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给水管道水压试验中的力学关系

2007-10-08 01:55:53   来源:   作者:   【 评论:0

给水管道水压试验是对管道铺设进行最后质量鉴定的手段,一般我们对水压试验这项工作的要求主要有两点:一是它要能够正确地反映管道渗漏情况;二是试压不出问题,也不能因为试压而使接口遭受损伤,反而影响了工程质量,或返工重试,造成浪费,更不能出人身安全事故。

在水压试验中,经常遇到这样一些问题,渗水量与降压有什么关系?能否从降压估算出渗水量?管内存气对试压有多大影响?如何能知道管内存有多少气?对这些问题要作出定性的回答还比较容易,要作出定量的回答就必须作一些具体分析了。

一、渗水量与降压的关系

管道作水压试验时,管内充满水以后,还要继续向管内注水,才能在管内产生水压和达到要求的压力,管内水量相应增多了,增多这些水是由于两个原因:一是管壁受水压而产生封拉压力,环向伸长了,管子的断面积相应增大了;二是管内的水和未排净的空气受压密度增大了,也就是体积比原来无压时缩小了。因而就需要向管内增补水量。相反,管子要降压时,就必须放出或渗漏掉这些水量。据有关规范推算出的公式

△W=πD12LP/40 (D1/TE+1/500L+β)可得

式中:△W──管道水压试验升压P(kgf/cm 2)时需增补的水量

D1 ──管道内径(cm)  T ── 管道平均壁厚(cm)

L ──管道长度(m)   E ── 管材的弹性模量(kg/ cm 2, 取0.9×106)

β── 水的压缩系数(cm 2/kgf取0.475×10-4)

1000m铸铁管道升压1kgf/ cm 2。需要向管内注入的水量

(表一)

公称口径
内  径
包括承插突部的平均厚度
1000M管道无压时的总水量
升压1kgf/cm2时需要注入的水量
△W
占总水量的百分比
D
D1
T
W
△W
△W/W X 100
(mm)
(cm)
(cm)
(L)
(L)
(%)
200
20.24
0.938
3220
2.36
0.0073
300
30.28
1.055
7200
5.85
0.0081
400
40.26
1.223
12730
10.96
0.0086

由表一可以看出:在对铸管进行打压时,每升压1kgf/ cm 2,需要注入的水量约为管内无压时水量的1/1000。据此,在试压时就可以从10min的降压值推算出渗水量了。

二、管内存有空气对试压的影响

管内存气是由管线的高程造成的,任何一处只需两端都有比它低的地方,这里就可能存气。一般设计上在最高点设一排气阀,在施工规程中也要求在不能自由排气的高点设置排气阀,以排除管内空气。在坡度平缓的管道中,例如坡度小于2‰或小于1‰,由于施工误差形成反坡,以致充水时管顶充气,而且这种积气又不是在最高点设置排气阀所能排除的,根据有关规范推算出的公式

△W=Q(1/(P1+1)-1/(P2+1))   公式(1)

式中:△W:管道水压试验时,由于管内存气,需要向管内多增补的水量,或降压时,需要多排出或渗漏掉的水量(L)。

Q:管道水压试验时,升压前管内的存气量(L)。

P1、P2:管道水压试验的压强(kgf/ cm2)。

假定管道内存有1000L空气,则列表二如下:

1000L空气的压缩情况

表压力

绝对压力

在压力下的实有体积

P

P+1

Q.1/(P+1)

(Kgf/ cm2)

(Kgf/ cm2)

(L)

0

1

1000.0

1

2

500.0

2

3

333.3

3

4

250.0

4

5

200.0

5

6

166.7

6

7

142.9

7

8

125.0

8

9

111.1

9

9.5

100.0

9.5

10

95.2

10

11

90.9

表二说明:如果管内存有1000L空气,水压试验加压到10kgf/ cm2时,空气体积变为90.9L,被压缩的体积为909.1L,因此就要比管内没有空气时多注入909.1L水。相反,降压时必须多排水,例如:从10kgf/cm2,降到9.5kgf/ cm2时就要比管内无气时多渗漏4.3L水。管内存气Q(L)时,就要多渗漏4.3Q/1000(L)水。

规程规定,直径不大于Φ400mm的管道,在试验压力下,如10min内降压不超过0.5kgf/cm2时,可不测定渗水量,即为合格,如管内存气1%时,渗水量要比管内无气时增加接近一倍,也就是比无气时延长降压时间接近一倍,降压慢了一半。据公式(1)得:如果管内存气1%10min降压0.5kgf/ cm2,则渗水量为10.80L,小于规程规定的允许渗水标准,10min为19.5L,所以用10min降压不大于0.5kgf/ cm2的标准检验合格,仍是可以保证渗水量合格的。

由此可见,尽管管内存气对水压试验的准确度有一定的影响,但是1%的存气,加压到10kgf/ cm2时,它的体积只占管道总体积的0.09%,再者管内存气一般不会达到1%,对所测渗水量的影响甚小,可以不予计较。同样,漏气量的体积也按渗水量计算了,其影响甚小,不予计较。

通过向管内注入水量的多少同样也可以计算管内有多少空气,我们知道在测量存气量时,应在水压低时进行。因为这时空气的体积压缩量大,测量较准确,测得结果,如算出存气量过大,估计将影响试压效果,就可以停止试压,采取排气措施或者进行一次试验,看看结果再进行分析处理。管道如有严重漏水时,也会出现升压很慢的现象。要与管道存有大量空气予以区别,如属有出严重漏水,则停泵后压力表迅速降压,如属管内大量存气,停泵后压力表较稳,降压很慢.

参考文献:

1、《GBJ50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

2、《给排水设计手册》—中国建筑工业出版社

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责任编辑: 神采飞扬
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