郑州市铝塑复合管及户外挂表的应用研究

摘 要

介绍了郑州市铝塑复合管及户外挂表在燃气工程的应用情况，对现有工程实例进行了跟踪测试，提出了发展铝塑复合管及户外挂表安装方式的建议。
摘要：介绍了郑州市铝塑复合管及户外挂表在燃气工程的应用情况，对现有工程实例进行了跟踪测试，提出了发展铝塑复合管及户外挂表安装方式的建议。
关键词：户内燃气管道；铝塑复合管；户外挂表
Application Research of Polyethylene-Aluminum-Polyethylene Composite Pipe and Outdoor Gas Meter in Zhengzhou City
QIN Min，GENG Tong-min
Abstract：The application situation of polyethylene-aluminum-polyethylene composite pipe and outdoor gas meter in Zhengzhou gas projects is introduced. The tracking test for the existing project examples is performed. Some proposals about improving polyethylene-aluminum-polyethylene composite pipe and installation mode of outdoor gas meter are put forward.
Key words：indoor gas pipe；polyethylene-aluminum-polyethylene composite pipe；outdoor gas meter
1 概述
    郑州市天然气的发展从1985年开始。截至2007年底，已有逾70×104户居民使用天然气。郑州市居民用户燃气表的主要安装方式有3种：户内挂装普通表、户内挂装IC卡表、户外挂装普通表。其中户外挂表是比较受欢迎的安装方式之一。
    铝塑复合管在郑州市燃气工程中的应用，是伴随着郑州市燃气户外挂表的试点开始的。2001年末，郑州市完成了第一个铝塑复合管及户外挂表的试点安装工程[1]。2002年初，我公司结合安阳市户外挂表的安装情况，出台了户外挂表及铝塑复合管的设计、施工及验收技术规程(企业标准)，并以此标准进行推广，普及安装。至2006年底，郑州市采用这种安装方式的居民用户累计近20×104户。但在GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》于2006年11月1日起正式实施以后，我公司新发展用户禁止采用铝塑复合管及户外挂表安装方式。对原来已经安装使用的铝塑复合管及户外挂表的情况进行了进一步的跟踪调查和试验。
2 铝塑复合管及户外挂表安装情况
2.1 采用户外挂表的有关依据
   原GB 50028—93《城镇燃气设计规范》(1998年版)中，对于计量的要求是“民用建筑宜采用集中显示的装置”。此规定并非强制性规定，只是一种选择，可选择执行。
    建设部2001年公布的小康住宅的十条标准中，《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则(试行)》第6条“管道集中，水、电、煤气三表出户，增加保安措施，配置电话、闭路电视、空调专用线路。”
    首都规划建设委员会办公室、北京市城乡规划委员会《关于印发<北京市“九五”住宅建设标准>的通知》[96]首规办秘字第23号)的附件《北京市“九五”住宅建设标准》明确规定：“4.0.10有管道煤气(天然气)供应系统的住宅，每户应设煤气表。”“4.0.11为便于查表，每户住宅的三表(水表、电表、煤气表)宜设在公共部位(或采用户外计量系统)。”
    《郑州市燃气管理条例》规定：新建住宅设计使用管道燃气的，设计单位应将燃气计量装置的安装位置预留在室外公用部位。现有使用管道燃气的住宅，具备条件的，可以逐步将燃气计量装置改装在室外公用部位。
2.2 铝塑复合管的有关依据
    CJ/T 108—1999《铝塑复合压力管(搭接焊)》，CJ/T 159—2002《铝塑复合压力管(对接焊)》，GB/T 18997.1—2003《铝塑复合压力管 第1部分：铝管搭接焊式铝塑管》，GB/T 18997.2—2003《铝塑复合压力管 第2部分：铝管对接焊式铝塑管》，这些城镇建设行业标准和国家标准相继出台，使铝塑复合管逐渐成为一种可以在燃气工程上使用的新型管材，原《城镇燃气设计规范》并没有对其安装条件作出强制性的规定。
2.3 铝塑复合管及户外挂表的安装形式
