大口徑PVCU管道應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

1、大口徑PVC-U管道應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析摘要：PV-U管材因其重量輕、水力條件好、使用壽命長、安裝簡單等優(yōu)點在各種供水管網(wǎng)中應(yīng)用日益普及。但是，大口徑PV-U管材與傳統(tǒng)管材相比因價格較高，建立期投資較多，而當(dāng)今工程方案比選往往忽略動態(tài)費用例日常運行費用等，影響了其推廣應(yīng)用。為此，通過對PV-U管材與傳統(tǒng)管材的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，為大口徑PV-U給水管的推廣應(yīng)用創(chuàng)造條件。關(guān)鍵詞：PV-U管道方案比選現(xiàn)值費用運行本錢一、引言以傳統(tǒng)管材球墨鑄鐵管、混凝土管道為計算準(zhǔn)那么，在傳統(tǒng)管材最優(yōu)實用流速下，以一樣輸水才能為基準(zhǔn)，結(jié)合同規(guī)格PV-U管材進(jìn)展分析比較。原始數(shù)據(jù)：管線流量取Q總=500003/d=0.578

2、73/s；管材選擇：球墨鑄鐵管材DN800K9級；混凝土管DN800PV-U管材80019.6管線長度：L=19000參考根據(jù)：?室外給水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)?埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程?中國工程建立標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)二、管道的技術(shù)可行性分析1、流速計算：式中di:管材內(nèi)徑u：管內(nèi)水的平均流速/sQ：管材輸水量3/s球墨鑄鐵管DN800K9級流速=1.15/s混凝土管DN800流速=1.15/sPV-U管材流速80019.60.63pa管材=1.27米/秒結(jié)果說明,三種管材流速均在經(jīng)濟(jì)流速范圍之內(nèi),是可行的。2、水力計算：球墨鑄鐵管水力計算球墨鑄鐵管內(nèi)流速1.2/s時，單位水頭

3、損失可由下式計算。式中:：每米管道的水頭損失(米)：管材內(nèi)徑：管內(nèi)水的流速/s代入得水力坡降系數(shù)=0.0029鋼筋混凝土管水力計算流速系數(shù)可按下式計算式中:：每米管道的水頭損失(米)；：管材內(nèi)徑；R：水力半徑滿流取d/4；：管內(nèi)水的流速/s；：流速系數(shù)。代入得單位水頭損失=0.00222PV-U管材水力計算塑料管的沿程損失可計算如下：水力摩阻系數(shù)由下式計算先確定管內(nèi)流體的雷諾數(shù)Re=966216式中Re：管內(nèi)流體的雷諾數(shù)di:管材內(nèi)徑u：管內(nèi)水的流速/s：水在20下的粘度=110-62/s故80019.6管材=0.011沿程水頭損失由下式計算：=0.0012米水柱結(jié)果說明，PV-U管材由于內(nèi)壁

4、相當(dāng)光滑，單位長度水頭損失小于同口徑鑄鐵管材或混凝土管，可有效降低水泵的揚程，節(jié)約運行本錢。3、水錘壓力計算：對停泵水錘壓力增值可由以下公式計算：其中壓力波回流速度式中：水錘壓力：流速變化，取平均流速a：壓力波回流的速度/s：水的重力密度取10103N/3K：水的體積模量取2200106N/2Ep：管材的彈性模量，PV-U管材取3000106N/2，球墨鑄鐵管材取160000106N/2，混凝土管取206000106N/2di：管材內(nèi)徑en：管材壁厚壓力波回流速度計算：球墨鑄鐵管材=889.8/s那么水錘壓力增值=104.4米水柱鋼筋混凝土管=1374/s那么水錘壓力增值=161米水柱PV-U

5、管材80019.6：=267/s水錘壓力增值=35米水柱計算結(jié)果說明：因為PV-U管材較球墨鑄鐵管材、鋼筋混凝土管材具有更低的彈性模量，水錘壓力的增值明顯降低，可有效防止水錘壓力波動對管材本身造成的危害，進(jìn)步管道運行的平安性能。4、PV-U管材最大埋深計算管道在外壓荷載作用下的豎向變形計算公式：式中DL：變形滯后系數(shù)，取1.2Kb：管底弧型土基的基床系數(shù)，當(dāng)土基支撐角90時,一般采用0.1EP：管材彈性系數(shù)，取3KN/2IP：管壁單位長度慣性矩e3/12e為管材壁厚Ed：回填土綜合變形模量，取310-3KN/2D：管材外徑r0：PV管計算半徑(D-e)/2：作用在管頂?shù)淖畲笸凛d荷KN/：土的容

6、重取1810-9KN/3H：管頂最大埋深F：作用在管頂?shù)淖畲髣虞d荷，當(dāng)埋深大于3米時不考慮動載荷塑料管材在外壓載荷作用下的豎向變形量不宜大于管直徑的5%，當(dāng)計算管材的最大埋深時，取F=0，計算80019.6PV-U管材的最大埋深：=5以上計算均為保守計算，如考慮柔性管“管-土共同作用，實際最大埋深可大于理論計算埋深。不難看出，PV-U管材具有良好的抗外壓性能。二、經(jīng)濟(jì)性能比較1、工程造價比較元/米工程管材管徑管材價格挖土管道根底米3管道根底回填土管道防腐管道安裝直接費綜合費用綜合造價PV-U管材80089234原土夯實1.60.633.8415.089779986.12球墨鑄鐵管材DN8009

