长输管道水压试验中几个重要公式计算
流量与管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。
其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水一样，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy 公式这里：Q ——断面水流量〔m3/s〕C ——Chezy糙率系数〔m1/2/s〕A ——断面面积〔m2〕R ——水力半径〔m〕S ——水力坡度〔m/m〕根据需要也可以变换为其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：h f——沿程水头损失〔mm3/s〕f ——Darcy-Weisbach水头损失系数〔无量纲〕l ——管道长度〔m〕d ——管道内径〔mm〕v ——管道流速〔m/s〕g ——重力加速度〔m/s2〕水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择适宜的管材和确经济管径。
输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
1.1 管道常用沿程水头损失计算公式与适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。
输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力与水流速度与压强脉动的结果。
紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。
管道沿程水头损失计算公式都有适用X围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式与相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。
沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1阻力特征区适用条件水力公式、摩阻系数符号意义水力光滑区>10雷诺数h：管道沿程水头损失v：平均流速d：管道内径γ：水的运动粘紊流过渡区10<<500〔1〕〔2〕紊流粗糙区>500滞系数λ：沿程摩阻系数Δ：管道当量粗糙度q：管道流量Ch：海曾-威廉系数C：谢才系数R：水力半径n：粗糙系数i：水力坡降l：管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算根本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系数λ可采用柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多，适用X围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式。
流量与管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X 管内径的平方X流速（立方米/小时）。
其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy公式0二U•右賦W这里：Q ------ 断面水流量（m 3/s）C ------ Chezy 糙率系数（m1/2/s）A ------ 断面面积（m2）R ――水力半径（m）S——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法：Darcy- Weisbach 公式由于这里：hf --- 沿程水头损失（mm 3/s）f -------Darcy-Weisbach 水头损失系数（无量纲）l ――管道长度（m）d -------管道内径（mm ）v ------- 管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s 2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。
输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5〜10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
1.1管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。
输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。
紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。
管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。
长距离输水管道水压试验方法及验收标准探析
长距离输水管道水压试验方法及验收标准探析发布时间：2023-02-02T08:57:06.147Z 来源：《工程建设标准化》2022年第18期作者：张健鹏[导读] 长距离输水管道在具体使用过程中具有输水量大、压力高等特点，因此，一旦出现渗漏问题就会导致输水管道出现安全事故，严重影响长距离输水管道沿线的环境。
张健鹏中国水利水电第五工程局有限公司摘要：长距离输水管道在具体使用过程中具有输水量大、压力高等特点，因此，一旦出现渗漏问题就会导致输水管道出现安全事故，严重影响长距离输水管道沿线的环境。
