關(guān)于工廠管網(wǎng)優(yōu)化的相關(guān)研究

關(guān)賽賽 李虹 黃博

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司能源中心，河北邯鄲 056000）

0.引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工廠的給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)不斷地更新迭代，將污水站、軟水站、還有相關(guān)的水站和泵站連接成為一個(gè)不可分割的系統(tǒng)。如設(shè)計(jì)不合理或者管材選用不適用將直接導(dǎo)致水壓不夠，流量不夠甚至頻繁的破裂。這就會(huì)導(dǎo)致后期維修成本的增加、過(guò)多能源的浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接影響工廠的生產(chǎn)環(huán)境甚至為危及人們生活安全。由此可見(jiàn)優(yōu)化、改善工廠的給排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

1.工廠給排水管網(wǎng)的現(xiàn)狀

下面以某大型鋼廠的給排水管網(wǎng)為例說(shuō)明整個(gè)給排水管網(wǎng)存在的問(wèn)題。當(dāng)前整個(gè)給排水管網(wǎng)每年會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，如管道破裂、管道變形、管道需要頻繁改造等。而管道破裂有以下幾種原因：

（1）內(nèi)部介質(zhì)腐蝕破裂；（2）內(nèi)部介質(zhì)壓力過(guò)大而脹破；（3）管道上方壓力過(guò)大導(dǎo)致管道被壓破；（4）焊縫等接口處質(zhì)量不合格導(dǎo)致管道漏水；（5）管道所處環(huán)境由于潮濕而導(dǎo)致管道被氧化而破裂等。

這些問(wèn)題不但造成大量水資源的無(wú)端浪費(fèi)，還造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境造成不可估量的損失。在連續(xù)暴雨的季節(jié)有的地方的排水不當(dāng)而導(dǎo)致地面大量積水，有的地方積水深度過(guò)高而會(huì)影響大家的正常通行甚至有淹沒(méi)相關(guān)設(shè)備的危險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)2018年的統(tǒng)計(jì)，一年內(nèi)共發(fā)生43次管道破裂，連續(xù)雨季發(fā)生5次雨水排放不及時(shí)直接或者間接造成一定經(jīng)濟(jì)損失。

2.給排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)合工廠內(nèi)的管網(wǎng)存在的一系列問(wèn)題，我們研究小組展開(kāi)各項(xiàng)試驗(yàn)和討論，最后總結(jié)要想從根本上解決以上各種問(wèn)題需要從以下幾方面做優(yōu)化和改善。

2.1 結(jié)合介質(zhì)的成分、流速、壓力等技術(shù)參數(shù)合理選用管材

對(duì)于管道材質(zhì)要求我們必須做到安裝方便、后期運(yùn)行可靠且維護(hù)工作量不大，同時(shí)還需要滿足化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐、質(zhì)輕、韌性好、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。給排水常用的管材分為金屬管、塑料管和復(fù)合材料3大類[1]。

（1）金屬管。目前常用的金屬管主要有：鋼管、銅管鍍、鋅管、鑄鐵管。鋼管分為焊接鋼管和無(wú)縫鋼管，鋼管具有強(qiáng)度高、耐振動(dòng)長(zhǎng)度大接頭少且易于加工的優(yōu)點(diǎn)，主要用于輸送介質(zhì)壓力比較高的管道。銅管造價(jià)相對(duì)較高，多數(shù)情況用于熱水方面的輸送管道。鑄鐵管包括灰口鑄鐵和球墨鑄鐵，具有鐵的材料，卻具有一定的鋼的性質(zhì)。成本比鋼管低但承受壓力相對(duì)較低，所以一般用在壓力相對(duì)較低的給排水管網(wǎng)上。（2）塑料管。用于大多數(shù)用于給排水工程的塑料管有PE管、UPVC管、PP-R管、PB管、PEX管、PP-C管等。塑料管有一下優(yōu)點(diǎn)：重量輕，內(nèi)壁光滑摩擦阻力系數(shù)小，便于運(yùn)輸和安裝，防腐性能優(yōu)于金屬管。但是缺點(diǎn)是承受壓力相對(duì)弱于金屬管。（3）復(fù)合管。1）玻璃鋼管（FRP管）：玻璃鋼管屬于熱固性塑料管。玻璃鋼管具有質(zhì)量較輕，承壓能力高等特點(diǎn)，并且內(nèi)壁光滑、耐腐蝕能力強(qiáng)，后期施工安裝方便，但該管造價(jià)高于鋼管。2）耐沖擊UPVC管：耐沖擊UPVC管是將成型的UPVC管通過(guò)物理方法和化學(xué)方法兩種方法進(jìn)行處理，形成具有高密度硬質(zhì)中心層和耐沖擊內(nèi)外硬質(zhì)層的三層結(jié)構(gòu)，這樣便可以改善普通UPVC管抗低溫強(qiáng)度低的嚴(yán)重缺陷。通過(guò)我們相關(guān)工作人員的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終證實(shí)這種3層結(jié)構(gòu)的特殊構(gòu)造的確比傳統(tǒng)鑄鐵管擁有更高的耐沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。3）襯塑鋁合金管：襯塑鋁合金管是由鋁合金外層和聚丙烯內(nèi)層通過(guò)金屬加工復(fù)合而成，故該管的性能和鋁塑復(fù)合管的所有性能基本相同。

