PPR管承插热熔连接“不规则缩径”现象的成因、检测与防治对策.pdf

P P R 管承插热熔连接“不规则缩径现象的成因检测与防治对策郑州市自来水总公司侯煜垫海涛李福平施东文赵春会摘要：针对“一户一表”改造项目实施过程中存在的P P R 管承插热熔“不规则缩径”现象，收集了的数十组现场测试数据。通过对此现象的成因进行分析，提出了检测方法与相应的防治对策。关键词：P P R 管不规则缩径成因检测防治对策P P R 给水管承插热熔“不规则缩径”现象，也称“热熔缩径”，表现为管材与管件连接时熔出过多，内翻，造成接口断面内径不规则缩小，在接头处产生较大的局部阻力，严重的甚至能使管道内径堵塞。我公司根据用户的投诉，发现P P R管承插热熔连接过程中存在这种现象，在收集了数十组现场水力测试数据的基础上，对此现象的成因进行了分析，并提出了相应的检测方法与防治措施。1“不规则缩径 现象对用户水压、流量产生的影响通常认为，“不规则缩径”现象使用户的水压降低，这种看法是不确切的。实际上，“不规则缩径”现象对用户的静压几乎不产生影响，也就是说通过压力表简单测静压的方法无法发现“不规则缩径”现象。只有在通过一定流量的情况下，“不规则缩径”产生的较大的水头损失才能显现出来。此时，用户的静压即使满足要求，也可能抱怨流量小(见下表1)。从表1、看出，严重缩径现象的发生对用户的流量和动压产生较大影响，而对用户静压几乎不产生影响。2 0 4 韭垒垦笪盟选翌量壅旦堇莶塞速堑过金筮四壑坌垡二篓查经墼銮煎表1某用户测试数据的对比表井压力用户静压用户动压流量(M P a)(M P a)(M P a)(m 3 h)未发生缩径0 3 60 2 7O 0 5 12 8 71 个管箍O 3 6O 2 7O 0 0 20 7 6严重缩径2P P R 管承插热熔连接“不规则缩径 现象的成因经过对现场施工过程的考察，我们发现形成“不规则缩径”现象的原因主要有以下几点：热熔机具温度设定不准确。目前工地上使用的热熔机具大都为旋钮式的，设定的加热温度存在偏差。承插热熔连接时加热时间过长，或者施工人员不能准确控制好加热时间o连接时未按要求在管头划出应插入深度的标记，使得熔接长度过深。未采用专用的切割管材工具，例如使用锯弓切割管材，造成切口断面有毛刺，热熔时因毛刺熔化产生缩径。热熔连接时双手用力不均或发生旋转。总之，因施工过程不规范产生了“不规则缩径”现象。然而，由于“不规则缩径”现象发生于管子的内部，现场施工不易察觉，往往直到用户通水以后才发觉“户表改造”后的水量还不如改造前的水量大。在这种情况下，就有必要找出一种能及时检测出“不规则缩径”现象的方法，从水力流通角度检验施工的质量，从而避免用户的投诉。3P P R 管承插热熔连接“不规则缩径 现象的检测方法因“户表改造”采用多管多路系统，即每一用户都从底层水表井直接引水，各用户都是独立的管路系统，故考虑采用实测表井与用户的压力、流量的方法，通过计算用户管路的C 值(C 值为海曾威廉粗糙系数)，根据C 值的大小判断该管路是否发生了“不规则缩径”，从而达到敦促施工人员提高施工质量，使用户最终满2 0 5 盈置墨】：五二盈一一一非金属管材选型与应用技术交流研讨会意的目的。3 1“不规则缩径”现象的检测步骤检测“不规则缩径”现象的具体实施步骤为：选择某楼一个单元的一侧7 户做测试。在单元楼水表井内1 楼水表处安装数字压力计。在7 楼用户横管处(未与用户内部管连接)通过橡皮软管将测试管路与测试设备连接。在阀门关闭情况下，测出水表井与用户横管处的静压。打开阀门，依次读出不同流量下水表井和用户的动压。测量出立管到分水器的平面长度和用户横管的平面长度。统计测试管路弯头、管箍、三通、阀门数量。把以上数据输入水力计算软件进行计算，得出C 值，分析汇总o依次进行6 楼、5 楼、4 楼、3 楼、2 楼的测压工作，方法同上。