電預(yù)熱中無補(bǔ)償大管徑直埋供熱管道工程論文
摘要:隨著太原市集中供熱的快速發(fā)展，DN1400的供熱管道已用在一次管網(wǎng)中，針對大口徑直埋供熱管道，為了減少補(bǔ)償器和固定墩的數(shù)量，增加管網(wǎng)在運(yùn)行過程中的安全性，分析了幾種無補(bǔ)償管道安裝方式的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，分析了電預(yù)熱技術(shù)的基本原理，電預(yù)熱施工的基本程序和應(yīng)注意的問題，印證了電預(yù)熱少補(bǔ)償(無補(bǔ)償)直埋技術(shù)對大管徑管道的可行性和實(shí)用性。
關(guān)鍵詞:直埋，管道工程，無補(bǔ)償，電預(yù)熱技術(shù)
1概述
直埋供熱管道因其熱損失小、交通影響小、壽命長等特點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到集中供熱管網(wǎng)中，隨著太原市集中供熱的快速發(fā)展，DN1400的供熱管道已用在一次管網(wǎng)中，常規(guī)的有補(bǔ)償敷設(shè)設(shè)計(jì)，補(bǔ)償器的數(shù)量和固定墩的數(shù)量非常多，對于長距離的敷設(shè)大管徑的供熱管道，不僅會給施工帶來許多困難，而且會給運(yùn)行增加泄漏點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。隨著供熱技術(shù)的發(fā)展，無補(bǔ)償設(shè)計(jì)及其敷設(shè)安裝技術(shù)，能在管網(wǎng)中最大限度的減少補(bǔ)償器和固定支架的`數(shù)量，增加管網(wǎng)在運(yùn)行過程中的安全性。
2無補(bǔ)償敷設(shè)安裝方式比較
無補(bǔ)償敷設(shè)安裝分為冷安裝與預(yù)熱安裝兩種。無補(bǔ)償冷安裝供熱管網(wǎng)，與有補(bǔ)償安裝施工方式類似，施工可以邊開挖，邊安裝，邊回填，加快施工進(jìn)度，但管道整體安裝焊接溫度與回填時(shí)的環(huán)境溫度相同，管網(wǎng)處于零應(yīng)力狀態(tài)，隨著管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的溫度升高，管道中的錨固段承受較大的軸向應(yīng)力，所以對管道需做加強(qiáng)處理，對管道壁厚要求加厚，管道不能有折角，焊口的質(zhì)量要求更高。無補(bǔ)償冷安裝對于直埋較深的管道實(shí)際運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大。無補(bǔ)償預(yù)熱安裝是在管道安裝過程中，利用預(yù)熱裝置，使管道提前釋放一部分軸向應(yīng)力，在運(yùn)行工況下，管道的應(yīng)力得到有效的降低。預(yù)熱方式有熱水預(yù)熱、熱風(fēng)預(yù)熱和電預(yù)熱三種。熱水預(yù)熱供熱管道是將熱水灌滿整個(gè)管道，管道受熱膨脹，達(dá)到釋放應(yīng)力的目的。熱水預(yù)熱不僅需要加熱設(shè)備對水提前加熱，還需要安裝輸送熱水的連接裝置循環(huán)泵、閥門、補(bǔ)償器等，安裝工藝要求較高。熱水預(yù)熱是在管網(wǎng)中注滿熱水，對于大管徑管道重量加大許多，管道錨固段承受壓力加大，預(yù)熱效果不理想。熱風(fēng)預(yù)熱供熱管道是加熱管道內(nèi)的空氣，管道受熱膨脹，達(dá)到釋放應(yīng)力的目的。風(fēng)預(yù)熱設(shè)備由風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、空氣加熱設(shè)備等組成，對于長距離的管道為防止管道的預(yù)熱溫度不一致，在供、回水管道兩端各加裝一套熱風(fēng)裝置。即便如此仍存在熱風(fēng)在管道流動(dòng)時(shí)，受室外環(huán)境溫度影響產(chǎn)生較大的熱損失，從而影響管道伸長，預(yù)熱效果不佳。熱風(fēng)預(yù)熱升溫速度較慢，大概是電預(yù)熱的30%。電預(yù)熱供熱管道是利用預(yù)熱裝置直接加熱管道，使管道受熱膨脹，達(dá)到釋放應(yīng)力的目的。電預(yù)熱裝置由硅整流設(shè)備和大電機(jī)組成，通過電纜將電預(yù)熱設(shè)備與工作鋼管連接并構(gòu)成閉合回路，將低電壓、高電流的電能作用于預(yù)熱管段，利用鋼管自身電阻發(fā)熱的原理，將工作鋼管的溫度加熱到設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度，由于鋼管中沒有介質(zhì)，因此，管道預(yù)熱均勻，預(yù)熱時(shí)間短，無補(bǔ)償預(yù)熱安裝以電預(yù)熱技術(shù)尤為先進(jìn)。