中压燃气经调压后进入小区楼前低压管，再经引入管引入至室外的燃气表箱，低压燃气经表箱内的燃气表计量后送至户内。从户外燃气表后到入户部分的燃气管道采用整根铝塑复合管连接。所有安装在表后的铝塑复合管集成一束，统一安装在PVC套管内，贴墙壁向上架设。室外外观见图1。表箱布置见图2。在套管顶部末端位置安装开口斜向下的135°弯头作为通风透气孔，可防止雨水灌入。铝塑复合管在套管内不允许有接口，出表箱后穿入PVC套管内，至每层厨房外墙的适当位置引入厨房内(见图3)。铝塑复合管在穿过楼板、楼梯平台、墙壁和隔墙时，均须安装在硬制套管中[2]，入户后转换为镀锌钢管。户内仅有15cm长的镀锌钢管和室内球阀(见图4)。
 

    表箱：户外挂表形式的燃气表在户外表箱内集中排列挂装，一般情况下为多块燃气表(通常为5～7块，每户1块)合用一个大表箱。表箱上部设有通风口，以避免燃气泄漏后积聚。表箱正面正对燃气表视窗的部分采用透明材料(如玻璃)，以便抄表员和用户观察燃气表读数(见图2)。
    燃气表：用于居民用户的燃气表为膜式燃气表，性能指标符合GB/T 6968—1997《膜式煤气表》。家用燃气表通常选用J1.6型或J2.5型膜式燃气表。
    阀门：每块燃气表的表前阀都安装在表箱内，在表箱外引入管上设置总阀以控制表箱内所有的燃气表。如此设置，是为了在意外事故发生时，能够迅速切断气源。引入管总阀、表前阀和用户室内阀门均选用密封性好、开关灵活的燃气用铜球阀。
    管材管件：从引入管到燃气表前部分和入户转换后的管材选用符合GB/T 3091—2001《低压流体输送用焊接钢管》的钢管，一般采用镀锌钢管和相应镀锌管件。燃气表后至入户部分的管材采用符合GB/T 18997.1—2003《铝塑复合压力管 第1部分：铝管搭接焊式铝塑管》的铝塑复合管，管件采用符合CJ/T 111—2000《铝塑复合管用卡套式铜制管接头》或CJ/T 190—2004《铝塑复合管用卡压式管件》的管件。
    至2006年底，郑州市采用这种安装方式的居民用户累计近20×104户，河南省14个城市中，约有逾40×104户居民用户采取这种安装方式。
    2006年11月1日起，国家标准GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》开始实施。在此标准中，铝塑复合管被明确列为室内燃气管道的推荐管材，并在第10.2.7条中对铝塑管的安装作了下述明确规定：
    “铝塑复合管安装时必须对铝塑复合管材进行防机械损伤、防紫外线(UV)伤害及防热保护，并应符合下列规定：
    ① 环境温度不应高于60℃；
    ② 工作压力应小于10kPa；
    ③ 在户内的计量装置(燃气表)后安装。”
    该标准中的这一条款为强制性条款。
    自GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》施行后，河南省各燃气公司新发展用户基本上不再采用这种安装方式。
3 在用铝塑复合管的安全评价
   在GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》报批稿草案刚出台时，郑州燃气股份有限公司联合有关企业对郑州市在用的户外挂表的铝塑复合管分别选取不同使用年限的管材进行了抽样、测试、比较、分析。从火灾发生时可能遇到的危险、极端环境温度可能造成的危险、紫外线可能对管道性能的影响、外部机械损伤造成的影响等方面进行了铝塑复合管在户外使用的风险评价，完成了郑州市《户外挂表燃气铝塑管道安全评价报告》。
    2006年10月8日，在郑州市燃气管理处的组织下，我们邀请GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》国家标准归口管理组、中国城市燃气协会、河南省城市燃气协会、中国市政工程华北设计研究院煤气研究所、国家燃气用具质量监督检验中心、河南东方能源股份有限公司等单位有关专家，在郑州市召开了该报告的审查会。
    审查会专家组成员在实地参观了户外挂表燃气铝塑管道的应用现场并听取了我公司的安全评价报告后，经过与会代表的充分讨论，认为该评价报告根据国家标准GB/T 20000.4—2003《标准化工作指南  第4部分：标准中涉及安全的内容》的要求，对火灾、紫外线老化、高温和机械损伤等危害因素进行了风险分析和风险评定，认为是“可允许风险”，完全可以通过采取相应的安全措施，保证系统安全可靠地运行。审查会建议：
    ① 在新规范施行后，要按照GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》有关要求执行。
    ② 对在用的用户继续跟踪评价，每3年对户外挂表燃气铝塑管道系统进行1次测试和评定；补充在不同安装位置、不同环境温度下外护套管内的温度测试。
