長輸管道彎管疊加角的計算(推薦文檔)

1、長輸管道彎管疊加角的計算李云芳（中國石油天然氣管道第三工程公司，河南中牟451450）【摘要】隨著近年來管道工程建設(shè)的快速發(fā)展，許多長輸管道工程項目相繼開工建設(shè)。在長輸管道工程的施工建設(shè)當(dāng)中，對彎管的需求量非常大，本文通過理論推導(dǎo)與實踐，介紹了關(guān)于不宜直接測量出的疊加角度的計算方法，公式形式簡單、便于記憶，在實際應(yīng)用當(dāng)中對施工技術(shù)人員具有借鑒與參考價值。0前言管道運輸以其運量大、占地少、運輸建設(shè)周期短、費用低、安全可靠、連續(xù)性強(qiáng)、耗能少、成本低、效益好而與鐵路、公路、海運、民用航空共稱為五大運輸行業(yè)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及西部的開發(fā)，近年我國建設(shè)了多條長距離管道，如相繼建成并投產(chǎn)的蘭-成-渝成品

2、油管道、西氣東輸管道、西部原油成品油管道及正在建設(shè)的湘-婁-邵供氣管道、西氣東輸三線管道等。長輸管道因其距離長，無論是水平還是縱向都要多次發(fā)生變化，因此在長輸管道的安裝過程中需要使用彎管來改變其方向，而彎管角度的準(zhǔn)確測量與計算對管道順利安裝至關(guān)重要。1管道方向改變的方法管道水平和豎向的轉(zhuǎn)變，可根據(jù)具體情況分別采用彈性敷設(shè)、現(xiàn)場冷彎彎管和預(yù)制熱煨彎管來處理。一般在地形條件允許的情況下，要優(yōu)先采用彈性敷設(shè)。采用彈性敷設(shè)時，彎曲曲線的曲率半徑一般不小于鋼管外徑的1000倍。當(dāng)彈性敷設(shè)無法滿足角度改變時優(yōu)先采用冷彎彎管，曲率半徑為R=40D；冷彎彎管無法滿足角度改變時則采用熱煨彎管，熱煨彎管曲率半徑為

3、R=6D。2彎管的準(zhǔn)確測量的重要性長輸管道要經(jīng)過多種地形地貌，特別是山區(qū)、丘陵地段，地形復(fù)雜、蜿蜒曲折，山體落差大，山勢起伏連綿，給施工帶來很大的困難。在湘婁邵供氣管道中，由于管道沿線山勢起伏，彎管用量非常大，要求施工技術(shù)人員在彎管角度的測量與計算時，必須保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，否則勢必造成彎管組對安裝時出現(xiàn)強(qiáng)力組對，使焊口產(chǎn)生應(yīng)力，為管道安全運行留下隱患；正確角度彎管的安裝，有利于管道下溝后保證管道埋深，減少土石方的開挖量；另外，預(yù)制熱煨彎管加工周期長、運輸距離遠(yuǎn)，如果根據(jù)技術(shù)人員測量結(jié)果加工并已經(jīng)運至現(xiàn)場的預(yù)制熱煨彎管與現(xiàn)場實際情況誤差過大，就需要重新加工生產(chǎn)，不但造成生產(chǎn)及運輸成本增加，更將嚴(yán)

4、重影響施工進(jìn)度。因此彎管的準(zhǔn)確測量與計算在管道工程建設(shè)中至關(guān)重要直接關(guān)系到工程的質(zhì)量與進(jìn)度。3疊加角的計算為了確保測量所得到的彎管角度的正確性，將測量誤差控制在允許范圍內(nèi)，施工技術(shù)人員通常都采用現(xiàn)場實際測量的方法。對于管道水平和豎向轉(zhuǎn)變的角度，技術(shù)人員以圖紙為參考，進(jìn)行現(xiàn)場實地測量。單純的水平轉(zhuǎn)角與縱向轉(zhuǎn)角都較容易準(zhǔn)確測量，而角度疊加(即在同一地點既有水平方向的改變，又有縱向方向的改變)就相對困難，有時因為測量條件的局限，使用儀器不易直接測量出疊加角度，此時可以先分別測量出同一點的水平轉(zhuǎn)角與縱向轉(zhuǎn)角的角度，或者根據(jù)圖紙的平面圖與縱斷面圖得到同一點的水平轉(zhuǎn)角與縱向轉(zhuǎn)角的角度，然后再利用立體幾何和

5、三角函數(shù)通過計算的方法計算出疊加角的角度，原理及推導(dǎo)過程如下：如上圖：A1C1B2為帶有疊加角度的彎管模型，其中a(ZA1C1B1)為已測出的縱向轉(zhuǎn)角(使用鈍角)；Y(ZB1C1B2)為已測出的水平轉(zhuǎn)角；B(ZA1C1B2)為所求疊加角度，公式推導(dǎo)過程如下：根據(jù)三角形余弦定理：cosp=(al2+b22-c22)/(2XalXb2)將b2二bl/cosY；c22=c12+b32；b3=b1Xtany；c12=a12+b12-2Xa1Xb1Xcosa代入上式，得：cosB=(al2+(bl/cosY)2-(al2+bl2-2Xa1Xb1Xcosa)+(blXtanY)2/(2Xa1Xb1/cosY)令a1=bl=l,代入上式，整理化簡如下:cosp二cosaXcosyB=arccos(cosaXcosy)角p即為所要求的疊加角，計算出的角度為鈍角，而管道工程慣用銳角作為彎管角度的表示方法，因此計算出的疊加角度=180-p。4結(jié)束語以上推導(dǎo)得到的疊加角計算公式形式簡單、易于理解、便于記憶，在工程中使用方便、結(jié)果準(zhǔn)確，在實際施工應(yīng)用中取得了良好的效果。在施工中保證了彎管測量的準(zhǔn)確性，有效地避免強(qiáng)力組對、保證管道埋深、加快施工綜合進(jìn)度，公式也便于現(xiàn)場施工技術(shù)人員記憶與掌握