摘要：高层建筑燃气供气系统有其特殊性，只有了解高层建筑燃气供气方式，剖析高层建筑燃气供气存在的缺陷和不足，才能进行针对性的应对和补偿。同时，要进行用户调压器的合理应用，必须分析用户调压器的特性机理，进行附加压头处理方法的比选，才能有效解决高层建筑燃气供气系统中附加压头的问题。
关键词：高层建筑；燃气供气系统；用户调压器；设计应用
引言
城市燃气输配系统工程是现代化城市基础设施的主要组成部分。随着高层建筑的不断涌现，与之配套的燃气工程将面临新的问题，例如附加压头对整个燃气管道的压力降分配将会产生较大影响。高层建筑合理应用用户调压器，才能提升高层建筑燃气供气系统的合理有效性。
1高层建筑燃气供气系统种类
1.1上环下行供气系统
在高层建筑外墙敷设中压管道，对其进行调压处理，再由不同数量的低压立管将其导入到用户供气系统，由控制阀门进行调节控制。由于该系统采用屋顶管道明铺的方式，因而体现出良好的立面美观性，并有益于后期的运维检修管理。然而，其缺陷在于输送阻力较大，存在严重的沿程损耗现象，不适用于斜顶结构的建筑。
1.2下环上行供气系统
该系统是在地面或外墙处设置调压箱，以埋地/架空的不同方式，导引调压后的低压干管，由不同立管控制阀门实现由下引上的供气。该系统要充分考虑建筑物高度对附加压头的不良影响，必须采用改变管径的策略，达到冲抵附加压头的效果。
1.3上环下行+下环上行供气系统
将不同的燃气供气系统设置于高层建筑的不同层，以32层楼为例，1～12层可以采用下环上行燃气供气系统，13～32层可以采用上环下行燃气供气系统，加强两种供气系统的链接，实现优劣互补。然而要注意的是，当系统容量日趋扩大的状况下，管道布设相对复杂，造价成本较高，这成为制约系统宽泛化应用的瓶颈。
2高层建筑中附加压头的影响
由于燃气和空气的密度不同，当管道始末两端存在标高差时，在燃气管道中将产生附加压头：。所以在计算高层建筑的燃气管道时，应考虑附加压头。高层建筑由于受燃气灶、燃气壁挂炉和燃气热水器等燃气器具的额定工作压力的限制，如此大的附加必影响到这些燃气器具的正常运行和使用寿命，从而给燃气用户带来经济上的损失和生活上的不便，甚至会产生安全事故。
3高层建筑燃气供气系统中的问题及应对
3.1每户安装节流阀，根据各楼层不同的燃气压力，分别调整阀门的开度，节流调压，克服附加压力的影响，从而满足每户燃具所需正常工作压力。但由于阀门开度不好控制，故这种做法很少采用。
3.2消除立管的热伸缩量
热伸缩量是由管道热胀冷缩引起的，它与管道安装时刻和使用时刻的极端温差有关，另外，热伸缩量还与管道长度有关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于无锡地区气候温差变化不大，并且均采用室内立管，参照《城镇燃气设计规范》（GB50028）中相关规定，并结合公司长期运行结果，经与各部门沟通确定补偿量计算温差取30℃，那么钢管长度为40m（每隔13层设一只固定支架）的热伸缩量为14.4mm，可以通过设置一只波纹补偿器将其位移吸收，达到消除立管热伸缩量的目的。当条件许可的情况下优先选择自然补偿方式，例如：方形补偿器、L型补偿器，经计算，钢管长度84m可以通过在中间部位设一个方形补偿器进行补偿。
3.3燃气户内立管的重量/温度应力及应对策略
