城市热力管道固定支架的设计

建筑技术开发Building Technology Development市政工程Municipal Engineering第48卷第3期2021年2月城市热力管网的科学布局及设计要点董雪峰(辽宁大唐国际葫芦岛热力有限责任公司，辽宁建昌125003)［摘要］现代化城市的发展给人们生活带来了翻天覆地飾变化，随着科技水平的不断进步，热力管网已逐渐成为当前国内城市供暖的主要方式。

主要针对城市热力管网的科学布局及设计要点进行探讨，首先对城市热力管网的基本辐射类型及其应用优势进行了概述，其次介绍了城市热力管网布局设计的基本原则，再次列举了当前城市热力管网布局设计过程中存在的几类问题，最后依据现存的问题给出了城市热力管网布局设计的合理优化措施。

［关键词］城市；热力管网；科学布局；设计要点［中图分类号］TU984［文献标志码］A［文章编号］1001-523X(2021)03-0081-02 Scientific Layout and Design Essentials of Urban Heating Pipe NetworkDong Xue-feng［Abstract］The development of modern cities has brought earth-shaking changes to people's lives.With the continuous advancement of science and technology,heat pipe network has gradually become the main way of heating domestic cities.This article mainly focuses on the scientific layout and design of urban heat pipe network the main points are discussed.First,the basic radiation types and application advantages of the urban heating pipe network are summarized,then the basic principles of the layout design of the urban heating pipe network are introduced,and then several existing in the current urban heating pipe network layout design process are listed.Finally,based on the existing problems,reasonable optimization measures are given for the layout design of urban heating pipe network.［Keywords］city；heat pipe network；scientific layout；design points1城市热力管网布局设计概述1.1城市热力管网的基本敷设类型在城市热力管网的布局设计过程中，应综合考虑该城市的实际供热负荷需求、气候环境条件及城市的具体发展规划等影响因素，并以此为根据进行管网的布设。

158研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2019.10 (上)随着城市规划的要求，城镇供热的直埋管使用越来越多，在各个直埋蒸汽管项目中，设计、监理等项目质量控制单位把注意力主要放在钢管、保温层、补偿器等主要原材料上，经常忽略了工程中的一些结构细节和工艺要求，例如，焊接、支架等。

这里重点分析蒸汽直埋管内固定支架的常见问题，希望引起业内的重视，笔者并提供了一些解决办法。

当前蒸汽直埋管行业的钢套管通常多数使用钢制管道，特别是华南地区。

这种保温管的固定支架通常都是内固定支架，固定结构位于工作管外壁和钢套管内壁之间。

固定支架是直埋蒸汽管道分段热补偿的基准点和受力点，同时，固定支架对三通、支线、阀门等不适合产生热位移的部位进行保护，是整个管道系统稳定性的保障。

内固定支架的首要作用是承受因热补偿产生的推力。

直埋管最常用的补偿方式是轴向波纹补偿器，特别是长距离连续埋地敷设的直埋管。

少部分使用管道自然补偿或由架空管的补偿机构补偿。

无论热力管道是自然补偿还是机械补偿，工作管都需要固定支架作为受力点。

有波纹补偿器的管段，在管线热运行时，固定支架承受的主要作用力有工作管热位移时克服摩擦力时产生的反推力、波纹补偿器的弹力、工作管及保温层的重力介质产生的内压推力。

固定支架设计时，首先要计算其能否承受这里力之和（矢量和）。

但是不能仅以此作为固定支架受力计算的依据。

根据施工经验和理论计算，水压试验时，介质因内压力产生的轴向推力要比正常运行时大得多。

水压试验的目的是检验整个管道系统的强度，管道水压试验时，介质作用于工作管的压强和轴向总受力面积都比管道正常运行时要大。

以某直埋蒸汽管项目DN600管道为例，工作管规格为Φ630×10，钢套管为Φ1120×12，设计压力P=1.5MPa，使用的是外压轴向式波纹补偿器，补偿器的有效面积A=4766CM²，根据管道施工规范，管道水压试验的强度为1.5P.F=1.5PA=1072350N。

