自1940年以来，PE(聚乙烯)管道在城市燃气输配系统中的应用，历经了摸索期(1940—1970年)、定型期(1970—1988年)。自从1988年在慕尼黑召开的国际煤联(IGU)配气委员会会议上，聚乙烯(PE)作为埋地管道的原料得到肯定之后，PE管在世界各国得到广泛推广。在国内，1993年3月建设部召开了我国燃气用埋地聚乙烯管道推广应用会。国家技术监督局和建设部也于1995年分别颁发了国家标准和行业标准，从而使我国燃气界推广和应用这一新技术有了准则。

　　国内较早使用PE管的单位为上海煤气公司。1982年，该公司在上海曹阳三村等小区敷设了440mPE管进行试供气。此后，PE管道在北京、深圳、成都、哈尔滨、无锡、四川绵阳地区和重庆地区等地得到推广。到1998年，国内PE燃气管道铺设量约占整个燃气管道铺设量20％左右。

　　PE燃气管道作为一种新型的燃气管道，就性能而言，较钢管有许多无可比拟的优点。

　　目前，PE管在小区燃气系统中的应用越来越多。在实际工程中，经常涉及到PE管流通能力和压力降的计算。但由于钢管的应用历史较PE管的应用历史早，在计算上也相应积累了较多的经验数据和计算图表。因此，在工程实践中，当进行PE管的水力计算时，人们较多地沿用钢管的经验数据和计算图表。这显然不够准确。本文将通过计算，分别在中、低压两种情况下，对小区内常用规格的PE管和钢管的流通能力进行比较，以便较为方便准确地确定小区中PE管的规格，使其能更好地满足工程运行。

2 相同条件下，PE管和钢管流通能力的比较

　　目前在小区燃气系统中，应用较多的钢管主要为以下几种：D57X3．5、D89X4、D108X4，D159X4．5；应用较多的PE管为SDR11系列(≤0．4MPa)，规格主要为以下几种：DE63、DE90、DE110、DE125、DE160、DE180；以及SDR17．6系列(≤0．2MPa)，规格主要为以下几种：DE63、DE90、DE110。本文将分别在中、低压两种情况下，对其流通能力进行计算比较。两者内径见表1：

表1 小区常用钢管、PE管规格

2．1公式的选用

　　计算公式选用《城镇燃气设计规范(1998年版)》GB50028—93中的管道计算公式。

　　(1)低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失计算公式

　　对于低压燃气管道，根据燃气在管道中3种不同的运动状态(层流状态、临界状态和湍流状态)，其单位长度的摩擦阻力损失可按3种公式计算。其中在层流状态和临界状态下的单位长度的摩擦阻力损失只与流量、管内径、燃气密度及运动粘度、设计温度有关，而与管道内壁的当量粗糙度无关(这恰恰是PE管和钢管在流通能力计算方面的不同)。可见，在层流状态和临界状态下，对于给定相同条件(管内径、燃气密度及运动粘度、设计温度、长度相等、压降相等)下的PE管和钢管，其流通能力一致。

