室外供热管网支座、坡度对供暖系统稳定性的影响

摘要：在供热管网的施工、维修过程中，人们大多将阀件和管道的安装、维修及辅助设备的安装、维修作为重点来抓，忽视了在整个管网系统中起到支撑和约束各种阀件、附件及设备的支座的重要性。在很多供热管网施工和维修中都可以看到支座设置不合理，松动、脱落等现象，给供暖系统稳定性带来影响，甚至可能造成供暖事故。

关键词：供热管网；支座、坡度；稳定性

中图分类号：TS914.3+2 文献标识码：A 文章编号：1673-8500（2013）07-0116-02

供热管道的支座是位于支撑结构和管子之间的主要构件，它支撑管道或限制管道产生形变和位移，它承受管道所产生的作用力，并将作用力传到支撑结构上。管道支座对供热管道的安全运行有着重要影响，如果支座的构造形式选择不当或支座位置确定的不准确，都会产生严重后果，很多严重事故往往都是因此而造成的。

一、管道支座的类型及设置

管道支座类型有活动支座和固定支座两类，活动支座是承受管道重力，并保证管道发生温度变形时，能够自由移动的构件；固定支座是将管道固定，使其不能产生轴向位移的构件，它与支撑结构组合成管道的固定支架。

1.管道支座的间距

管道支座与支撑结构构成管道支架，因此管道支座间距就是管道支架间距，管道支架间距的大小决定着整个管网支架数量，直接影响到管网的投资，因此在确保安全运行的前提下，尽可能地增大管道支架间距，减少支架数量，降低管网投资。而管道支架最大间距是由管道的允许跨距来决定的，《给排水设计手册》中给出了活动支座和固定支座最大间距表，在实际运用中可进行选择。

2.固定支座设置原则

固定支座的作用是把管路在若干个点上固定起来，分段控制管路的热伸长量，以保证补偿器正常工作。此外，还可防止作用力的一次叠加而传递到管路的附件和阀件上去。因此：

（1）在管道不允许有轴向位移的节点处设置固定支座，如：在有支管分出的干管处，需要设置固定支座；

（2）在热源出口、热力站和热用户的出入口均应设置固定支座，以消除外部管路作用于附件和阀件上的作用力；

（3）在管路弯管的两侧应设置固定支座，以保证管道弯曲部位的弯曲应力不超过管子的许用应力范围。

但是固定支座的间距，不得超过其最大间距要求，而且两个固定支座之间必须有一个补偿器，两个补偿器之间有一个固定支座。

二、管道支座设置不正确对供暖系统稳定性的影响

1.管道支座设置间距过大。工程造价降低，但支座承载力过大，易发生支柱、基础断裂；因此，其间距必须满足以下条件：

（1）管段的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量；

（2）管段因膨胀而产生的推理，不得超过固定支座所能承受的允许推力数值；

（3）不应使管道产生纵向弯曲。

2.管道支座设置间距过小。支座承载力得到加强，但工程造价过大。

3.选择管道支座类型不正确。在管道及阀件处支座设置混淆，固定支座和活动支座不分，很容易造成支座不起作用，或加大管道系统应力，致使系统无法正常工作；

4.管道支座设置位置不正确。支座会失去应有作用。

三、支座发生脱落、变形及支柱、基础松动、断裂对供暖系统稳定性的影响

在集中供热系统中，供热管道把热源与用户连接起来，将热媒输送到各个热用户。而其布置形式有环形和枝状，我们一般的供热管网多采用枝状布置形式，枝状管网供热管道的直径随与热源距离的增加而减小，建设投资小，运行管理比较简单。