要分析高层建筑燃气管道自重而引发的局部应力问题，分析管道长度、壁厚、管径、截面积及压缩应力对燃气户内立管的自重应力影响，校核建筑物楼板设计承载力，可以选择管径区间为DN40-DN300的镀锌钢管，通过间隔约60m加设固定支撑的方式消除管道自重生成的局部应力，并在间隔约60m添加一段水平管段，将其设置于固定支架上，消除燃气户内立管的自重应力。同时，还要计算和分析管道内承受的温度应力，考虑自然补偿量无法满足温度应力产生的管道伸缩量时，可以在春秋季节进行燃气管道的安装施工，最大程度减少温差引发的管道伸缩量；并在管道两侧固定支架，有效约束管道伸缩量，从而产生热应力，热应力的计算相关参数包括有：管材的弹性模量、管材的线膨胀系数、设计温差等。还可以在两个固定支架间安装II型补偿器或波纹补偿器，进行燃气供气管道的热补偿和保护，消除温度应力和伸缩带来的不利影响。其中：II型补偿器是以热煨弯管为材料，焊接形成具有自然补偿功能的弯道，突显其制作简便、柔韧性良好、高强度、密闭性良好的优点，较好地消除热应力；然而这种补偿器需要较大的使用空间，这就使之无法适用于部分高层、超高层建筑内的燃气管井空间。波纹补偿管直接装设在管路上，从水平和垂直两个方向进行热补偿，体现出自身的物理特性，由于其尺寸相对较小，适用于空间相对紧凑的燃气管井和建筑设备层之中，然而这种补偿器的强度偏低，易于受到外力作用而出现损坏，因而在应用中要充分考虑管道的伸缩量和波纹补偿器的补偿能力，合理选择和使用。
3.4消除附加压头的措施
克服高层建筑附加压头的传统措施中，最常见的是缩小燃气管道立管的管径和居住小区内设置调压设施（调压箱、调压站、调压柜）。前者是通过增加局部压力降和沿程压力降的方式，可在一定程度上克服高层建筑所产生的附加压头；但是这种措施也影响了燃气立管的通过能力，从而限制了燃气壁挂炉或其它燃气器具的发展，并将影响气源充足的燃气经营单位的经济效益和用户的发展。后者是根据小区建筑的特点通过调整庭院煤气管道压力的方式，可在一定程度上消除附加压头的影响，但是投资太大，给燃气用户增加了经济负担。
4高层建筑燃气供气系统用户调压器的设计应用
用户调压器有L型、S型的不同型号，由阀体、承压板、调节弹簧、平衡皮膜等构成，采用水平或垂直安装的方式，适宜温度范围在-15～60℃，用户调压器的气体流速、密度与用户用气量、压力的变化相关联，其动力特性表现为调压压力状况下各装置间的联动循环状态，相关装置包括有：比较元件、比较元件弹簧、执行器、敏感元件皮膜等，由此实现对用户端的调压和稳压。以SGF-15L/S调压器为例，它无须依赖外界的主动调节，可以自动调节压力，使出口压力保持在稳定设定状态，并能够利用调节弹簧改变阀口张开状态，有效保证出口压力的稳定性。当调节器在流量为4.0m3/h、6.5m3/h时，进口压力分别为2.3～4.0kPa、4.0～10.0kPa，其出口压力则稳定在1.84～2.48kPa，闭塞压力稳定在2.7kPa或之下，进出口侧的气密性能为20kPa。
结语
综上所述，高层建筑燃气供气系统中存在不同的问题，要针对性地加以处理和应对，规避和应对高层建筑附加压头的问题，合理利用用户调压器的应用机理，消除附加压头的不利影响，实现燃气供气系统的有效增容。
参考文献：
[1]王月香.浅谈建筑燃气管道的设计与施工[J].中国绿色画报，2015，（10）.
[2]朱翠娣.高层建筑燃气工程关键设计关键技术分析[J].化工管理，2014，（35）.
论文作者:万洋1,刘天津2,庞明辉3
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/6
标签：燃气论文; 压头论文; 调压器论文; 高层建筑论文; 管道论文; 系统论文; 应力论文; 《防护工程》2019年12期论文;