    ③ 进一步整理并报送资料，提交GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》国家标准归口管理组，以备《城镇燃气设计规范》修订时参考。
4 在用铝塑复合管及户外挂表的跟踪试验
4.1 外护套管内的温度测试
    为了落实审查会精神，进一步证明铝塑复合管及户外挂表的安全可靠性，研究郑州地区的室外温度环境是否能够满足铝塑管材的使用环境要求，公司把“户外挂表铝塑复合管使用环境温度测试”项目，列入公司2007年技术创新计划。
目前该项目已经完成评价报告。该项目按照四季和每天的气温变化特点，根据铝塑复合管户外挂表工程中户外PVC套管的安装位置，选择位于东南西北4个方向的点各4处，共16个点作为测试点。这些测试点分别分布在郑州市东部和西部区域的4个小区。根据郑州地区历史最高气温(最近出现在1966年，最高气温为43℃)和最低气温(最近出现在1990年，最低气温为-17.9℃)，选择了量程为-50～+250℃，最小分度值为0.1℃的电子温度计。测温工作人员分别在每天的早晨7时和下午14时，将温度计插入测试点PVC套管上预设的小孔中测试套管内的温度，并记录数据。各测试点测试期内各月最高温度统计见表1。各测试点测试期内各月最低温度统计见表2。
经过对这16个测试点从2007年6月4日至2008年3月30日，历经一年中最冷和最热的季节，长达10个月的户外PVC套管内温度的测试，采集温度数据，对比当日气温进行整理后，得出测试期内所测试的温度范围是-7.1～40.6℃。由于铝塑复合管管材要求存放的环境温度范围是-20～40℃，GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》中规定“环境温度不应高于60℃”，因此本次测试的温度范围(在允许出现极个别差异点的情况下)符合要求，满足规范。
表1 各测试点测试期内各月最高温度统计    ℃
月份
气温
测试点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
东
西
南
北
东
西
南
北
东
西
南
北
东
西
南
北
2007年6月
38.0
36.5
37.1
40.6
36.1
35.8
36.8
35.2
35.2
37.5
38.O
37.8
37.5
38.4
38.1
37.9
37.5
2007年7月
35.0
36.9
36.8
39.3
36.9
35.3
37.6
34.7
35.2
37.8
37.5
37.8
37.7
37.6
37.9
37.5
37.8
2007年8月
35.0
38.1
38.1
39.8
38.1
35.3
36.6
35.8
35.5
37.8
37.6
37.5
37.1
37.8
37.6
37.4
37.2
2007年9月
32.0
35.2
35.3
36.8
35.2
29.8
30.6
30.2
30.6
32.5
32.2
32.6
32.0
32.7
32.5
32.7
32.4
2007年10月
27.0
25.9
25.8
26.7
25.9
24.2
24.6
24.5
23.8
26.7
26.9
26.4
26.0
26.4
26.8
26.9
26.4
2007年11月
22.0
22.4
22.5
23.2
22.4
21.0
21.2
20.4
21.2
18.7
18.8
18.6
18.7
18.5
18.5
18.7
18.9
2007年12月
13.0
9.8
9.8
10.2
9.8
14.8
14.6
15.2
14.8
13.2
13.8
13.6
13.1
13.4
13.3
13.3
13.7
2008年1月
13.0
11.6
11.8
12.3
11.8
14.1
14.0
14.5
14.0
12.4
12.1
13.8
12.2
12.7
16.5
19.7
12.5
2008年2月
19.0
18.6
18.7
19.2
18.9
16.4
16.8
17.6
16.6
17.0
16.8
17.1
16.7
17.1
16.8
17.2
16.9
2008年3月
26.0
23.2
23.3
26.6
27.1
25.2
26.8
27.6
24.6
25.6
25.7
25.6
26.0
25.1
26.6
26.4
25.3
测试期间最高温度
38.0
38.1
38.1
40.6
38.1
35.8
37.6
35.8
35.5
37.8
38.0
37.8
37.7
38.4
38.1
37.9
37.8
表2 各测试点测试期内各月最低温度统计    ℃
月份
气温
测试点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1l
12
13
14
15
16
东
西
南
北
东
西
南
北
东
西
南