对于枝状管网的热用户来说，在整个供热网络系统中他们均为并联管路，在并联管段上，总压降不变，总流量为各管段流量之和，即：

说明管段并联时，网路总阻力数的平方根倒数为各并联管段阻力数的平方根倒数之和。因此得出以下结论：

1.当并联各管段的S值不变时，网路总流量在各管段中分配的比例也不变。因此，网路总流量增加或减少多少倍，各并联管段的流量也相应增加或减少多少倍。

2.在并联管段中任何一个管段的S值发生变化时，网路总阻力数亦随其变化，而且总流量在各管段中的分配比例也相应发生变化。

当网路因某种原因引起流量变化时，网路各点的压力以及各用户处的作用压力都将同时发生变化。

我们以热水网路为例说明在支座发生脱落、变形及支柱、基础松动、断裂对供暖系统稳定性的影响。

1.当管网上A点伸缩器或B点阀门处的承受管道重力的活动支座发生变形脱落时，在管道附件本身重力和管道重力的作用下，使管道附件纵向线与管道中心线不一致，管道附件将受到向下的弯曲应力集中。

在管径D一定，各热用户流量G一定，各管段阻力数S一定的情况下，该管段阻力数S将发生增大变化，从而使管网总阻力数S总也增加，总流量G总将有所减少，供回水干管水压线坡度较平缓，但在A点或B点急剧下降。此时，在A点或B点之前的热用户①其作用压差和流量均增加，但比例不同；而A点或B点之后的用户，因阻力数没变，但作用压差减少，流量将以相同的比例减少。

而对于整个管网来说，用户有的流量增加，有的减少，造成不一致水力失调。

2.当管网上C点阀门处的承受管道重力的活动支座发生变形脱落时，该处管道附件将受到向下的弯曲应力集中。这时管网总阻力数将增加，总流量将减少，热用户②之前干管水压线变得平缓，热用户②处作用压差增大，其后干管水压线坡度变陡。热用户②前的用户作用压差和流量均增加，但比例不同；热用户②后的用户，其作用压差与流量均按统一比例增加。

对整个管网系统而言，是一致水力失调。

3.当C点阀门处的管段固定支座变形脱落或支柱、基础发生松动、坍塌时，该管段将产生轴向位移，C点将受到轴向热应力和支管对干管的推力和干管对支管的弯曲应力所构成的合成应力作用，必然会导致该处管道损坏。

4.当A点伸缩器处的管段固定支座变形脱落或支柱、基础发生松动、坍塌时，该管段将产生轴向位移，A点将受到轴向热应力，伸缩器将无法工作，会造成管道附件崩裂、损坏后果。

因此，在发生上述问题时，会严重影响到供暖系统稳定性，使供暖工作无法正常进行。

四、管道坡度设置对供暖系统稳定性的影响

供暖管道坡度是指管道两端高差与两端之间长度的比值，以符号i表示，坡度的坡向符号用箭头表示，箭头指向为由高向低的方向。设置坡度的作用一是排气，二是增加水的流动力，减少管网系统阻力，有利于管网系统保持较好的运行稳定性。

管道的坡度，要根据管道所经过地区的地形状况来确定，一般不小于0.002。当管道坡度设置过小或发生逆坡时，常会在管道的逆坡或弯曲方向上造成气囊现象，使供暖系统不能正常运行；或由于管道阻力增大，流速降低，使管道内积有的杂物堵塞管道附件，造成供热系统达不到预期效果。因此，在管道敷设过程中一定要保证管道坡度的正确，才能保证供暖系统稳定运行。

总之，管道支座与坡度设置正确与否将直接影响供暖系统的稳定性。两者是相互统一的，首先，在施工过程中要保证支座设置位置与标高，以便保证管道有合理的坡度形成，还要使支座支柱、基础安装牢固可靠，混凝土及砂浆强度符合设计要求，以避免管道支座发生变形脱落，支柱、基础松动、断裂，影响整个供暖系统稳定性；其次，在维护管理过程中也要把支座作为重点项目进行排查，要定期检查管道支座情况，当大直径管道的固定支座直接做在检查井井壁上时，要特别注意井壁是否有开裂现象，发现问题及时进行维修处理，才能使供暖系统安全稳定的运行。

参考文献：

[1]卜广林，李海琦.中等专业学校使用教材：供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.

[2]内蒙古自治区工程建设标准设计，DBJT03-22-2005.05系列建筑标准设计图集：05S9，管道支架、吊架[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.