2.2 合理的管路設(shè)計(jì)

對(duì)于新建的給排水管路，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)必須得到各個(gè)單位的重視。施工之前，施工單位、用戶、設(shè)計(jì)單位以及監(jiān)理單位等各方單位對(duì)施工圖紙進(jìn)行分析和交流，加強(qiáng)對(duì)圖紙的理解，確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。目前很多用戶在設(shè)計(jì)管線時(shí)，僅僅考慮該管線如何最優(yōu)，這樣是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。除此之外還需考慮，廠區(qū)后期的建設(shè)、其他相鄰管線的泄露是否對(duì)其影響，若在地下承受壓力是否會(huì)有變化等。確保管線做到最優(yōu)設(shè)計(jì)，這樣會(huì)減少后期很多的維修問(wèn)題和改造成本[2]。

2.3 確保工程質(zhì)量的安全施工

施工過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)的確無(wú)法按照設(shè)計(jì)圖紙施工，則停止施工會(huì)同各方單位開(kāi)會(huì)討論，最終由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)變更并做好相關(guān)記錄。管道施工過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題，立即停止施工，將問(wèn)題上報(bào)，然后會(huì)同各方單位，找出合理的處理方案，待問(wèn)題解決后方可繼續(xù)施工。

加強(qiáng)完全管理包括：（1）施工過(guò)程中，施工單位絕不允許出現(xiàn)違章作業(yè)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立即停止施工、整改。（2）監(jiān)理對(duì)施工單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和指導(dǎo)，對(duì)不符合規(guī)定的施工和設(shè)施，有責(zé)任制止其施工。（3）施工單位在進(jìn)行各工序交接時(shí)，必須做好安全技術(shù)交底。（4）還有施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的其他安全注意事項(xiàng)如高空墜物，砸傷以及消防方面的安全問(wèn)題。一系列安全措施做好之后方可施工。

2.4 給排水管線技術(shù)的改善

（1）合理設(shè)計(jì)管線走向。通過(guò)合理設(shè)計(jì)管線走向便可以減少很多彎頭、變徑等構(gòu)件，還可以避免較多的管線交叉，減少在各個(gè)構(gòu)件處的局部阻力和：沿程阻力，極大的減少水在流動(dòng)過(guò)程中的水頭損失，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)投入成本的節(jié)約。（2）加設(shè)補(bǔ)償器（伸縮管、方形補(bǔ)償器等）、排氣閥。從工廠給排水管道破裂的原因來(lái)看，大多是因?yàn)榇嗳踅涌谔庉S向應(yīng)力過(guò)大而超過(guò)管道的應(yīng)力極限導(dǎo)致管道破裂。所以要解決類似問(wèn)題就需要將過(guò)大的應(yīng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)移。這就需要在個(gè)別應(yīng)力較大處或者間隔一定距離需要設(shè)置一定的將過(guò)大的應(yīng)力吸收的補(bǔ)償器。另外在地形不平處需要在最高處設(shè)置排氣閥將管道的氣體排出防止氣體進(jìn)出水泵損壞設(shè)備。（3）增設(shè)各類閥門井、儀表井。眾所周知，各類閥門、儀表由于經(jīng)常操作安裝在室外雖然易于操作但是暴露在室外由于長(zhǎng)期受雨淋暴曬會(huì)使出現(xiàn)故障的概率增大，而集中設(shè)置在構(gòu)件井內(nèi)，便會(huì)很好的避免該類問(wèn)題，還會(huì)避免，由于其他施工導(dǎo)致的各種不經(jīng)意損壞等。另外還有很多技術(shù)方面的問(wèn)題需要改善如合理設(shè)計(jì)水流速度能夠?qū)⑺p失降低到最小，也能極大的降低水利成本[3]。總之，現(xiàn)場(chǎng)情況變化萬(wàn)千，遇見(jiàn)問(wèn)題多方討論，集思廣益，確保工廠整個(gè)給排水管網(wǎng)在安全的前提下，以最小的成本能得到最大的收益。

3.結(jié)語(yǔ)

給排水工程對(duì)與整個(gè)社會(huì)和人類的生活密切相關(guān)，國(guó)家對(duì)于這方面每年投入巨大，所以對(duì)于給排水整個(gè)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化顯得尤為重要。本文主要以某鋼廠為例說(shuō)明目前給排水管網(wǎng)系統(tǒng)存在的一些問(wèn)題，以及改善的方法進(jìn)行分析，主要的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方向在于：（1）結(jié)合介質(zhì)技術(shù)參數(shù)合理選用管材；（2）合理的管路設(shè)計(jì)；（3）安全施；（4）管線技術(shù)改善。

給排水整個(gè)系統(tǒng)都是相通的，貫穿工廠生產(chǎn)用水、生活用水、市政用水以及各種雨水污水排放等各個(gè)方面，希望各行業(yè)水利相關(guān)人員能夠重視，在日后提高整個(gè)給排水管網(wǎng)的管理維護(hù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升整體完全運(yùn)行能力，以保障工廠生產(chǎn)用水、人們生活用水安全；各類污水、雨水合理安全排放，以保障人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)，推進(jìn)社會(huì)發(fā)展。