由于长距离输水管道在进行水压试验过程中管道分段比较多，产生的压力荷载比较大，所以需要的费用比较高。
通常情况下，水压试验主要是在输水管道建设施工过程中进行，水压试验完成之后需要对其设备进行拆除。
关键词：长距离;输水管道;水压试验;探析引言目前,我国长距离输水管道工程水压试验方法和验收标准参照的规范是《给水排水管道工程施工及验收规范》。
但其中个别条款不适合长距离输水管道工程水压试验,例如9．1．1条第1项规定:“压力管道应按本规范第9．2节的规定进行压力管道水压试验,试验分为预试验和主试验阶段;试验合格的判定依据分为允许压力降值和允许渗水量值,按设计要求确定;设计无要求时,应根据工程实际情况,选用其中一项值或同时采用两项值作为试验合格的最终判定依据”;9．1．9条规定:“管道的试验长度除本规范规定和设计另有要求外,压力管道水压试验的管段长度不宜大于1．0km”;9．2．5条第2项规定:“水泵、压力计应安装在试验段的两端部与管道轴线相垂直的支管上”;9．2．7条规定管道安装检查合格后即可进行回填土施工,管道顶部回填土留出接口位置;9．2．8条第2项规定:“试验管段不得用闸阀做堵板,不得含有消火栓、水锤消除器、安全阀等附件”。
1水压试验分段设置原则及要求 1.1试压准备工作（1）结合工程实际情况将输水管道的端头用封嘴封住，对需要进行水压试验的井内装置进行检查，查看是否存在压力泄露的情况。
长输管道清管、试压技术
４ ． ２ ． ３ 如果 确 定含水 是造 成卡壳 的原 因 ，可 以采 用更 高的压 力 以利
于 水的移 动。
过３ ０ ｍ；当管段 超过高 差超过 ３ ０ ｍ时 ，应根 据该段 的纵 断面 图计算 管 道低 点 的静水压 力 ，校核 管道 低 点试压 时所 承受 的环 向应 力 ，其值 不 应大 于管材最 低屈服 强度 的 ０ ． ９ 倍。
原 则、试压介质的选定、水压试验 时最低点环向应力的计算等进行 了 探 讨 ，本文中给 出的计算公式和分析 方法适合 大口径长输管道的清管、测径 、试压
关键词 ：清管 测径
一
试压
、
试 压介质选 定及技 术要求
１ ． 试 压介质 选定 在 大落 差段 采用 气体 试压 的优 点是介 质不 会 产生 静水 压头 。但 试 压气 体储 存 了大量 能量 ，在 管线 破裂 处急 速膨胀 ，形成 冲击 波 ，气体
２ Ｓ ０
一
环 向应力，ＭＰ ａ ：
Ｐ 一ｏ ＋Ｄ） ／ ２ ，ｍ ；
Ｓ ０ 一 壁 厚 ，Ｈ Ⅱ Ｉ ｌ ；
Ｄ ｏ 一 管道外径，ｎ ２ １ ｎ ：
Ｐ Ｄ
： ：
Ｍ
合格 的试压 头 ，预先 安装用 于收发 多个清 管器 的注 水 口。 １ ． ４ 注水 前做好 如下检 查和 确认 ： １ ． ４ ． １ 压缩 机 、注 水泵和试 压泵按 平面布 置就位 工况 良好 ； １ ． ４ ． ２ 试 压管件 、阀门 、工 艺配 管安装 完毕 、装 配得 当 ，所有 管子 和 螺栓接 头等不 漏水 ； １ ． ４ ． ３ 所 需用 的注水清 管器准 备齐全并 正确安 装 ； １ ． ４ ． ４试验管 段的末 端要备 有排水 和放气 点 ； １ ． ４ ． ５ 按注 水速度注 水时 ，水源供应 充足 ； １ ． ４ ． ６ 注 水泵 吸入 口加有 带过 滤 网的 网箱 ，放 置 的深 度符 合要 求 ，
流量与管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。
其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy 公式这里：Q——断面水流量（m3/s）C——Chezy糙率系数（m1/2/s）A——断面面积（m2）R——水力半径（m）S——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：h f——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l——管道长度（m）d——管道内径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。
输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。
输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。
紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。
管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。
沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系数λ可采用柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多，适用范围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式。
长输管道水压试验中几个重要公式计算
（ )&" ）的计算：
+," （ )&" ） " 9 (# ［ , &# &+"’+ ) *" )（ * ) # (# ） ］
；# (# " +# & ) 式中 * 为水的密度（ +# & 2 +& / 1; 8 !/ ）
" +& $ )（ 9 (# , 9 !*= ）（ !! ） ；9 !*= 为 最 大 注 水 流 量
!" 前言
