玻璃钢管道等四种管材综合性价比.doc

玻璃钢管道等四种管材综合使用性能技术经济分析陈立明 孙雨虹 金龙摘自中国《供水与排水》杂志九八年第四期引 言合理的选择最佳管材与确定经济管径，是管道工程设计的基本要求只有通过严格科学的技术分析，才能够准确地找到最优的管材与管径本文试就对玻璃钢管道等四种管材的对比分析说明经济管径与最佳管材的确定过程1、 经济分析经济管径的选择：经济管径的选择既要考虑管材、施工等一次性投资，同时还考虑寿命周期内管线的运行维护费用，这两项费用之和最小的方案为最佳经济管径1.1 管材综合造价：管材综合造价及一次性投资，是由管材价格与安装施工费用等组成表 1 所列为钢管（SP） 、球墨铸铁管(DI) 、预应力钢筋混凝土管（PCP） 、以及玻璃钢管道（GRP）的综合造价表 1 四种管材综合造价表管道综合造价（万元/公里）管径（mm） 钢管 球墨铸铁管 预应力钢筋混凝土管 玻璃钢管700 107.83800 146.97 201.49 96.05 140.72900 151.99 208.37 99.33 151.811200 290.72 398.56 190.0 273.961400 356.75 508.82 240.34 349.551500 396.961600 434.91 628.27 309.89 434.211800 515.86 754.73 355.72 549.332000 589.30 858.86 444.65 674.901.2 管线运行费用：管线的运行费用即输送介质时为克服摩擦阻力及静水头所需的泵动力与管线的维护费用之和。

表 2 为计算摩阻水头损失及泵动力费用的程序所用公式如下：水头损失按满宁公式计算： V=1/n*R2/3*S1/2其中：n——糙率系数R——水利半径，对满流管 R=D/4 [R=面积/周长=π(D/2) 2/(π*D )=D/4]S——水力坡度 S=H/L年动力计算公式：Py=(9.8*G*F*HL*t/E)*Pc其中：G——介质比重；F ——流量；HL——水头损失； t——年运行时间；E——泵效率；Pc——动力价格，本文取 0.52 元/ 千瓦时寿命期动力费用闲置计算公式为：A=Py*[1-(1-I) -N]/I其中：Py—年动力费用； I—投资收益率；N—设计寿命本比较方案按寿命最短的管材（钢管）40 年计表 2 管线运行动力费用比较不同管材克服水头损失所需动力比较：项目名称 某工程工程性质 输水管线管材类型 玻璃钢管等四种管材时 间 1997.6输入 单位 玻璃钢管 钢管 球墨铸铁管 预应力钢筋混凝土管管径 D 毫米 1800 1800 1800 1800管线长度 L 公里 1.0 1.0 1.0 1.0流量 F3 立方米/日 300000 300000 300000 300000介质比重 G 公斤/立方米 1000 1000 1000 1000泵效率 E % 70 70 70 70动力价格 Pc 元/千瓦时 0.52 0.52 0.52 0.52设计寿命 N 年 40 40 40 40投资收益率 i 10% 10% 10% 10%满宁糙率系数 n 0.0096 0.0125 0.0125 0.0125结果流速 米/秒 1.36 1.36 1.36 1.36沿程水头损失H 米 0.50 0.84 0.84 0.84所需功率 HP（马力） 马力 32.9 55.8 55.8 55.8（千瓦） 千瓦 24.20 41.04 41.04 41.04年动力消耗量 W千瓦时/年 千瓦时/年 215.110 364.702 364.702 364.702年动力费用（元/年） 元/年 111857.05 189644.79 189644.79 189644.79寿命期动力费用现值 A:(元) 元 1093855.74 1854546.00 1854546.00 1854546.001.3 管材寿命周期总投资：以上两项之和得到的表 3~6 及图 1~4 即寿命周期总投资额（维护费用忽略）：1.3.1 管线日输水量 7.3 万立方米：表 3 四种管材寿命周期总投资比较管材类型 玻璃钢管 钢 管 预应力钢筋混凝土管 球墨铸铁管管径(mm) 700 800 900 800 900 800 900 800 900流量(m 3/日) 73333 73333 73333 73333 73333 73333 73333 73333 73333沿程水头损失(m/km) 4.58 2.25 1.20 3.81 2.03 3.81 2.03 3.81 2.03使用寿命（年） 40 40 40 40 40 40 40 40 40年泵动力费用（元/年） 251652 123456 65871 209309 111680 209309 111680 209309 111680寿命期动力费用现值(元) 2460921 1207278 644160 2046845 1092123 2046845 1092123 2046845 1092123管材综合造价（万元/km） 107.83 140.72 151.81 146.97 151.99 96.05 99.33 201.49 208.37寿命期总投资现值（万元 353.93 261.45 216.23 351.65 261.20 300.73 208.54 406.17 317.58/km）比较结果：管线日输水量 7.3 万立方米，玻璃钢管的总投资高于预应力钢筋混凝土管，低于其他良种管材。