北
东
西
南
北
2007年6月
18.0
22.7
22.5
22.3
22.5
22.7
22.9
23.5
22.8
21.3
21.5
21.4
22.3
23.3
24.3
21.5
23.4
2007年7月
19.0
22.3
22.3
22.4
22.5
20.3
21.2
21.6
20.4
21.3
21.4
21.6
21.3
21.3
21.5
21.5
21.5
2007年8月
18.0
19.5
19.4
19.6
19.6
18.4
18.0
18.2
18.8
18.5
18.7
18.4
18.2
18.6
18.8
18.5
18.2
2007年9月
13.0
18.9
18.5
19.5
20.4
13.2
13.4
13.6
13.0
15.0
15.5
15.3
15.1
15.1
15.1
15.2
15.4
2007年10月
5.0
7.6
6.7
6.9
6.7
12.6
12.2
12.2
12.1
7.4
7.3
7.4
7.2
7.3
7.3
7.7
7.4
2007年11月
0.0
2.8
2.5
2.5
2.6
6.6
7.0
7.2
6.6
1.8
1.7
1.5
1.0
1.2
1.9
1.0
1.6
2007年12月
-4.0
0.4
0.8
0.6
0.9
1.1
1.8
1.6
1.2
-4.2
-4.9
-4.4
-4.1
-4.1
-4.8
-4.4
-4.7
2008年1月
-7.0
-7.1
-2.6
-2.7
-2.7
-1.8
-1.6
-1.8
-1.6
-3.0
-3.4
-3.1
-3.2
-4.0
-3.2
-3.6
-3.8
2008年2月
-6.0
-2.3
-2.1
-1.9
-1.8
0.4
0.3
0.8
0.2
-2.2
-2.0
-1.9
-2.8
-2.8
-2.6
-2.0
-3.5
2008年3月
1.0
6.3
5.4
5.4
5.5
9.2
9.2
9.6
8.3
1.7
2.0
1.8
1.9
2.2
2.0
2.6
2.4
测试期间最低温度
-7.0
-7.1
-2.6
-2.7
-2.7
-1.8
-1.6
-1.8
-1.6
-4.2
-4.9
-4.4
-4.1
-4.1
-4.8
-4.4
-4.7
    以上数据表明，在郑州地区，将铝塑复合管安装在室外实施户外挂表，由于在PVC套管的保护下，可以防紫外线照射，防外部机械损伤，能够在该管材的适用环境温度范围内使用，满足规范要求的使用条件。
4.2 不同环境温度下燃气表计量误差测试
    由于燃气表对使用环境温度有一定的要求，当把燃气表安装在户外，室外的环境温度对燃气表的计量造成误差，需要我们进一步研究。据此，我们确定并完成了“膜式燃气表温度影响及可靠性试验研究”和“区域计量和供销差控制研究”项目。
    膜式燃气表温度影响及可靠性试验研究项目通过对目前国内使用较为普遍的家用膜式燃气表(J2.5普通表)进行温度影响和可靠性试验，研究环境温度对户外挂表可能造成的影响，对各种燃气表的质量性能进行筛选和评比，为公司未来的仪表选型提供帮助，有效控制降低下游供销差。
    试验结果：在-20～+40℃范围内，环境温度变化对燃气表的计量准确性影响比较大。在未作温度修正的情况下，在低温-10℃时，相对误差达到-12%～-14%；在低温-20℃时，相对误差达到-14%～-17%；在高温40℃时，燃气表的相对误差并不高，为3%左右。在作出温度修正后，在低温0℃以下时，相对误差为-1%～-3%；在高温30℃以上时，相对误差为0～1%。燃气表的相对误差受温度变化影响比较大，在作出温度修正后，可以有效减小误差范围。
    在试验期间，我们也看到，一部分厂家的产品存在一些问题或缺陷，导致在试验过程中仪表出现故障或停止计数，说明此类仪表对温度变化更加敏感，不适合低温状态使用。
    区域计量和供销差控制研究项目通过选择有代表性的试验小区，在小区燃气管道进口处合适位置安装带温度和压力补偿的流量计进行区域集中计量，并对比分户燃气表计量值之和，分别研究IC卡表用户小区和户外挂表用户小区的不同时期用气情况，寻找在该区域内供销差形成的规律，探索燃气计量仪表合理的安装方式。
    试验结果：通过1个年度的数据统计和对比发现，环境温度对户外挂表影响较大，供销差变化范围是-19.07%～4.81%，尤其是冬季的影响较大，最终造成了年度-7.89%的总供销差。应适当采取温度机械补偿型燃气表、耐低温燃气表或表体使用隔热材料等方式，来减小户外挂表造成的供销差。
4.3 利弊分析
    2006年在召开安全评价报告审查会之前，我们已经做了一次安全测试和评价。按照审查会提出的3年1个周期进行测试和评价的要求，我公司将对户外挂表及铝塑复合管系统进行一次全面的测试和评价。目前已初步分析了铝塑复合管及户外挂表安装方式的利弊，下一步将进一步量化并完成评价报告。