对于湍流状态，其单位长度的摩擦阻力损失计算公式如下：

   (2)中压燃气管道单位长度摩擦阻力损失计算公式如下：

式中：

　　P1—燃气管道起点压力，KPa．A；

　　P2—燃气管道终点压力，kPa．A；

　　△P—燃气管道摩擦阻力损失，Pa；

　　L—燃气管道计算长度，km

　　I—燃气管道计算长度，m；

　　Q—燃气管道计算流量，m3／h；

　　d—管道内径，mm；

　　p—燃气密度，kS／m3；

　　T—设计计算温度，K；

　　T0—273K；

　　V—0℃和101325kPa时燃气的运动粘度m2／s；

　　K—管壁内表面的当量粗糙度mm。

2．2比较条件的确定

　　为了便于比较计算，对比较条件确定如下：

　　(1)低压状态下，钢管和PE管管长I为1．0m，

　　中压状态下，钢管和PE管管长L为1．0km，

　　(2)介质为天然气，设计温度按T=293K计；

　　(3)T0=273K；

　　(4)ρ取0．7kS／m3，

　　(5)v取14．5X10-6m2／s；

　　(6)管道内表面当量粗糙度，钢管取0．2mm，PE管取0．01mm：

　　(7)本文只比较直管段的流量，不考虑两者的局部阻力损失。

2．3低压状态下(≤0．005MPa)，两种管道流通能力的比较

　　由上文可知，在层流状态和临界状态下，对于给定相同条件(管内径、燃气密度及运动粘度、设计温度、长度相等、压降相等)下的PE管和钢管，其流通能力一致。

　　下面仅比较湍流状态下管道的流通能力。本文将管内径相近的钢管和PE管分为三组进行比较。经计算，在不同的压降(0000P)下，比较结果见表2。

表2 PE(SR17．6)管和钢管流通能力比较(低压)

    由表2可知，在低压、湍流状态下，三组内径相近的PE管和钢管(DE63&D57x3．5、DE90&D89x4、DE110&D108x4)在相同条件下，PE管的流通能力为钢管的125％—187％；由图1可知，在小区燃气工程中，在相同条件下，我们可用规格为DE63、DE90、DE110的SDR17．6系列的PE管来分别代替D57x3．5、D89x4和D108x4的低压钢管。

图1 低压管道流通能力图

2．4中压状态下(≤0．4MPa)，两种管道流通能力的比较

　　在给定相同条件(燃气密度及运动粘度、设计温度、长度相等、压降相等)下，本文将D89x4的钢管分别与DE90和DE110的PE管进行比较；将D108x4的钢管分别与DE110和DE125的PE管进行比较；将D159x4．5的钢管分别与DE160和DE180的PE管进行比较。比较结果见表3、4。

表3 PE(SD11)管和钢管流通能力比较(中压)

               表4 PE(S0R11)管道和管流通能力比较(中压)

图2 中压管道流通能力图

　由表3和表4可知：

　　(1)在相同条件下，D89x4的钢管与DE110的PE管比较，PE管的流通能力较钢管大57％—85％，如用DE110的PE管代替D89x4的钢管则浪费投资；而DE90的PE管的流通能力与D89x4的钢管流通能力则比较接近(比值8．2％—8．0％)，故用DE90的PE管代替D89x4的钢管较合适；

　　(2)D108x4的钢管与DE110的PE管比较，压力降较小时，PE管的流通能力较钢管小，压力降较大时，PE管的流通能力较钢管大；而DE125的PE管的流通能力则比D108x4的钢管流通能力大23．0％—44．1％，由于实际运行情况较复杂，为稳妥起见，建议用DE125的PE管代替D108x4的钢管；

　　(3)D159x4．5的钢管与DE160的PE管比较，PE管的流通能力小于钢管流通能力；而DE180的PE管的流通能力则比D159x4．5的钢管流通能力大12．6％～31．0％，故用DE180的PE管代替D159x4．5的钢管较合适。

3 小区PE燃气管道规格的选择

在小区埋地燃气钢管中，常用的规格主要有D57x3．5、D89x4、D108x4、D159x4．5四种。通过上文的比较计算，在低压和中压两种情况下，可用相应规格的PE管分别代替这四种规格的钢管。参见表5。

表5 小区常用钢管、PE管替换表(单位：mm)

4 结语

PE管由于管壁内表面的当量粗糙度仅为钢管的5％，所以摩擦阻力也较钢管小许多。与钢管相比，同等内径的PE管摩阻系数约为钢管的0．47倍，流通能力约为钢管流通能力的130～150％。故可用内径与钢管内径接近的PE管来代替钢管。本文讨论的是用PE管来代替一段独立的钢管，倘若用PE管来代替整个小区系统的钢管，则整个PE管系统的加权平均管道内径将较钢管系统的加权平均管道内径小，其比值为0．87左右。