影响压力因素分析doc

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　　　影响压力试验因素分析摘要：对影响压力读数内部因素泄露点及外界因素温度、大气压力进行分析，得出相关结论，归纳出指导实际施工意见关键词：压力降　柏努利方程式　理想气体状态方程式０　引言科学、准确判断压力试验是否合格是确保燃气工程施工质量及管网安全运行最重要一环，按《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（ＣJJ33－2005）第12.4.5点及其条文说明：严密性试验稳压的持续时间为24h，每小时记录不少于１次，当修正压力降小于１３３Pa为合格，其含义是不能有压力降。现常规用的压力计为量程０～1ＭPa　精度等级为０.4最小分格值0.005Pa，即5000Pa，可认为压力降大于2500Pa能明显直观观察；影响燃气管道压力读数的内因管道有泄露点、外界因素有温度、大气压力的变化，分析如下：　　１　泄露点对管道压力降的影响假设严密性试验用空气为理想流体，流动时不产生阻力，不可压缩。柏努利方程式如下：　gz1+u12/2+P1/ρ＝gz２+u22/2+P２/ρ　　　　　　　　　　　(1)式中：z1　　z２—截面１－１、截面２－２中心至基准水平面的距离　　　　u1　u２—截面１－１、截面２－２流体分别在两截面处流速　　　　P1　P２—截面１－１、截面２－２流体分别在两截面处的压强　　　　ρ—流体密度，如空气密度为1.293kg/m3≈1.3kg/m3。设埋设于地下燃气管道内径为r，长度为Ｌ，则管可贮存空气体积为6 Ｖ管＝πr2L，存在面积为Ｓ圆形泄露点，泄露点内壁面为截面１－１，泄露点外壁面为截面２－２，如图1所示：u2管壁u1圆形泄露点u1u2图１：燃气管道泄露点示意图可认为管内气体为静止状态，即u1＝０，两截面高度一致，即z1＝z２，截面２－２为外界大气层，即P２＝０（表压）则式１可简化为　　　　　　　P1/ρ＝u22／2(2)设圆形泄露点Ｓ在时间T内泄露量为V泄，管内压力P1会随着泄露量的增大而变小，但若压力降不大，P1变化较小，可忽略P1变化对流量影响，可认为：V泄=ST/ρ2(3)式中：P1为表压根椐质量守恒定律及理想气体状态方程式PV=nRT(4)式中：P为气体压强，单位Pa。V为气体体积，单位m3。n为气体的物质的量，单位mol，T为体系温度，单位K。6 R为比例系数，对任意理想气体而言，R是一定的，约为8.31J/(mol·K）。在大气压、温度恒定条件下，有P1Ｖ管=P２V泄+P3Ｖ管(5)式中：P3为泄露时间Ｔ后管道压力值，式（5）中压力值为绝对压力，大气压力P２＝1.0133×105Pa≈105Pa，由式(3)、式(5)得P1Ｖ管—P3Ｖ管=P２ST/ρ2P1—P3=ΔP=P２ST/ρ2Ｖ管(6)P２、ρ数值恒定，从式(6)中可得：结论：影响压力降ΔP的因素有管内压力P1、泄露点的大小S、泄露时间长短T、管容积大小Ｖ管有关；在P1、S、T恒定情况下，Ｖ管越大，则ΔP越小，Ｖ管越小，则ΔP越大；在P1、S、Ｖ管恒定情况下，时间T越大，则ΔP越大，时间T越小，则ΔP越小。实际施工中常遇到如下两种情况：市政管施工，工程规模较大，如管径DN300，长度L=2500米，经常是焊接完毕后整体试压，试验压力为表压0.46MPa；单位用气燃气引入管施工，工程规模较小如DN100，长度L=100米，试验压力为表压0.46MPa；假设其存在漏点S大小一样，S=10-7m2，根椐(式5)计算如上市政管在时间T=24、48（单位：小时），引入管在时间T=1、2（单位：小时）的压力降，计算过程如下，以市政管T=24小时为例ΔP=P２ST/ρ2Ｖ管=（105××103×10-7×24×3600）÷（1.3×1.3×3.14×0.15×0.15×2500）=2480Pa同理可得其它计算结果表1管径DN300长度L=2500米压力降(单位:Pa)T=24小时T=48小时24804960管径DN100长度L=100米压力降(单位:Pa)T=1小时T=2时6 26×10352×103表2比较表1、表2可得：管内压力相同，泄露面积相等，容积较大燃气管在相同时间下其压力降远远小于容积较小燃气管道。２　大气压力变化对压力表读数影响大气压与管道压力存在如下关系：P绝=P表+P大（7）结论：管内压力不变，大气压增大，表压变小，即压力表读数变小；大气压变小，表压变大，即压力表读数变大。３　温度变化对管道压力的影响由理想气体状态方程式见式（4），若管内气体质量恒定，即没泄露点，则在时间点1、2时，其压力（绝对压力）P1、P2，温度T1、T2存在如下关系：P1Ｖ管/T1=P2Ｖ管/T2(8)整理得：ΔＴ＝T2－T1ΔP=P2—P1＝P1ΔＴ／T1　　　　　　　　　　　　(9)　　　　　计算在标准大气压力下，严密性试验压力为０.46MPa，开始温度为２０℃，温度每升高或降低１℃　５℃10℃压力变化，结果如下:ΔＴ（℃）１５106 ΔP（Pa）1911955619113结论：温度变化对压力影响明显，气密验收时需准确记录试验温度并进行计算校正。4压力试验容易出现的问题　(1)压力试验时没进行温度及大气压检测,简单认为相隔24小时后第一次观察时间与最后一次观察时间相同,其温度及大气压力相同。(2)进行温度检测的方法错误:观看挂在室内温度计或插入地表中温度计读数作为压力试验温度读数。(3)燃气管道打上气压后放置时间不长,管内气体温度仍未与外界平衡即进行压力试验，影响压力试验准确性。(4)不论工程规模大小，气密试验时间统一为24小时,容易出现较大规模市政管难以准确判断是否有漏点，工程量小、工期紧迫燃气引入管难以按与用户的承诺通气时间供气。(5)气密试验过程没做到每小时记录不应小于1次，不能及时发现及解决管道存在泄露点问题。5　施工建议参照以上分析及相关计算结果，为保证气密性验收的准确性，同时满足实际施工中因场地所限或用户通气工期紧迫需要，城镇燃气管道试压可参照如下意见进行：(1)试验管道容积V≥πr2L=3.14×0.15×0.15×2500=177m3，严密性时间应大于24小时，为48小时或36小时；管径DN≤100且长度L≤100米，因场地所限或用户通气需要，工期紧迫，严密性时间可缩短为12小时；其它情形严密性时间为24小时。6 (2)燃气管道打压后应放置12小时待温度平衡后才开始进行压力试验。(3)若试压合格后与管道碰口通气时间大于24小时，燃气管道应御压保压，压力为0.1MPa并书面记录，通气前再次观察压力，若压力偏差在-0.0025Mpa(考虑装拆压力表所造成气体泄露)范围内则可安全通气，否则需重新试压。(4)压力试验中需考虑大气压力及管内温度对其影响，通过准确计算加以修正；管内温度检测可在燃气管两端分别焊接上支管并装上感温器。(5)为保证压力观察准确性并能随时进行监控，建议压力试验使用带有工况调整功能的电子压力表。　参考文献：〔１〕姚玉英主编，化工原理（上册），天津科学技术出版社，1992.〔２〕城镇燃气输配工程施工及验收规范.ＣJJ33－2005.6