热力工程中固定支架的受力情况解析摘要：本文在研究中以热力工程固定支架受力情况为核心，介绍固定支架受力分析，明确不同固定支架的受力情况，列举工程案例，根据受力参数调整热工工程管道的布置方式，提高热力工程的经济性和安全性，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。

关键词：热力工程；水平荷载；受力分析固定支架中的管道和支撑结构不会发生相对位移，应用中可以保护弯头和三通支管不会由于应力过大而造成损坏，可以将热力管道划分成多个补偿段，实现分别补偿，进而保证热力管道的稳定性和安全性，使得补偿器稳定运行，保证热力工程效益的最大化。

对此，在热力工程设计施工中，要优化固定支架布局，对固定支架受力情况进行分析，了解固定支架所受荷载是否超过承受极限值，适当调整固定支架位置，合理使用固定支架，发挥出固定支架的作用，进而提高热力工程的安全性、经济性和合理性。

在这样的环境背景下，探究热力工程中固定支架的受力情况具有非常重要的现实意义。

一、热力工程中固定支架受力分析固定支架受到荷载大小和支架管道受力状态相关，针对直埋供热管道而言，以轴向力为主要受力，具体包括水平荷载、垂直荷载等。

（一）水平荷载水平荷载主要是限制直埋管道朝着固定支架方向进行热伸长，使得固定支架承受管道水平荷载，具体包括管道轴向力、不平衡内压力、土压力、固定支架与回填土的摩擦力；1.管道轴向力根据管道热伸长的具体受限情况，针对锚固段的固定支架而言，管道热伸长被完全限制，其轴向力公式为：，其中，代表锚固段轴向力；代表钢材线膨胀系数；E代表钢材弹性模量；、分别代表管最高温度和安装温度；v是泊桑系数，取值为0.3；代表管道内部环向应力；A代表管道环形管壁的横截面积；代表管道压力；Di代表管道内径；代表钢管公称壁厚。

而针对过渡段固定支架而言，管道热伸长未被完全限制，，其中，其中F代表管道和土壤间的摩擦力；l代表固定支与自由端间距；代表土壤密度；g代表重力加速度；代表摩擦系数；代表管道顶部覆土深度；代表管道保护壳外径。

1、热力管道固定支架的间距:热力管道固定支架的最大允许跨距可按下表执行<地沟或架空敷设>：注：上述形式支架中未规定的及其它形式的支架请按国家相关规执行;热力管道支架及波纹膨胀器为了保证工程质量，规热力管道支架及膨胀器的制作、安装，特对本公司热力管道中常用的管道支架和膨胀器的制作、安装作如下规定:一、滑动导向支架:滑动导向支架用于只允许有轴向位移的场合，其对水平摩擦力无严格限制。

安装参考图如下：1、当管道DN＜100时，钢板A=6mm<厚>; B=8mm<厚>; C:角钢L40X40X5;2、当管道200≥DN≥100时,钢板A=8～10mm<厚>; B=8～10mm<厚>; C:角钢L50X50X6;3、当管道300≥DN＞200时，钢板A=10～12mm<厚>; B=10～12mm<厚>; C:角钢L63X63X84、当管道400≥DN＞300时，钢板A=10～12mm<厚>;B=12～14mm<厚>;C:角钢L63X63X105、H视管道保温厚度定为:50～150mm;6、E视管道膨胀量定为:200～300mm;7、热力管道滑动导向支架安装时，管托中心应向管道膨胀方向相反的方向偏移1/2位移量<与管架中心距>;见附图8、支架采用焊接制作，其中：管托与管道间满焊<注意：管托与管架间不许点焊>级指示9、支架在管道中安装时应严禁在距离支架50mm以的管道上设置焊口。

