浅谈给水设计管道的各种压力

浅谈给水设计管道的各种压力

崔明霞

新疆建筑科学研究院有限责任公司

摘要：给水管道作为城市建设极为重要的一部分，它的好坏将直接关系到人民群众的生产生活状况。本文就压力管道的概念和设计进行分析，总结了其在设计中常见的各种压力设计。

关键词：压力管道；设计

说到压力，人们不禁会想到生活中的各种压力，如经济压力，感情压力，工作压力等等，而本文所要说的压力却是在给水管道的设计中，管线设计所要涉及到的各种压力。在实践工作中会遇到各种管道的压力问题，其中会遇到对一部分压力问题拿不出合理有效的针对性措施，这就需要设计者查阅相关资料规范，借鉴前辈丰富的经验指导，通过学习和总结归纳，完善出合理的解决问题的措施。

1给水管道各压力指标概念

给水管道设计中比较重要的压力指标有五种，分别是设计压力，工作压力，试验压力，公称压力和注水试验压力。下面就这几个压力的概念先解释一下。

1.1设计压力：是设计时提出的压力指标，通常是最大压力；是指给水管道系统作用在管内壁上的最大瞬时压力。一般采用工作压力及残余水锤压力之和。设计压力一般用Pe表示。

1.2工作压力：是指为了管道系统的运行安全，根据管道输送介质的各级最高工作温度所规定的最大压力。工作压力一般用Pt表示。

1.3试验压力：管道、容器或设备进行耐压强度和气密性试验规定所要达到的压力。试验压力一般用Ps表示。

1.4公称压力：一般用PN表示，是指与管道系统部件耐压能力有关的参考数值，是指与管道元件的机械强度有关的设计给定压力。是为了设计、制造和使用方便，而人为地规定的一种名义压力。一般分成7个等级，即0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00、6.40MPa，市政给水常用的是1.0，1.6MPa。

1.5注水试验压力：管道安装好后，按规范要求进行打压实验时，对管道进行打压所要达到的压力，打压到规范要求压力后，分别进行①试验；②密性试验。

2给水管道压力设计之间的联系

单从概念上看，这些压力之间好像并没有什么关系，但在实际工作中，这些压力之间的关系在不经意间都在使用，而对于设计来说最直接的应用就是选用管材，到底选用公称压力多少的管材是比较经济合理的呢？下面就他们之间的联系进行简要分析：

2.1从概念上看，试验压力是指管道、容器或设备进行耐压强度和气密性试验规定所要达到的压力，试验压力Ｐs是管材在工厂里生产的时候进行极限压力测试的压力，也就是管材的最大承受压力。

2.2规范里有说管道的工作压力不得大于产品标准公称压力或标称的允许工作压力；所以工作压力小于公称压力。

2.2.1用于冷水系统的建筑给水塑料管道工程，管材的公称压力PN应按下式计算：

式中：PN——管材的公称压力（MPa）；

CA——工程应用管材的安全系数，可取1.2～1.5；其中硬聚氯乙烯（PVC-U）、ABS、聚丙烯（PP-R）管及重要工程可取1.5，改性聚氯乙烯（PVC-M、AGR）及其他聚烯烃管材可取1.2～1.5；

Pm——系统工作压力（MPa）；

f——管道工作温度的压力折减系数，可按本规程表选用。

2.2.2用于热水系统的建筑给水塑料管道工程，管材的设计压力PD应按下式计算：

式中：PD——管材设计压力（MPa）；

CA——工程应用管材的安全系数，可取1.2～1.5；聚丙烯（PP-R）管材及重要工程可取1.5，其他聚烯烃管材及氯化聚氯乙烯可取1.2；

Pm——系统工作压力（MPa）。

2.3从设计压力的概念上能看出设计压力是指给水管道系统作用在管内壁上的最大瞬时压力。一般采用工作压力及残余水锤压力之和，所以工作压力小于设计压力。

2.4室内给水管道的水压试验必须符合设计要求。当设计未注明时，各种材质的给水管道系统试验压力均为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6MPa。检验方法：金属及符合管给水管道在试验压力下观测10min，压力降不应大于0.02MPa，然后降到工作压力进行检查，应不渗不漏；塑料管给水系统应在试验压力下稳压1h，压力降不得超过0.05MPa，然后在工作压力的1.05倍状态下稳压2h，压力降不直超过0.03MPa，同时检查各连接处不得渗漏。

2.5管网必须进行水压试验，试验压力为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6MPa。检验方法：管材为钢管、铸铁管时，试验压力下10min内压力降不应大于0.05MPa，然后降至工作压力进行检查，压力应保持不变，不渗不漏；管材为塑料管时，试验压力下，稳压1h压力降不大于0.05MPa，然后降至工作压力进行检查，压力应保持不变，不渗不漏。

由上而知，试验压力和设计压力没有一个大小关系，有可能小于设计压力，也有可能大于设计压力，但可以确定的是，试验压力只是一个很短时间的压力，远不会破坏到管道本身。综上所述可以得出以下两个结论：

①验压力＞公称压力＞水压试验压力＞设计压力＞工作压力

②验压力＞公称压力＞设计压力＞水压试验压力＞工作压力

例如：一个市政给水管网工程在试压时，设计图纸定的是采用PE80管道，PN1.0，管径DN300，工作压力1.0MPa。可实际上日常运行时管网压力为0.35MPa。那试验压力按实际工作压力，还是按设计图上定的工作压力计算？实际的算就取0.8MPa，按设计的算就该取1.5MPa了，根据上述结论来看，答案当然是0.8MPa的注水试验压力；其实可能是设计者在图纸说明的时候用错了压力名称，此处的工作压力如改成设计压力，一切就全都对了。

通过上述产生了一个问题就是工作压力是在管网运行后才能测出来的吗？还是可以在设计的时候就算出来呢？如果设计时就可以算出来工作压力，那所有的问题也就不是问题了。于是针对此问题查阅相关资料，资料显示说工作压力是说在正常工作状态下最大持续水压力。也就是说工作压力是在满足最不利点用户接管点处最小服务水头的前提下经水力计算确定的，所以工作压力是可以计算出来的，只是这个计算的工作压力也是最大的工作压力，是一个大于等于系统投入运行后的实际压力的值，而设计压力就是计算的最大工作压力加上残余水锤的压力得出来的。

通过以上的叙述可以看出，知识有时候是很散乱的，需要大家耐心的去做一个收集和总结，任何工作都需要一个总结升华的过程，从以上的所有总结中可以得出最终的一个结论就是：如果不管注水试验压力的情况下，毋庸置疑的是试验压力＞公称压力＞设计压力＞工作压力，所以选择管材时候首先要确定设计压力是多少。而如果管道的公称压力等于设计压力，无疑会是最经济的选材。但现实往往都是公称压力大于设计压力，这样选材都缘于未知的不可控因素，也为了系统后绪的运行安全起见。

参考文献：

[1]《普通钢管国家4国家标准7》GB3091/T-2015

[2]《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

[3]《水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件》GB/T13295

[4]《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》CECS17∶2000