随着西气东输管道工程的施工，国外长输管道 的先进施工技术和施工方法引入国内长输管道市 场，引领了国内长输管道施工技术的革命，使国内 长输管道施工技术达到了与国外接轨，同时也给国 内长输管道施工企业带来了一个巨大的挑战。长输 管道的水压试验作为长输管道施工过程中的重要工 序，其施工技术和施工方法在这次技术革命中也有 了巨大的改善，从原来单纯用 # 块压力表作为检测 仪表的试验方法发展到目前的用 # 块压力表、# 支 自动压力记录仪和 ! 台压力天平（ 活塞压 力 计） 作为检测仪表的试验方法，并辅以差压流量计和自 动温度记录仪进行注水量和注水温度的测量来验证 水压试验的试验结果，进一步保证了试验结果的真 实性和可靠性。在目前的长输管道水压试验施工方 法中，有七个重要的公式计算对水压试验的施工起 着重要的指导作用，下面就对这七个重要的公式计 算进行简要的介绍。
: （ !!） ； " * 为管道材料（ "& 钢） 的线性膨胀系数
式中 ! 为封头计算厚度（ !!） ； ’ ( 为 " ’ / 计算压力 ； ’ / 为管道的工作压力值（ ()* ） ；* + 为 值（ ()*） ；$ 为 封 头 外 径 （ !! ） ； $ . " ! 封 头 内 径 （ !! ） ［ "］ 为材料的许用应力（ +,(-. 为 +,/()* ） ； #为 焊接接头系数，通常选为 &# 0 。 "# ’% 试验压力增加对应注水量增加的理论计 算公式 在管道升压过程中，通过下列公式计算出单位 试验压力增加的理论注水量，画出理论 ’ . 0 曲线 图。单位试验压力增加对应注水量增加的理论计算 公式： 1 2 " 01［ （ + . % ）% + , 5］ 3 （ * , 4- ） ；0 为试压管道的容积 式中 1 2 为增加的水量（ !/ ） （ !/ ） ；1 3 为 增 加 的 压 力 （ 1)* ） ；* 为 管 道 外 径 ； 4 为阳式弹性系数（ " 2 +& 3 ） ； - 为管道壁厚 （ !!） ； % 为 泊 松 系 数 （ &# / ） ；5 为 水 性 模 数 （ !! ） （ "/$/0,+14*） 。 再通过流量计测量出单位试验压力增加的实际 注水量，画出实际 ’ . 0 曲线图，通过理论 ’ —0 曲 线与实际 ’ —0 曲线对照分析，可及时发现管道是 否有泄漏或管中是否存在大量的空气，并采取相应 措施保证水压试验的顺利进行。 "# ,% 温度变化对应试验压力变化的计算公式 对于暴露在外界环境中的试压管段（ 如定向钻 穿越和站场工艺试压管段） ，由于试压用水温度受 外界环境温度的影响较大，故在强度和严密性试验 稳压过程中，通过下列公式计算出单位温度变化产 生的理论试验压力变化。 1 3 "（ & . " ’） ［ , （ * , 4-） （ + . %" ）% + , 5］ 式中 1 3 为每摄氏度的压力变化（ 1)* ） ； & 为水的热 膨胀 系 数， （ 5 ,$# ", 6 +7# +&’ 6 5 &# "&/ 6" 6 &# &&+,&$3 6/ ） 8 +& , ；6 为试压水温度（ 9 ） ；’ 为 钢的线性膨胀系数（ 5 +# +7 2 +& 5 ’ ） ； * 为管道外径 （ !!） ； 4 为阳式弹性系数（ " 2 +& 3 ） ； - 为管道壁厚 （ !! ） ； % 为 泊 松 系 数 （ &# / ） ；5 为 水 性 模 数 。 （ "/$/0,+1)*） 通过对比实际试验压力变化和单位温度变化产 生的理论试验压力变化，可分析出试验压力变化是 万方数据 由管道泄露造成的还是由温度变化造成的。
长输管道清管试压公式计算浅析
＝
＿ １ ］ ） 一
尸Ｐ 一 ０
升至试 验压ｆＰ， １ＭＰ 时 ，注水 量为 ： ｆ ￣ ５ ａ Ｊ ＝
Ｐ ＋ ７ ｃ
４ ８１ ａ＜０９ ］ ４ ９ ＭＰ 满 足要求 。 ４ ．ＭＰ ． ＝９ ． ａ ５ ４９５ ａ ９． ＭＰ ，温 度 仍 有 上 升 趋 势
李 旭
（ 汉 石 油 管 理 局 油 田建设 工 程 公 司 ，湖 北 潜 江 ４ ３ ２ ） 江 ３ １ ３ 摘 要 ： 输管道 清 管试 压是 一项 重要 的工作 ，在 大 口径 管道 中，清管 、试 压所 需 时间比较 长 ，文 中 长
介绍了长输管道清管压力、注气量、清管速度、试压注水量、空气量及 时间等的计算公式 ，并举例进行 了 相关计算与分析 ；借助施工中的压力记 录仪 、流量计、温度记录仪等设备 ，可进行对比及校正。灵活运用 这些公式计算可为长输管道清管、试压的顺利进行提供重要的理论依据。 关键 词 ： 长输管道 ；清管；试压 ；注水量 ；注气量；空气量；温度
长 输管 道清 管试 压是 一项 重要 的工 作 ，在大 口
径 管道 中 ，清管 、试 压所需 时 间 比较 长 ，通 过对 注
０ ＭＰ ，计算 出的值更 接近真 实值 。 ． ａ ６
１２ 注气 量计 算 －
气 量 、注水 量 及 所 需 时 间 等进 行 计 算 ，为 进 度 控 制 、设备选 型提 供依 据 。
Ｘ ０（ｏ］５ ５ ａ ８ 『 ＝ ５ ＭＰ ）、长 ８０ － ０ ｍ的定 向钻 穿越 管段 强
工 程条 件 同３１ ．，假 设 升压 注 水ｔ ３ ｈ ，压 力 ０后 ＝ 升至Ｐ ＝ ． ａ １ １ ＭＰ ，则 ： ０
流量与管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量二管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速（立方米/小时）。