10、管架制作安装完后，涂二道防锈底漆，二道面漆；二、滑动支架：滑动支架属活动支架中的一种，用于承受管道垂直荷载并允许有水平位移，其对水平摩擦力无严格限制。

1、各材料规格、要求可按照上述滑动导向支架中的规定。

2、其安装参考图与上述滑动导向支架相同，仅没有其中的导向角钢C。

三、固定支架：固定支架用于管道不允许有任何位移的的场合;2、 型式一中的A 、B 、H 的规格参数可按“滑动导向支架”中的规定；L 尺寸按型式二中的规定；3、 型式二中的材料规格按下表规定：4、 采用焊接制作，管托与管架、管托与管道间均满焊;5、管架制作安装完后，涂二道防锈底漆，二道面漆；6、热力管道固定支架的间距:热力管道固定支架的最大允许跨距可按下表执行<地沟或架空敷设>：注：上述形式支架中未规定的及其它形式的支架请按国家相关规执行;四、波纹膨胀器：1、波纹膨胀器的选用：a、波纹膨胀器的强度较弱，补偿能力小，轴向推力大。

管道支架选用及设置管道支架指用于地上架空敷设管道支承的一种结构件，管道支架在任何有管道敷设的地方都会用到，又被称作管道支座、管部等。

管道支架分类1、按荷载分为3个等级：特轻级（Q）、中级、特重级（Z）。

在每一个荷载等级中，包含轴向滑动、双向滑动、导向滑动、双导向滑动四种结构类型。

2、按支架的材料可分为钢结构、钢筋混凝土结构、砖木结构等。

3、按用途可分为活动支架（允许管道在支架上有位移的支架）和固定支架（固定在管道上用的支架）。

固定支架用在不允许管道有轴向位移的地方，常用的几种固定支架如图所示。

活动支架分为滑动支架、导向支架和滚动支架。

管道支架制作要求1.平支架安装高度：4m楼层以下支架离地面 1.5~1.8m,以1.65m为宜。

如超过4m楼层，则按比例均布。

2.管道卡码螺栓处露以2~5个螺距为宜，并应安装平介子，紧固螺母。

3.支架必须先油漆后安装，按规定应2遍防锈漆，外加2遍面漆。

4.支架所有孔必须采用钻孔，不得使用气割开孔。

5.膨胀螺栓的深度应充分考虑到批荡层的厚度。

6.提倡使用共用支架。

对大面积使用的一些支架宜先做样板，以点带面。

7.管道支架的水平度、垂直度以±1m m/m误差为宜。

8.支架底板如采用角钢代替时应采用比主型材大一号角钢并旋转90°安装。

施工要求1、位置正确，埋设应平整牢固；2、固定支架与管道接触应紧密，固定应牢固；3、滑动支架应灵活，滑托与滑槽两侧应留有3~5mm的间隙，纵向移动量应符合设计要求；4、无热伸长管道的吊架、吊杆应垂直安装；5、有热伸长管道的吊架、吊杆应向热膨胀的反方向偏移；6、固定在建筑结构上的支、吊架不得影响结构的安全。

支架间距1.一般管道固定支架间距的确定原则。

（1）管道固定支架是用来承受管道因热胀冷缩时所产生的推力，支架和基础需坚固，以承受推力作用。

（2）固定支架间距的大小直接影响管网的经济性，因此，要求固定支架布置合理，使固定支架允许间距加大以减少管架数量。

一、通用技术要求1.采用波纹管补偿器，本计算按沈阳波纹管制造公司产品编制2.波纹补偿器均采用1.6MPa 二、计算简图三、计算条件1. 弹性力Pd1=刚度（kgf/mm)*轴向补偿量(mm)2. 摩擦力F 摩=摩擦系数*单位管长的重量(kgf/m)*管长(m)3. 盲板力F 盲=管内介质的工作压力（kgf/cm2)*波纹管的有效面积（cm2)4. 蒸汽的摩擦力以水为介质考虑其最大值,保温材料为硅酸铝管壳，容重300-380，取380kg/m 3。