1.3.2 管线日输水 16 万平方米：表 4 四种管材寿命周期总投资比较管材类型 玻璃钢管 钢 管 预应力钢筋混凝土管 球墨铸铁管管径(mm) 1200 1400 1500 1200 1400 1600 1200 1400 1600 1200 1400 1600流量(m 3/日) 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000 160000沿程水头损失(m/km)1.23 0.54 0.37 2.09 0.92 0.45 2.09 0.92 0.45 2.09 0.92 0.45使用寿命（年）40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40年泵动力费用（元/年）147507 64823 44870 250087 109911 53920 250087 109911 53920 250087 109911 53920寿命期动力费用现值(元)1442479 533957 438789 2445610 1074825 527287 2445610 1074825 527287 2445610 1074825 527287管材综合造价（万元/km）273.96 349.55 396.96 290.72 356.75 434.91 190.0 240.34 309.89 398.56 508.82 628.27寿命期总投资现值（万元/km）418.21 412.95 440.84 535.28 464.23 487.64 434.56 347.82 362.62 543.12 616.30 681.00比较结果：管线日输水 16 万平方米，玻璃钢管道总投资低于钢管和球墨铸铁管，略高于预应力钢筋混凝土管。

1.3.3 管线日输水 30 万立方米：表 5 四种管材寿命周期总投资比较管材类型 玻璃钢管 钢 管 预应力钢筋混凝土管 球墨铸铁管管径(mm) 1500 1600 1800 1600 1800 2000 1600 1800 2000 1600 1800 2000流量(m 3/日) 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000沿程水头损失(m/km)1.32 0.93 0.50 1.58 0.84 0.48 1.58 0.84 0.48 1.58 0.84 0.48使用寿命（年）40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40年泵动力费用（元/年）295776 209641 11857 355430 189645 108199 355430 189645 108119 355430 189645 108119寿命期动力费用现值(元)2892411 2050093 1093856 3475770 1854546 1057299 3475770 1854546 1057299 3475770 1854546 1057229管材综合造价（万元/km）396.96 434.21 549.33 434.91 515.86 589.30 309.89 355.72 444.65 628.27 754.73 858.86寿命期总投资 686.20 639.22 658.72 782.49 701.31 695.03 657.47 541.17 550.38 975.85 940.18 964.59现值（万元/km）比较结果：管线日输水 30 万平方米，玻璃钢管道总投资低于钢管和球墨铸铁管，高于预应力钢筋混凝土管。

1.3.4 管线日输水 40 万立方米：表 6 四种管材寿命周期总投资比较管材类型 玻璃钢管 钢 管 预应力钢筋混凝土管 球墨铸铁管管径(mm) 1800 2000 1800 2000 1800 2000 1800 2000流量(m 3/日) 400000 400000 400000 400000 400000 400000 400000 400000沿程水头损失(m/km)0.88 0.50 1.50 0.86 1.50 0.86 1.50 0.86使用寿命（年） 40 40 40 40 40 40 40 40年泵动力费用（元/年）265143 151161 449528 256281 449528 256281 449528 25628寿命期动力费用现值(元 )2592843 1478211 4395961 2506189 4395961 2506189 4395961 2506189管材综合造价（万元/km）549.33 674.90 515.86 589.30 365.72 452.78 754.73 858.86寿命期总投资现值（万元/km）808.62 822.73 955.46 839.92 805.92 703.40 1194.33 1109.48比较结果：管线日输水 40 万平方米，玻璃钢管道总投资低于钢管和球墨铸铁管，高于预应力钢筋混凝土管。

1.4 经济管径选择：通过以上分析比较得到相应于不同流量的经济管径如下：表 7 各种流量的经济管径输水量 管径（mm）（万立方米/日） 其他管材 玻璃钢管道40 2000 180030 1800 160016 1400 140022 900（三根） 900（三根）2、技术分析：2.1 四种管材主要特性表 8 四种管材主要特性比较名称最大管径（ mm） 工作压力（bar）接口形式使用处限生产与应用 优 点 缺 点钢管 设计确定 设计确定焊接法兰连接401、传统管材；2、可工厂制作；3、国内使用比较普遍；1、 管材强度高，工作压力也高；2、严密性好；3、能够承受轴向载荷，可安装于陡坡或做明管线；4、修补性好；5、运输、保存均较方便；6、管件种类齐全，连接简单、可靠；1、容易腐蚀，需要加以防腐处理，如防腐处理不当或在运输、安装过程中损坏防腐层，管道寿命将大大降。