其中，管内径单位：mm,流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy公式0二U•右賦W这里：Q断面水流量（m/s）C ――Chezy 糙率系数（m1/2/s）A——断面面积（m2）R——水力半径（m）S 水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法：Darcy- Weisbach 公式由于这里:hf ------- 沿程水头损失（m^/s ）f -- Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）i ——管道长度（md --- 管道内径（mmv --- 管道流速（m/s）2g --- 重力加速度（m/s ）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。
输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
1.1管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。
输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。
紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。
管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。
沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1系数上沿程摩阻系数△:管道当量粗 糙度q ：管道流量Ch:海曾-威廉系 数 C :谢才系数R :水力半径n :粗糙系数i :水力坡降l :管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系 数入可采用柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因 素多，适用范围广泛，被认为紊流区 入的综合计算公式。
流量与管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管径的平X流速(立米/小时)。
其中，管径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy 公式这里：Q——断面水流量（m3/s）C——Chezy糙率系数（m1/2/s）A——断面面积（m2）R——水力半径（m）S——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示法:Darcy-Weisbach公式由于这里：h f——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l——管道长度（m）d——管道径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计案，选择合适的管材和确经济管径。
输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算法。
1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算法也不一样。
输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。
紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。
管道沿程水头损失计算公式都有适用围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。
沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1阻力特征区适用条件水力公式、摩阻系数符号意义水力光滑区>10 雷诺数h：管道沿程水头损失v：平均流速d：管道径γ：水的运动粘滞系紊流过渡区10<<500（1）（2）紊流粗糙区>500数λ：沿程摩阻系数Δ：管道当量粗糙度q：管道流量Ch：海曾-威廉系数C：才系数R：水力半径n：粗糙系数i：水力坡降l：管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系数λ可采用柯列布克公式计算，克列布克公式考虑的因素多，适用围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式。
流量及管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。
其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy 公式这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：h f——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l ——管道长度（m）d ——管道内径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。
输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。
输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。
紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。
