電預熱中無補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，為了減少補償器和固定墩的數(shù)量，增加管網(wǎng)在運行過程中的安全性，分析了幾種無補償管道安裝方式的優(yōu)缺點，在此基礎上，分析了電預熱技術的基本原理，電預熱施工的基本程序和應注意的問題，印證了電預熱少補償(無補償)直埋技術對大管徑管道的可行性和實用性。
關鍵詞:直埋，管道工程，無補償，電預熱技術
1概述
直埋供熱管道因其熱損失小、交通影響小、壽命長等特點已經(jīng)廣泛應用到集中供熱管網(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)的有補償敷設設計，補償器的數(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，而且會給運行增加泄漏點的風險。隨著供熱技術的發(fā)展，無補償設計及其敷設安裝技術，能在管網(wǎng)中最大限度的減少補償器和固定支架的`數(shù)量，增加管網(wǎng)在運行過程中的安全性。
2無補償敷設安裝方式比較
無補償敷設安裝分為冷安裝與預熱安裝兩種。無補償冷安裝供熱管網(wǎng)，與有補償安裝施工方式類似，施工可以邊開挖，邊安裝，邊回填，加快施工進度，但管道整體安裝焊接溫度與回填時的環(huán)境溫度相同，管網(wǎng)處于零應力狀態(tài)，隨著管網(wǎng)運行時的溫度升高，管道中的錨固段承受較大的軸向應力，所以對管道需做加強處理，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。無補償冷安裝對于直埋較深的管道實際運行風險較大。無補償預熱安裝是在管道安裝過程中，利用預熱裝置，使管道提前釋放一部分軸向應力，在運行工況下，管道的應力得到有效的降低。預熱方式有熱水預熱、熱風預熱和電預熱三種。熱水預熱供熱管道是將熱水灌滿整個管道，管道受熱膨脹，達到釋放應力的目的。熱水預熱不僅需要加熱設備對水提前加熱，還需要安裝輸送熱水的連接裝置循環(huán)泵、閥門、補償器等，安裝工藝要求較高。熱水預熱是在管網(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，預熱效果不理想。熱風預熱供熱管道是加熱管道內(nèi)的空氣，管道受熱膨脹，達到釋放應力的目的。風預熱設備由風機、風管、空氣加熱設備等組成，對于長距離的管道為防止管道的預熱溫度不一致，在供、回水管道兩端各加裝一套熱風裝置。即便如此仍存在熱風在管道流動時，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，預熱效果不佳。熱風預熱升溫速度較慢，大概是電預熱的30%。電預熱供熱管道是利用預熱裝置直接加熱管道，使管道受熱膨脹，達到釋放應力的目的。電預熱裝置由硅整流設備和大電機組成，通過電纜將電預熱設備與工作鋼管連接并構成閉合回路，將低電壓、高電流的電能作用于預熱管段，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計預熱溫度，由于鋼管中沒有介質(zhì)，因此，管道預熱均勻，預熱時間短，無補償預熱安裝以電預熱技術尤為先進。
3電預熱技術減小直埋供熱管道軸向應力的原理
一般情況下，一個電預熱段的長度不宜大于1000m，預熱段之間待管道溫度降低，端頭回縮穩(wěn)定后，用一次性補償器連接成管網(wǎng)。補償器參與管網(wǎng)試運行，將管網(wǎng)注入與電預熱溫度一致的熱水，再把一次性補償伸縮縫固定焊接，這時補償器已失去補償能力，成為管網(wǎng)中的一個管件。當管道的溫度降到與安裝溫度一致時，管道冷縮產(chǎn)生拉應力，當管道在運行過程中，拉應力會隨著管網(wǎng)溫度的升高逐漸減小，當達到預熱溫度時，應力中和為零，繼續(xù)升溫，管道的壓應力產(chǎn)生，并隨著溫度的升高而逐漸增加，當溫度升高到設計工作溫度時，管道的壓力仍然小于管道的許用應力.
4電預熱施工程序及注意事項
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)為確保預熱效果，必須將鋼管內(nèi)的積水排放干凈。3)電預熱設備放置位置干燥、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(放置預熱設備端)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)為保證補償器的補償能力，所有補償器不參與預熱，預熱段內(nèi)的補償器兩端用電纜連接，預熱完成后進行焊接。6)在預熱管段兩端、補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)，嚴禁管道內(nèi)空氣流動。8)預熱段內(nèi)不能存在不同材質(zhì)的鋼管，但是可以帶著閥門一起預熱。9)所有三通分支在預熱過程中必須敞溝，而且不能與三通分支連接。10)除了預熱段末端為了形成回路而進行的連接，供、回水管之間不能在其他位置形成短路。11)對于敞溝部分，達到目標溫度和熱伸長量后，按設計要求及時進行回填，以防止管道回縮量過大。12)預熱段之間的補償器，待管道溫度降低，端頭回縮穩(wěn)定后，焊接補償器。13)預熱敷設的管道，后期盡量不要在管道上開口接分支，避免形成局部應力集中，如果需開口，必須制定加強方案。
5結(jié)語
大管徑直埋供熱管道的無補償預熱安裝是一種安全可靠的安裝方式，其中以電預熱技術尤為先進，能夠最大限度的在管網(wǎng)中減少補償器的數(shù)量，降低施工難度及工程造價，加快施工進度。電預熱技術還具有預熱均勻、預熱時間短、操作簡單預熱容易實現(xiàn)等優(yōu)點，提高了管網(wǎng)后期運行過程中的穩(wěn)定性及使用壽命，推動了大管徑直埋供熱管道安裝技術的發(fā)展。
參考文獻:
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