4.3.1优点
    ① 免除了入户抄表给用户带来的麻烦，提高了抄表的工作效率，节省了大量人力，管理更经济。
    ② 户内燃气设施减少，连接接头减少，可能发生的漏气点减少，减少了安全隐患，降低了对室内美观的影响。
    ③ 降低了用户私自改装管道和破坏燃气表偷盗气的可能性，增强了防盗性和用气安全性。
    ④ 能够实现对违章、欠费和故障用户的分户独立控制，便于对用户违章、欠费和故障的处理，且不影响其他用户正常用气。
    ⑤ 维修人员可定期对接头等易漏部位进行检测，也可随时对燃气表进行校验，及时维修和更换，保证了安全和计量准确性。
    ⑥ 采用铝塑复合管户外挂表，减少施工扰民，施工工期短，施工效率高，成本相对较低。
    ⑦ 铝塑复合管使用寿命长达50年，在PVC套管的保护下，不易老化，不需维护，且无接头，增强了安全性和经济性[3]。
4.3.2问题与措施
    ① 施工和维修涉及到高空作业，安全施工责任重大。
    可采取的措施：加强施工安全管理，加强施工及管理人员的安全教育和培训，配置安全绳、安全带等安全防护用品。
    ② 铝塑复合管外部的PVC套管会出现老化、破损、脱落，需要更换时比较困难，难以实施。
    可采取的措施：我们最早的用户已使用7年，经过调查，此现象不普遍。可选取管壁较厚、抗紫外线、耐老化性能好的PVC套管，或者考虑采用其他耐老化的材料，或者采取易更换的活动扣板等安装方式。
    ③ 燃气表室外安装，对环境温度有一定的要求。超过温度范围会产生较大的计量误差，因此不适用于较寒冷的北方地区。
    可采取的措施：可选用在低温下运行可靠性更高的表型或具有温度补偿功能的表型，也可对表箱和表具采取适当的隔热保温措施来控制燃气表运行的环境温度在一定范围内。
    ④ 一旦整个立管安装完成，如果未能给当时暂不安装的中间楼层用户预先穿好铝塑复合管进行预留，那么等再次去安装时，要在已建的PVC套管内再穿一根铝塑复合管将非常困难，难以实施。如果事先预留，则占用材料，造成材料成本增加。
    可采取的措施：尽量预留铝塑复合管，并完成户内部分的安装，只是表箱中暂不挂表，做好表前阀的封堵。虽然占用了部分材料，但是方便了后期安装。
    ⑤ 铝塑复合管进厨房的位置在统一安装时无法满足所有用户的要求。一旦安装完成，如果用户要求移位改动铝塑复合管穿墙位置，则难以实施。
    可采取的措施：各种安装方式户内部分都难以满足所有用户的要求，铝塑复合管户外挂表的户内安装相对比较人性化，在确需移位改动时，只能通过加长户内钢管的办法进行。
    ⑥ 因户内钢管较短，在室内阀门经常启闭操作的拉动下，铝塑复合管转换钢管的接头处较易发生漏气，当维修或更换接头时因铝塑复合管长度的限制，不易实施。
    可采取的措施：可以改变户内安装形式，在户内增加一个弯头并加强对管道的固定，减少局部受力，降低漏气可能性。此外，对于转换接头处，在施工时尽量将铝塑复合管留得稍长一些，以便需要维修时能将铝塑复合管拉出进行接头更换。
5 结语与建议
    ① 铝塑复合管及户外挂表的安装方式在郑州市燃气工程中受到用户、开发商、物业公司和燃气经营管理者等多方的认可。
   ② 从郑州市的使用实践情况来看，铝塑复合管伴随着户外挂表安装在户外PVC套管内，符合GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》第10.2.7条中规定的“铝塑复合管安装时必须对铝塑复合管材进行防机械损伤、防紫外线(UV)伤害及防热保护，环境温度不应高于60℃，工作压力应小于10kPa”的条件，但不符合“在户内的计量装置(燃气表)后安装”的要求。
   ③ GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》施行后，河南省铝塑复合管及户外挂表这种安装方式已停止。
    ④ 郑州市应用铝塑复合管及户外挂表安装方式已取得了不少经验，并且对这种安装方式做了一些针对性的测试试验和研究，积累了一些试验数据。
   ⑤ 建议在《城镇燃气设计规范》修订时，充分考虑各地环境温度(日温差以及季节温度变化范围)、燃气工程材料、表具的选用、施工安装的实际情况，研究铝塑复合管及户外挂表安装方式的可行性。
参考文献：
[1] 丁雁祥，胡春英.室外挂表与室内挂表之我见[J].城市燃气，2002，(8)：8-9.
[2] 王伟，曲艳辉，韩露.铝塑复合管在室内燃气管道中的应用[J].煤气与热力，2003，23(11)：685-686.
[3] 何选明，安玮，韩朝晖.铝塑复合管在燃气工程中的应用[J].煤气与热力，2006，26(5)：33-35.
 
(本文作者：秦敏 耿同敏 郑州燃气股份有限公司 河南郑州 450006)