7、6834原土夯實1.60.633.8421.9324.891084.3612.731097.09鋼筋混凝土管DN80040034原土夯實1.60.633.8436.0536.05541.6419.91561.55注：上述主材價格為編者搜集，根據(jù)市場動態(tài)應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整。工程選用PV-U管材80019000米工程費用：986.1219000米=18736280元工程選用球墨鑄鐵管工程費用:1097.919000米=20844710元工程選用鋼筋混凝土管工程費用:561.5519000米=10669450元2、常年運行費用能耗比較管網(wǎng)常年運行費用是通過泵站電能消耗來維持的，泵送壓力輸水部分管線為19公

8、里，PV-U管材取代球墨鑄鐵管材及鋼筋混凝土管常年運行耗電量的節(jié)約按照下式計算：式中E：年運行耗電量KhQ：日供水量3/dH：水泵工作全揚程差H=h球-h塑LKd：供水日變化系數(shù)取1.2：機(jī)泵效率取70%PV-U管材與球墨鑄鐵管相比PV-U80019.6管材年節(jié)電量=193萬KhPV-U管材與鋼筋混凝土管相比PV-U80019.6管材年節(jié)電量=115.4萬Kh由此，合理使用PV-U管材替代球墨鑄鐵管材及鋼筋混凝土管材，日常運行費用僅用電量一項每年即可大幅降低。3、常年運行費用差額折現(xiàn)在目前各種管材的效勞壽命無權(quán)威資料明確說明的情況下，取管道全壽命期均為n=30年據(jù)報道德國發(fā)現(xiàn)二戰(zhàn)時所鋪設(shè)pv-

9、u管材，經(jīng)檢測管材各項標(biāo)準(zhǔn)均在DIN標(biāo)準(zhǔn)之上，壽命已超過其50年的設(shè)計壽命，折現(xiàn)率取i=7%公益性，如商用那么為12%，殘值為零，管道按當(dāng)年投資當(dāng)年運行計算。那么：E=E1+1/(1+i)+1/(1+i)2+1/(1+i)3+1/(1+i)29PV-U管材與球墨鑄鐵管相比PV-U80019.6管材年節(jié)電量193萬Kh那么E=1921+1/(1+7%)+1/(1+7%)2+1/(1+7%)3+1/(1+7%)29=19212.409=2382.3萬KhPV-U管材與鋼筋混凝土管相比PV-U80019.6管材年節(jié)電量90.5萬Kh那么E=115.41+1/(1+7%)+1/(1+7%)2+1/(1

10、+7%)3+1/(1+7%)29=1432萬Kh結(jié)果說明，當(dāng)保證50000噸/天的輸水狀況下,球墨鑄鐵管及鋼砼管在全壽命期間比塑料管多支出的運行費用(電耗)折現(xiàn)值如下:球墨鑄鐵管與PV-U80019.6管材相比多支出2382.3萬Kh鋼砼管與PV-U80019.6管材相比多支出1432萬Kha)三種管道本錢凈現(xiàn)值比較三種管材的常年運行費用差額折現(xiàn)值與主材工程費用存在以下關(guān)系：F-E工程費用球墨鑄鐵管較PV-U管材多支出210.843萬元：F-E=210.843+2382.3萬Kh*0.57元/Kh=1565.754萬元工程費用鋼筋混凝土管較PV-U管材多支出-806.683萬元F-E=-806

11、.683+1432萬Kh*0.57元/Kh=9.557萬元注：工業(yè)用電取0.57元/Kh如考慮到鋼筋混凝土管道實際壽命小于30年酸堿鹽地區(qū)更短，僅為塑料管材壽命的一半，那么鋪設(shè)一條塑料管道相當(dāng)于兩條水泥管道。F-E=-806.683萬元+1066.945萬元+1432萬Kh*0.57元/Kh=1076.5萬元這說明：1、塑料管道在全壽命期工程總造價中將年運行費用折現(xiàn)為工程建立時的值能大大降低本錢。2、由于塑性管水力坡降較小，相對與其它傳統(tǒng)管材而言在出廠水壓一樣時，在管網(wǎng)一樣的地點上用戶水壓會高于傳統(tǒng)管材，可以保證更多用戶對水壓的要求。3、常年運行費用即水力坡降、能耗、管徑一樣時的輸水才能，塑料管輸水才能較傳統(tǒng)管道高。4、流量、常年運行費用一樣時，塑料管材較傳統(tǒng)管道校四、綜合評述與結(jié)論從以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：PV-U管材的優(yōu)點明顯，其粗糙系數(shù)僅為0.0080.009，與同規(guī)格的球墨鑄鐵管及鋼砼管材相比有更好的輸水才能及更低的運行費用；而其耐腐蝕性、重量輕、安裝簡便、施工費用低的特性均優(yōu)于球墨鑄鐵管及鋼砼管材。由上可知：大口徑PV-U管材用于給水工程，在技術(shù)上是完全可行的，并可進(jìn)步工程進(jìn)度，降低施工費用，節(jié)約運行本錢。編制結(jié)論：1管道技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較時應(yīng)重視“動態(tài)分析法的應(yīng)用，各單位應(yīng)立足將來