管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。
沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系数λ可采用柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多，适用范围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式。
流量和管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管径的平方X流速(立方米/小时)。
其中，管径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy 公式这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：h f——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l ——管道长度（m）d ——管道径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。
输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。
输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。
紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。
管道沿程水头损失计算公式都有适用围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。
沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1阻力特征区适用条件水力公式、摩阻系数符号意义水力光滑区>10雷诺数h：管道沿程水头损失v：平均流速d：管道径γ：水的运动粘紊流过渡区10<<500（1）（2）紊流粗糙区>500滞系数λ：沿程摩阻系数Δ：管道当量粗糙度q：管道流量Ch：海曾-威廉系数C：谢才系数R：水力半径n：粗糙系数i：水力坡降l：管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系数λ可采用柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多，适用围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式。
流量与管径、压力、流速之间关系计算公式
流量与管径、压力、流速的一般关系之迟辟智美创作一般工程上计算时，水管路，压力罕见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒.流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时).其中，管内径单元：mm ，流速单元：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒.水头损失计算Chezy 公式这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它暗示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：h f——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l ——管道长度（m）d ——管道内径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压平安的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径.输配水管道水力计算包括沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法.1.1 管道经常使用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，分歧的水流流态，遵循分歧的规律，计算方法也纷歧样.输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果.紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗拙区.管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分.水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采纳数值做为判别式，目前国内管道经常采纳的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，依照水流阻力特征区划分如表1.沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的分歧区间，其中摩阻系数λ可采纳柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多，适用范围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式.利用达西公式和柯列布鲁克公式组合进行管道沿程水头损失计算精度高，但计算方法麻烦，习惯上多用在紊流的阻力过渡区.