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    电预热中无补偿大管径直埋供热管道工程

    摘要:随着太原市集中供热的快速发展,DN1400的供热管道已用在一次管网中,针对大口径直埋供热管道,为了减少补偿器和固定墩的数量,增加管网在运行过程中的安全性,分析了几种无补偿管道安装方式的优缺点,在此基础上,分析了电预热技术的基本原理,电预热施工的基本程序和应注意的问题,印证了电预热少补偿(无补偿)直埋技术对大管径管道的可行性和实用性。

    关键词:直埋,管道工程,无补偿,电预热技术

    1概述

    直埋供热管道因其热损失小、交通影响小、寿命长等特点已经广泛应用到集中供热管网中,随着太原市集中供热的快速发展,DN1400的供热管道已用在一次管网中,常规的有补偿敷设设计,补偿器的数量和固定墩的数量非常多,对于长距离的敷设大管径的供热管道,不仅会给施工带来许多困难,而且会给运行增加泄漏点的风险。随着供热技术的发展,无补偿设计及其敷设安装技术,能在管网中最大限度的减少补偿器和固定支架的数量,增加管网在运行过程中的安全性。

    2无补偿敷设安装方式比较

    无补偿敷设安装分为冷安装与预热安装两种。无补偿冷安装供热管网,与有补偿安装施工方式类似,施工可以边开挖,边安装,边回填,加快施工进度,但管道整体安装焊接温度与回填时的环境温度相同,管网处于零应力状态,随着管网运行时的温度升高,管道中的锚固段承受较大的轴向应力,所以对管道需做加强处理,对管道壁厚要求加厚,管道不能有折角,焊口的质量要求更高。无补偿冷安装对于直埋较深的管道实际运行风险较大。无补偿预热安装是在管道安装过程中,利用预热装置,使管道提前释放一部分轴向应力,在运行工况下,管道的应力得到有效的降低。预热方式有热水预热、热风预热和电预热三种。热水预热供热管道是将热水灌满整个管道,管道受热膨胀,达到释放应力的目的。热水预热不仅需要加热设备对水提前加热,还需要安装输送热水的连接装置循环泵、阀门、补偿器等,安装工艺要求较高。热水预热是在管网中注满热水,对于大管径管道重量加大许多,管道锚固段承受压力加大,预热效果不理想。热风预热供热管道是加热管道内的空气,管道受热膨胀,达到释放应力的目的。风预热设备由风机、风管、空气加热设备等组成,对于长距离的管道为防止管道的预热温度不一致,在供、回水管道两端各加装一套热风装置。即便如此仍存在热风在管道流动时,受室外环境温度影响产生较大的热损失,从而影响管道伸长,预热效果不佳。热风预热升温速度较慢,大概是电预热的30%。电预热供热管道是利用预热装置直接加热管道,使管道受热膨胀,达到释放应力的目的。电预热装置由硅整流设备和大电机组成,通过电缆将电预热设备与工作钢管连接并构成闭合回路,将低电压、高电流的电能作用于预热管段,利用钢管自身电阻发热的原理,将工作钢管的温度加热到设计预热温度,由于钢管中没有介质,因此,管道预热均匀,预热时间短,无补偿预热安装以电预热技术尤为先进。

    3电预热技术减小直埋供热管道轴向应力的原理

    一般情况下,一个电预热段的长度不宜大于1000m,预热段之间待管道温度降低,端头回缩稳定后,用一次性补偿器连接成管网。补偿器参与管网试运行,将管网注入与电预热温度一致的热水,再把一次性补偿伸缩缝固定焊接,这时补偿器已失去补偿能力,成为管网中的一个管件。当管道的温度降到与安装温度一致时,管道冷缩产生拉应力,当管道在运行过程中,拉应力会随着管网温度的升高逐渐减小,当达到预热温度时,应力中和为零,继续升温,管道的压应力产生,并随着温度的升高而逐渐增加,当温度升高到设计工作温度时,管道的压力仍然小于管道的许用应力.

    4电预热施工程序及注意事项

    1)按照正常的施工程序先开挖管沟,管道焊接并将其探伤、打压和接头保温工作。2)为确保预热效果,必须将钢管内的积水排放干净。3)电预热设备放置位置干燥、安全,且与管端连线位置的距离不得超过8m。4)在管道上距离管端(放置预热设备端)向内12m处的塑料外壳上开口,安装传感器,必须将传感器探头紧密贴合并固定在钢管表面。5)为保证补偿器的补偿能力,所有补偿器不参与预热,预热段内的补偿器两端用电缆连接,预热完成后进行焊接。6)在预热管段两端、补偿器两端和弯头两端分别按照长度检查装置,用来测量管道伸长量。7)管道末端需安装密封装置(塑料端帽),严禁管道内空气流动。8)预热段内不能存在不同材质的钢管,但是可以带着阀门一起预热。9)所有三通分支在预热过程中必须敞沟,而且不能与三通分支连接。10)除了预热段末端为了形成回路而进行的连接,供、回水管之间不能在其他位置形成短路。11)对于敞沟部分,达到目标温度和热伸长量后,按设计要求及时进行回填,以防止管道回缩量过大。12)预热段之间的补偿器,待管道温度降低,端头回缩稳定后,焊接补偿器。13)预热敷设的管道,后期尽量不要在管道上开口接分支,避免形成局部应力集中,如果需开口,必须制定加强方案。

    5结语

    大管径直埋供热管道的无补偿预热安装是一种安全可靠的安装方式,其中以电预热技术尤为先进,能够最大限度的在管网中减少补偿器的数量,降低施工难度及工程造价,加快施工进度。电预热技术还具有预热均匀、预热时间短、操作简单预热容易实现等优点,提高了管网后期运行过程中的稳定性及使用寿命,推动了大管径直埋供热管道安装技术的发展。

    参考文献:

    [1]孛晓杲.利用预热工艺减小无补偿直埋供热管道轴向应力[J].江西建材,2014(17):75.

    [2]何聪,赵玉军,李祥瑞.无补偿预热直埋敷设方式的探讨[J].煤气与热力,2002(15):21-23.

    作者:李婷 单位:太原市热力公司

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