3電預(yù)熱技術(shù)減小直埋供熱管道軸向應(yīng)力的原理
一般情況下，一個(gè)電預(yù)熱段的長度不宜大于1000m，預(yù)熱段之間待管道溫度降低，端頭回縮穩(wěn)定后，用一次性補(bǔ)償器連接成管網(wǎng)。補(bǔ)償器參與管網(wǎng)試運(yùn)行，將管網(wǎng)注入與電預(yù)熱溫度一致的熱水，再把一次性補(bǔ)償伸縮縫固定焊接，這時(shí)補(bǔ)償器已失去補(bǔ)償能力，成為管網(wǎng)中的一個(gè)管件。當(dāng)管道的溫度降到與安裝溫度一致時(shí)，管道冷縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)管道在運(yùn)行過程中，拉應(yīng)力會隨著管網(wǎng)溫度的升高逐漸減小，當(dāng)達(dá)到預(yù)熱溫度時(shí)，應(yīng)力中和為零，繼續(xù)升溫，管道的壓應(yīng)力產(chǎn)生，并隨著溫度的升高而逐漸增加，當(dāng)溫度升高到設(shè)計(jì)工作溫度時(shí)，管道的壓力仍然小于管道的許用應(yīng)力.
4電預(yù)熱施工程序及注意事項(xiàng)
1)按照正常的施工程序先開挖管溝，管道焊接并將其探傷、打壓和接頭保溫工作。2)為確保預(yù)熱效果，必須將鋼管內(nèi)的積水排放干凈。3)電預(yù)熱設(shè)備放置位置干燥、安全，且與管端連線位置的距離不得超過8m。4)在管道上距離管端(放置預(yù)熱設(shè)備端)向內(nèi)12m處的塑料外殼上開口，安裝傳感器，必須將傳感器探頭緊密貼合并固定在鋼管表面。5)為保證補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力，所有補(bǔ)償器不參與預(yù)熱，預(yù)熱段內(nèi)的補(bǔ)償器兩端用電纜連接，預(yù)熱完成后進(jìn)行焊接。6)在預(yù)熱管段兩端、補(bǔ)償器兩端和彎頭兩端分別按照長度檢查裝置，用來測量管道伸長量。7)管道末端需安裝密封裝置(塑料端帽)，嚴(yán)禁管道內(nèi)空氣流動(dòng)。8)預(yù)熱段內(nèi)不能存在不同材質(zhì)的鋼管，但是可以帶著閥門一起預(yù)熱。9)所有三通分支在預(yù)熱過程中必須敞溝，而且不能與三通分支連接。10)除了預(yù)熱段末端為了形成回路而進(jìn)行的連接，供、回水管之間不能在其他位置形成短路。11)對于敞溝部分，達(dá)到目標(biāo)溫度和熱伸長量后，按設(shè)計(jì)要求及時(shí)進(jìn)行回填，以防止管道回縮量過大。12)預(yù)熱段之間的補(bǔ)償器，待管道溫度降低，端頭回縮穩(wěn)定后，焊接補(bǔ)償器。13)預(yù)熱敷設(shè)的管道，后期盡量不要在管道上開口接分支，避免形成局部應(yīng)力集中，如果需開口，必須制定加強(qiáng)方案。
5結(jié)語
大管徑直埋供熱管道的無補(bǔ)償預(yù)熱安裝是一種安全可靠的安裝方式，其中以電預(yù)熱技術(shù)尤為先進(jìn)，能夠最大限度的在管網(wǎng)中減少補(bǔ)償器的數(shù)量，降低施工難度及工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度。電預(yù)熱技術(shù)還具有預(yù)熱均勻、預(yù)熱時(shí)間短、操作簡單預(yù)熱容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，提高了管網(wǎng)后期運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性及使用壽命，推動(dòng)了大管徑直埋供熱管道安裝技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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