海曾—威廉公式适用紊流过渡区，其中水头损失与流速的1.852次方成比例（过渡区水头损失h∝V1.75~2.0）.该式计算方法简捷，在美国做为给水系统配水管道水力计算的标准式，在欧洲与日本广泛应用，近几年我国也普遍用做配水管网的水力计算.谢才公式也应是管道沿程水头损失通式，且在我国应用时间久、范围广，积累了较多的工程资料.但由于谢才系数C 采纳巴甫洛夫公式或曼宁公式计算确定，而这两个公式只适用于紊流的阻力粗拙区，因此谢才公式也仅用在阻力粗拙区.另外舍维列夫公式，前一段时期也广泛的用做给水管道水力计算，但该公式是由旧钢管和旧铸铁管管材试验资料确定的.而现在国内采纳的金属管道已普遍采纳水泥砂浆和涂料做内衬，条件已发生变动，因此舍维列夫公式也基本不再采纳.1.2 输配水管道沿程水头损计算的实用公式输配水管道沿程水头计算时，先采纳判别水流的阻力特征用，再选择相应的公式计算，科学合理，但把持麻烦，特别在流速是待求的未知数时，需要采纳试算的方法确定雷诺数（Re）很不方便.为了使输配水管道水力计算能满足工程设计的需要，又可以方便的选择计算公式和进行简捷的计算，根据多年来管道水力计算的经验，《室外给水设计规范》GBJ13-86修编报批稿，依据管材的分歧和流速的经常使用范围，确定输配水管道沿程水头损失计算公式如下：（1）塑料管（2）混凝土管（渠）及采纳水泥砂浆内衬的金属管道（3）输配水管道、配水管网水力平差计算2.1 管道摩阻系数的属性及应用条件每个管道沿程水力计算公式都有相应的摩阻系数和确定方法，表达形式也纷歧样.摩阻系数是一个未知数，应由试验确定.但实际应用时，一般都依据分歧的管材和其分歧的内壁光滑水平，参考已有的资料，由设计人员计算时选择采纳.该数值非常重要，但随意性很年夜，而且取值的结果直接影响水力计算功效的精度.因此了解和熟悉摩阻系数的属性，掌握取值的方法和技巧，也同样是做好管道沿程水力计算的关键.（1）当量粗拙度Δ当量粗拙度是自然（也有称工业）管道，根据水力试验的功效，运用达西公式和尼古拉兹公式计算出的理论值.每种管材都有一个确定确当量粗拙度，且不因流态分歧而改变，在判别水流流态和选择其他计算公式参数时，经经常使用到当量粗拙度.（2）摩阻系数λ摩阻系数λ可应用在分歧的阻力特征区，分歧区间λ的数值纷歧样.在紊流的光滑区，λ数值仅与雷诺数（Re）有关，且随雷诺数（Re）的增年夜而减小；在紊流过渡区，λ与雷诺数（Re）和相对粗拙度（Δ/d）两个因素有关；在紊流粗拙区仅和相对粗拙度（Δ/d）有关，只要管材与管径确定（即相对粗拙度Δ/d确定），在该区λ数值应为定值.（3）粗拙系数n 粗拙系数n是采纳巴甫洛夫公式和曼宁公式计算谢才公式C时的参数，它适用于紊流的粗拙区，在该区可根据管材内壁光滑水平，选择相应的n值，但一般情况n的取值范围宜年夜于0.010，否则计算功效误差较年夜.（4）海曾—威廉系数Ch 海曾—威廉系数适用紊流过渡区，Ch取值范围宜年夜于120，否则计算功效误差较年夜.2.2 相应的紊流阻力特征区内分歧摩阻系数间的对应关系（1）（2）紊流粗拙区（其中y采纳巴甫洛夫公式计算，若y=1/6即为曼宁公式，这时）3.1 《室外给水设计规范》GBJ13-86修编建议沿程水头损失摩阻系数（△、n、Ch）取值见表2.管道沿程水头损失（n C h△）值表2结论：沿程水头损失计算是输配水管道设计的基础，正确的选用计算公式和采纳适宜的摩阻系数，计算功效才华真实的反映管道的水力特性.为保证输配水管道工程设计质量，提高工程的经济效益和规范水力计算方法。
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长输管道水压试验中几个重要公式计算赵传海(大庆油田建设集团管道工程公司)
1 前言
随着西气东输管道工程的施工,国外长输管道的先进施工技术和施工方法引入国内长输管道市场,引领了国内长输管道施工技术的革命,使国内长输管道施工技术达到了与国外接轨,同时也给国内长输管道施工企业带来了一个巨大的挑战。
长输管道的水压试验作为长输管道施工过程中的重要工序,其施工技术和施工方法在这次技术革命中也有了巨大的改善,从原来单纯用2块压力表作为检测仪表的试验方法发展到目前的用2块压力表、2支自动压力记录仪和1台压力天平(活塞压力计)作为检测仪表的试验方法,并辅以差压流量计和自动温度记录仪进行注水量和注水温度的测量来验证水压试验的试验结果,进一步保证了试验结果的真实性和可靠性。
在目前的长输管道水压试验施工方法中,有七个重要的公式计算对水压试验的施工起着重要的指导作用,下面就对这七个重要的公式计算进行简要的介绍。
2 长输管道水压试验重要公式计算
2 1 钢管最小屈服强度计算公式
钢管最小屈服强度是长输管道水压试验段落划分的重要依据。
s= 2t/
式中 s为钢管最小屈服强度(M Pa); 为钢材最小屈服强度(M Pa);t为钢管壁厚(mm); 为钢管外径(mm)。
2 2 不同规格钢管允许高差计算公式
根据水压试验试压段落最高点的试验压力必须达到管道的强度试验压力,最低点的试验压力不允许超过90%钢管最小屈服强度的要求,得出不同规格钢管允许高差计算公式。
H=(0 9 s-P)/( g)
式中 H为最高点与最低点允许高差(m); s为钢管最小屈服强度(MPa);P为管道强度试验压力(M Pa); 为水的密度(kg/m3);g为重力加速度(m/s2)。
2 3 注水泵扬程的计算公式
在管道注水过程中,由于管内水流均匀,流速慢,可在水力光滑区模式下采用列宾公式进行沿程水力损失计算。
h r=0 0246( r
2)1 75V0 25L
d4 75
式中h r为管段磨阻(m);r为管道半径(m);v为水流速度(m/s);d为管道直径(m);L为试压管段的长度(m)。