3 2 水力计算的依据沿程水头损失计算公式常用的沿程水头损失计算公式有以下三种：海曾威廉公式、科尔勃洛克公式和满宁公式。取管长2 8 米，管径2 0 毫米，C 值取1 4 0，K 值取0 0 3 毫米，1 1 值取0 0 0 8，则三种沿程水头损失公式计算结果如图1 所示。图1三种沿程水头损失公式计算结果比较在给水管道工程中，大多数管道的水流状态处于光滑与粗糙状态之间，水力2 0 6 非金属管材选型与应用技术交流研讨会第四部分供、排水经验交流学称之为紊流过渡状态。它的沿程阻力系数既与雷诺数有关，又与相对粗糙度有关。经查莫迪图，发现“户表改造”的水力计算属紊流过渡区。科氏公式能够用于任何已知粘滞度的液体运动的水头损失的计算，是在尼古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的机械结合，在整个紊流的三个阻力区均适用。由图l 看出，科氏公式的计算结果介于海曾威廉公式与满宁公式之间；海曾威廉公式比科氏公式形式上简化，在紊流过渡区与科氏公式计算结果相近；满宁公式仅适合阻力平方区，所计算水头损失值最大。基于以上考虑，采用海曾威廉公式计算沿程水头损失。h i=1 0 6 7 C-1 8 5 D-4 8 7 Q L 鼬L(1)式中：广管道的沿程水头损失(m)卜海曾威廉系数D-管道内径Q 给水流量(m 3 s)k 计算管段的长度(m)局部水头损失计算公式，2h m=f 象(2)危。管道的局部水头损失(m)l 一流速(m s)卜局部阻力系数，弯头取1，管箍取0 1，阀门取O 5，三通取1 5r 重力加速度水表水头损失计算公式介2h 6=专(3)、。水表水头损失(m)Q 通过水表的流量(m 3 h)卜水表特征系数，D N l 5 的水表取0 9为了验证公式(3)的准确性，现场将水表井内的一个D N 2 0 阀门，一个水表，二个内丝直接绑定在一起，做水力测试。测试结果如图2 所示。从图2 看出，由实测数据拟合的曲线与水表理论水头损失曲线比较接近，可认为采用公式(3)计算水表水头损失是准确的。2 0 7 星垂耋垦垦星垦呈呈I 呈茎垦韭全堕笪塑垄型量堕星垫查奎鎏堑塑垒图2 水表水头损失公式的验证3 3“不规则缩径”现象的检测方法海曾威廉粗糙系数法这种方法通过实测表井与用户的压力、流量，可得出用户管路总水头损失；然后，将此总水头损失减去局部水头损失与水表水头损失，计算出实际的沿程水头损失；最后根据海曾威廉公式反求海曾威廉系数这一表征管道粗糙度的参数，根据制定的检验标准判断该管路是否发生了“不规则缩径”现象。显然，C 值越低，说明管道越粗糙，发生缩径的可能性越大。C 值的计算公式为：c=(赤芒筹羔驴)丽其中表井动压(m)如用户动压(m)也表井与用户的静压差，即几何水头(m)3 4“不规则缩径”现象的检测标准不缩径情况下的C 值现场选取某楼一个单元做水力测试，严格按技术规范施工，事后经检验未发生“不规则缩径”现象。水力测试结果如图3 所示o由图3 可看出，不缩径情况下海曾威廉粗糙系数C 值在1 5 0 左右o不同程度缩径的管件对C 值的影响与缩径管件的数量对C 值的影响我公司“户表改造”工程采用D e 2 5 的P P R 管，其内径为2 0 m m，为了定量研图3 未发生“不规则缩径 情况下的C 值图4 缩径管箍对C 值的影响究缩径现象对C 值的影响，现场制作了内径为1 9 m m、1 8 m m、1 6 m m、1 4 r a m、1 2 m m和l O m m 的缩径管件。不同程度缩径的管件对C 值的影响，与缩径管件的数量对C 值的影响如图4、5 所示；同等程度缩径情况下弯头与管箍对C 值的影响比较，如图6 所示。通过以上水力测试可看出，仅有1 个管件缩径的情况下，随着缩径程度愈来愈严重，C 值逐渐降低。如果缩径程度较轻(缩至直径1 6 m m)，1 2 值平稳减小；当缩至直径1 4 m m 以下，C 值开始明显降低；随着缩径程度加大，C 值降低的幅度愈大。