5. 波纹管有效面积A1、A2以沈阳波纹管制造公司的1.6MPa 的WY 型无约束膨胀节为准。

补偿量计算值摩擦系数单位管重摩擦力1摩擦力2盲板力压力P 温度T △L1△L2△L1△L2μq μqL1μqL2A1A2P(A1-0.7A2)mm mm mm MPa ℃℃mmmm mm mmmmkgf/mm kgf kgf kgf/m kgf kgf mm cm 2cm 2kgf kgf k N 101894350.65110-7008.36000.310.30.00.0500.00.00.010********.4151-7008.46000.314.90.00.01000.00.00.010********.4151-70016.92000.320.50.00.01000.00.00.010438 2.5350.4151-700 3.364000.3 3.90.00.000.00.00.00.010545 2.5350.4151-700 3.364000.3 4.60.00.000.00.00.00.010*******.65110-73650.5440608.3650200.310.3111.60.050119.0773.51386.713.6107894350.4151-73668.2560608.3650200.310.3111.60.050119.0476.01089.210.710876 3.5400.65110-73650.54404610.648800.39.3100.20.05084.0546.01133.811.110900000.30.00.00.000.00.00.00.0110322.5300.65110-71825.2020000.3 2.815.00.000.00.015.00.11110000 1.30.00.00.000.00.00.00.01122.30.00.00.00.00.00.00.0轴向推力摩擦力介质参数热 力 管 道 固 定 支 架 轴 向 推 力 计 算 表盲板力管道公称直径弹性力Pd1Pd2刚度K (查表）波纹管有效面积壁厚δ环境温度F基础数据补偿量确认值保温厚度δ固定支架编号管外径L1L2。

热力管网的设计与施工发布时间：2021-07-21T17:24:19.217Z 来源：《城镇建设》2021年3月8期作者：张静弦[导读] 近年来社会经济以及多领域快速发展张静弦南京苏夏设计集团股份有限公司江苏南京 210000摘要：近年来社会经济以及多领域快速发展，广大群众生活水平不断提升，日常生产生活中导致城市热能消耗逐步增加。

多数区域热力管网负荷逐步增大，对热力管网设计与施工提出了更多更高的要求，致使目前热力管网运行调节中面临着诸多问题。

关键词：热力管网；管网设计；管网施工一、热力管网设计与施工中需关注的问题在热力管网施工中主要是选取地下敷设方式为主，大多都通过人口密集、建筑群密集区域，施工中会受到给排水管路、通信设施、天然气管理等要素影响。

在平行敷设、交叉敷设中会导致施工难度扩大，还要注重判定区域气象环境，地形要素等。

在施工中要注重开展道路挖掘施工，施工周期偏长，对周边群众生产生活会产生较大影响，当前要注重做好施工工序组织设计，对设计方案合理处理，降低施工要素对施工活动产生的影响。

在热力管网设计中图纸是重要基础，也是项目建设核心部分，对施工质量影响较大，涉及到结构力学、材料力学、流体力学等知识，当前要提升设计图纸严谨性、科学性，缩短施工工期，控制施工成本。

在热力管网布设中要注重对建筑群体特征、地质环境、环境绿化情况集中分析，做好城市整体规划布局。

在全面提升施工安全性基础上，提高城市美观度。

在施工前要注重防控施工与其他设施产生冲突，做好施工沟通，做好线路管道规划设计，提高工程质量，加快施工建设进度。

做好热网主干线设计，扩大供热管网建设投入。

对管径合理判定，做好热指标设计，满足广大用户各项需求，提升热平衡计算成效。

二、热力管网设计与维护科学化控制当前在供热管网设计中要注重与城市各区域平面布置图进行参照，结合各区域构筑物布设现状、气象资料、地形图等做好热力管网设计优化，这样能有效提升设计成效，优化施工效果。

供热工程中架空管道敷设的设计及施工要点天津市国丰供热有限责任公司摘要：集中供暖工程供热蒸汽管道温度高、压力大，因此施工难度相对较大、施工质量要求高。

而在民用建筑发展速度日益加快下，各种新技术新设备也开始广泛运用于民用建筑之中，其中一种较为常用的系统便是采暖供热系统。

本研究先介绍了目前供热管网优化设计的现状及存在的问题。

接着明确了室外供热管网设计施工的关键节点。

关键词：供热工程；架空管道敷设；施工要点中图分类号：TU995 文献标识码：A引言目前，大多数城市的集中供热都是以热、电联合生产为主要方式，少部分地区则是以锅炉房作为辅助方式，以保证城市的供热需要。