故注水泵扬程的计算公式为
表1 暂堵剂的耐酸、碱及抗盐性
时间(min)
粘度下降(%)
15%盐酸中1%氢氧化钠中2%氯化钠中
60083
1202155
(2)岩心实验。
实验程序如下: 用地层水或总矿化度为8000mg/L的标准盐水饱和岩心; 正向测岩心水相渗透率K w0; 将配制好的暂堵液正向驱入岩心,在实验温度下放置6h; 正向驱替测岩心突破压力 P及水相渗透率K w1,求出暂堵率(D=[(K w0-K w1)/K w0 100%]); 72h 后反向驱替测暂堵剂破胶后的水相渗透率k w2,求出渗透率恢复率(H=[K w2/K w0 100%])。
实验结果数据见表2。
由表2可见,暂堵剂对不同渗透率的岩心均能形成有效堵塞,暂堵率98%以上,暂堵剂破胶后渗透率恢复率高于85%。
表2 岩心暂堵前后实验结果
序号
渗透率K( m2)
K w0K w1K w2
P
(M Pa)
D
(%)
H
(%)
11 2150 0091 08413 799 389 2
22 3320 0391 98912 998 385 3
30 5240 0030 46413 299 488 5
45 3220 1014 61212 598 186 6
3 结论
该暂堵剂成胶强度高,成胶时间适宜,破胶彻底,对地层污染小,具有较高的耐酸碱性及抗盐性,可广泛用于堵水调剖、酸化解堵施工作业中。
目前,已现场应用4口井,成功率100%。
(栏目主持 杨 军)
11
油气田地面工程第26卷第3期(2007 3)
H=h s+h r
式中H为注水泵的扬程(m);h s为试压段落的高差(m);h r为管段磨阻(m)。
2 4 试压头椭圆封头壁厚的计算公式
=P c D i/(2[ ]t -0 5P c)
式中 为封头计算厚度(m m);P c为2P w计算压力值(MPa);P w为管道的工作压力值(M Pa);D i为 -2 封头内径(m m); 为封头外径(mm);[ ]t 为材料的许用应力(16MnR为163M Pa); 为焊接接头系数,通常选为0 9。
2 5 试验压力增加对应注水量增加的理论计算公式
在管道升压过程中,通过下列公式计算出单位试验压力增加的理论注水量,画出理论P-V曲线图。
单位试验压力增加对应注水量增加的理论计算公式:
d v=Vd p[(D/Et)(1- 2)+1/k]
式中d v为增加的水量(m3);V为试压管道的容积(m3);d p为增加的压力(kPa);D为管道外径(mm);E为阳式弹性系数(2 108);t为管道壁厚(mm); 为泊松系数(0 3);k为水性模数(2343961kpa)。
再通过流量计测量出单位试验压力增加的实际注水量,画出实际P-V曲线图,通过理论P V 曲线与实际P V曲线对照分析,可及时发现管道是否有泄漏或管中是否存在大量的空气,并采取相应措施保证水压试验的顺利进行。
2 6 温度变化对应试验压力变化的计算公式
对于暴露在外界环境中的试压管段(如定向钻穿越和站场工艺试压管段),由于试压用水温度受外界环境温度的影响较大,故在强度和严密性试验稳压过程中,通过下列公式计算出单位温度变化产生的理论试验压力变化。
d p=( -2 )/[(D/Et)(1- 2)+1/k]
式中d p为每摄氏度的压力变化(kPa); 为水的热膨胀系数,(-64 26+17 105T-0 203T2+ 0 0016048T3)/106;T为试压水温度( ); 为钢的线性膨胀系数(-1 17 10-5);D为管道外径(mm);E为阳式弹性系数(2 108);t为管道壁厚(mm); 为泊松系数(0 3);k为水性模数(2343961kPa)。
通过对比实际试验压力变化和单位温度变化产生的理论试验压力变化,可分析出试验压力变化是由管道泄露造成的还是由温度变化造成的。
2 7 差压流量计孔板通径的计算公式
在管道注水过程中,采用差压流量计对管道的实际注水量进行测量,通过实际注水量与理论注水量相比较,来验证试压管段内的存气量。
在管道升压过程中,采用差压流量计对管道的实际注水量进行测量,通过实际注水量与理论注水量相比较,画出理论P V曲线与实际P V曲线图。
在管道注水和升压过程中,由于注水量和注水压力不同,采用的孔板通径也有较大差异,通过下列公式计算孔板通径。
(1)确定孔板的通径。
d= D
式中d为孔板的通径(m m); 为孔板开孔的直径比;D为工作状态下管道内径(mm)。
(2)确定工作状态下管道内径D。
D=( -2 )[1+ D(t-20)]
式中 为注水管道内径(mm); 为注水管道壁厚(mm); D为管道材料(20#钢)的线性膨胀系数(11 16 10-6mm/mm );t为工作介质温度( )。
(3)确定孔板开孔的直径比 。
雷诺系数Re Dch的计算:
Re Dch=353 10-3 M ch/(D )
式中M c h为平均注水流量(kg/h); 为水的粘度797 10-6
m s
kg。
( 2)的计算:
( 2)=M ch/[0 01251 D2 ( h ch)1/2]
式中 为水的密度(1 0 103kg/m3);h ch=1 0 104 (M ch/M max)2(mm);M max为最大注水流量(kg/h)。
根据Re Dch和( 2)的计算数值,查化学工业出版社出版的 化工测量及仪表 (第二版)中角接取压标准孔板速算图确定孔板开孔的直径比 。
(4)将D和 代入d= D公式即可计算出孔板的通径d。
3 结论
以上七个重要公式计算的应用,为长输管道水压试验提供了重要的理论数据,灵活地掌握和使用这几个公式计算可为长输管道水压试验安全顺利地完成打下坚实的理论基础。
(栏目主持 杨 军)
12 油气田地面工程第26卷第3期(2007 3)。