此外，缩径的管件数目愈多，缩径程度愈严重，C 值就愈低。在同等程度缩径2 0 9 垦垂星垦垦里垦星星5 l!垦韭垒星笪笪苎型量堕旦垫查窒堕堕堕叁图5 缩径弯头对c 值的影响图6 弯头与管箍缩径对E 值影响对比的情况下，缩径的弯头对C 值产生的影响明显大于管箍。“不规则缩径”现象的检验标准水力测试结果表明，不缩径情况下光滑管路的C 值在1 3 0 至1 5 0 之间，考虑到施工现场的复杂性，建议检测时将C 值的合格标准定为1 1 0，即相当于缩径至1 4 r a m 的2 个弯头或缩径至1 2 r a m 的1 个弯头产生的水力效果；或者相当于缩径至1 2 r a m 的2 个管箍产生的水力效果。制定的检测标准如下：c 11 0 时，认为未发生缩径或仅发生轻微缩径，视为合格工程。2 l O韭垒堕壁盟量型皇堕盟焦垄窑逍鲤过盒筮婴签笸垡：自 查丝墅至遗C 1 1 0 以下时，认为发生严重缩径，视为不合格工程。35 水力计算软件的编制为了便于检测“不规则缩径”现象，我公司编制了水力计算软件，可根据实测数据快速计算出管路的海曾威廉粗糙系数。此软件采用面向对象的开发语言(V i s u a lc 撑n e t)和关系数据库(S Q Ls e 丌e r)，具有用户登录，数据输入，水力计算，结果存储，数据查询，打印报表等功能，实现了对象化、平台化、模块化的设计思想。图7 水力计算软件的数据输入界面4P P R 管承插热熔连接“不规则缩径”现象的防治对策针对施工中出现的问题，为了彻底消除P P R 管承插热熔连接“不规则缩径”现象，建议采取的防治措施如下：使用带数字显示的质量可靠的热熔工具，尽量不用旋钮温控的热熔工具，因为旋钮温控热熔工具的加热温度不易准确控制到设定的温度。温度过高，易熔接过度，产生“不规则缩径”现象；温度过低。熔接不够，易产生分脱，从而导致渗漏。建议P P R 管材的生产厂家直接在管材上按照插入深度为间隔划线，例如D e 2 5 的管子要求插入深度为1 5 毫米，即按1 5 毫米的间隔直接在管子上划线，2 1 1 星茎耋垦垦星耋耋星星耋星垦；i!垒星篁塾垄型量查旦墼查奎鎏堡鲨全。以方便施工人员现场操作时按照所划的线准确控制插入深度。严禁热熔连接时管材与管件发生旋转、扭曲。不同生产厂家的P P R 管不允许在同一工地使用o采用专用割刀切割管材，杜绝管道接头处毛刺的产生o热熔后应重点检查弯头的热熔连接质量，避免弯头发生缩径o对所有参与热熔施工的人员进行岗前培训，取得培训合格证后方能进行热熔操作。5总结P P R 管承插热熔连接“不规则缩径”现象是“户表改造”项目实施过程中出现的新问题，它直接影响了用户的水量。出现这种现象的根本原因在于未按照施工规范进行热熔连接操作。采用现场实测流量、压力，计算出用户管路海曾威廉粗糙系数的方法，可简便快捷地发现用户管路是否发生了“不规则缩径”现象，从而达到了敦促施工单位严格按照规范施工的目的，最终使供水企业的“户表改造”工程造福千家万户。参考文献：1 刘鹤年流体力学 M 北京：中国建筑工业出版社，2 0 0 1 2 张洪国，赵洪宾管网流量分析中选用沿程阻力系数公式的研究 J 管道技术与设备，1 9 9 8(6)：1 3 3 L a r r y W M a y s W a r e rD i s t r i b u t i o nS y s t e mH a n d b o k M M c G r a w H i l lP r e s s L o n d o n，1 9 9 4作者简介：侯煜垄(1 9 7 3 5 一)，河南郑卅人，郑州市自来水总公司工程师。研究方向：给排水工程设计与运行最优化。电话：[phone]E m a i l：h o u _ y u k u n 1 2 6 c o r n通讯地址：4 5 0 0 0 7 河南省郑州市郑上路7 8 号柿园水厂水技术研究中心