大部分的供热管网都是单一的枝状延伸，这样可以节省成本，但在管网线路上会存在一些问题。

为此，有必要对城市集中供热系统进行合理的规划和优化，以保证城市集中供热系统建设的顺利进行。

1 供热工程架空管网设计要点1.1 室外管网水力平衡设计热网水力平衡问题是热网设计中的一个重要问题，它直接影响到热网的质量。

为了保证管网的水力平衡，设计者要做好以下几个方面的工作。

①水力平衡设计要点。

室外管网主平衡的好坏直接影响到供热质量及用户的供热，所以设计者必须通过分析供热量及能耗来实现管网平衡，从而保证供热质量。

②支路均衡。

设计者应根据用户要求，计算出主管线与支线的失衡比率，并对平衡阀进行合理的控制，消除支线内残余压力，使管网内水力平衡。

③排水放空的设计要点。

设计者在设计过程中，应对泄水阀、检查井等进行合理布置，并安装相应阀门，为以后的水力平衡控制打下基础。

1.2 管网平衡的设计优化在供热系统中，热媒是由封闭的管道输送到各个用户的。

要保证设计的合理，就必须在供热系统中按计工况进行操作，使得每个用户都能得到对应的设计流量，这样才能保证供热系统的正常工作。

在完成网络均衡时，必须根据规范的水力均衡计算，以保证每个回路的流量满足设计的需求；在室外每一回路及建筑物入口的供热给水管线上都装有一个平衡阀门或其它水力均衡部件。

一、关于城市直埋长输热力管道工程设计与施工特别建议我单位作为具有丰富经验的施工单位，对于城市直埋长输热力管道工程在设计、施工及后期维修保养运维方面有着深入的理解和独到的见解。

为了确保工程的顺利进行及后期的高效运维，我们提出以下特别建议：（一）设计方面：1、注重材料选择：建议使用高耐用性、抗腐蚀的材料，如3LPE防腐层等，以提高管道的使用寿命和安全性。

2、合理布局管道走向：在设计管道走向时，应充分考虑地形、地质条件、城市发展规划等因素，尽量避免穿越复杂地质区域和易受外力破坏的地区。

3、设置检测与监控系统：建议在关键节点和潜在风险区域设置温度和压力监测点，以及泄漏检测报警系统，为后期运维提供数据支持。

（二）施工方面：1、严格遵循施工规范：在施工过程中，必须严格遵循国家和地方的相关施工规范，确保每一步施工都符合设计要求。

2、加强施工现场管理：确保施工现场的安全、整洁，采取必要的环保措施，减少对周边环境的影响。

3、加强质量控制：对每一道工序进行严格的质量控制，确保管道的安装质量符合设计要求。

（三）后期维修保养运维方面：1、建立定期巡检制度：建议每季度至少进行一次全面的管道巡检，重点关注埋设较深、易受外力影响的区域。

2、加强预防性维护：根据巡检结果和监测数据，及时对可能存在的问题进行预防性维护，避免问题扩大。

3、加强应急响应能力：建立完善的应急响应机制，对突发事件能够快速响应，减少损失。

4、开展定期培训：对运维人员进行定期的技术培训和安全教育，提高他们的专业素质和安全意识。

以下提供具体的运维建议仅供参考，具体方案还需结合工程实际情况进行调整。

我单位愿意与各方紧密合作，共同为项目的顺利推进和高效运维贡献力量。

二、维护、检修人员及设备（一）维护、检修机构设置及人员要求1、根据城市热网长度（或供热面积）划分若干维护、检修区域，并设置相应的维护、检修机构，负责本区域的维护、检修工作。

2、供热管网的维护和检修人员应进行专业知识培训，考核合格后，方可独立进行维护、检修工作。