用直立型； 东侧局部无法按结构梁格布置喷头， 增设集热板， 下设下垂型喷头。即8. 1m 开间布置三排喷头， 喷头间距2. 7m， 满足规范中危险II级正方形3. 4m长方形3. 6m 间距的要求。
图1 Ⅳ类地下汽车库局部平面图计算其系统流量
按《喷规》第9.1.2条： 水力计算选定的最不利点处作用面积宜为矩形， 其长度应平行于配水支管， 其长度不宜小于作用面积平方根的1.2倍。本例系统作用面积160m2， 水力计算长度应不小于15.18m， 图1中虚线段围合区域即为其计算作用面积， 长度为15.19m。按最不利喷头出水5m计算系统设计流量为24.62 L /S。
图2 为某高层地下室汽车库局部图， 开间尺寸为8.1m × 8.1m， 结构在方案阶段定的是十字型的宽扁梁， 梁宽为400mm，见图2左图。为满足规范间距， 要求各有一排喷头位置在宽扁梁下。按规要求， 集热板平面面积不小于0.12m2， 即宽度不小于0.35m， 这样可考虑利用该宽扁梁代替集热板。但梁两侧不能挡烟， 故考虑在梁两侧设置高7～10 cm的围合热气流的铁皮挡板。
施工图时结构方案变动， 次梁宽改为普通梁，同意按水专业要求布置了井字梁， 见图2 右图。即喷头间距为2.65m， 均匀布置在梁格中间， 采用直立型。这是最常用的地下室汽车库喷头布置方法。少量地下室采用无梁楼盖， 喷头布置就较随意了。
图2 某高层地下室汽车库局部平面图
2 管网的布置
管网布置是在喷头布置的基础上进行的， 随意性较大， 其造价约占整个系统造价的50% ～ 60%，系统规模愈大， 这个比值愈高， 因此， 管网的布置直接影响系统的造价。同时管网担负着向喷头送水的作用， 有安全供水的要求。
2. 1 干管布置
采用居中进水（即配水支干管与成组喷头支管居中连接）还是采用边侧进水， 何种方案最经济， 应经管网水力计算比较。
2.2 报警阀的设置
报警阀控制管网和喷头， 是管网重要组成。按《喷规》要求： 一个报警阀组控制的喷头数， 湿式系统不宜超过800只。配水管道的工作压力不应大于1.2MPa； 每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头， 其高程差不宜大于50m； 轻中危险场所各配水管入口压力不宜大于0.40MPa。这几条是进行管网分区和划片的要点。高度100m左右高层自喷系统最大工作压力可能超过1.6MPa， 超过湿式报警阀的最大工作压力要求， 此时则应结合竖向分区情况， 把报警阀往楼层上方移位， 将报警阀出口工作压力控制在1.2MPa内， 利于系统安全运行。
某商贸中心， 有三幢二类高度未超50m的商业单身公寓楼， 设计时28层酒店待后。主体2～ 10层为单身公寓， 裙房1～ 3层为商铺。因面积不大， 喷头不多， 共731个喷头， 地下室喷头已刚够设一组报警阀， 而建筑高度也不高， 故先考虑1～ 10层设置一组报警阀。因后期有28层酒店， 故该报警阀接自自喷泵后减压阀， 阀后压力0. 8MPa。单身公寓仅走道设置喷头， 各层支管管径为DN100和DN 70， 商铺各层支管管径为DN 150。按《喷规》： 减压孔板孔口直径不应小于设置管段直径的30% 。公寓各层孔板均满足要求。而商铺1层配水管处压力为68m，考虑减到30 m， 需减压38 m， 孔板需孔口直径39mm， 小于管段直径的30% ， 不合规范要求。若采用30% 管段直径， 即45mm， 则减压21.5m， 减后压力为46.5m， 又超过规范配水管入口压力不宜大于0.40MPa的要求。这说明该系统采用同一组报警阀是不合理的， 应将商铺和公寓分设报警阀。
该例说明自喷水系统中报警阀应按建筑功能区域设置， 而不应以喷头数目设置。每层应按不同部位划分区域， 各层相同部位由同一报警阀控制， 即竖向控制。笔者认为竖向控制优于水平控制， 在水平控制系统中， 由于各报警阀前所需工作压力不同和同一层喷头距立管位置不同， 易导致喷洒的不均匀性，以致影响灭火效果。因此， 报警阀后控制喷头是分层水平控制还是竖向控制是需按实际情况确定的。
3 结 语
自喷系统的喷头和管网合理布置至关重要， 设计人员首先要熟练掌握有关规范， 并应通过详细水力计算来比较定夺更可行的实施方案， 结合实际情况进行灵活、合理、科学的设计， 保证整个系统的正常运行。
参考文献
购物车(0)
