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直埋熱水保溫管補(bǔ)償安裝和無補(bǔ)償安裝

更新更新時(shí)間:2021-11-13       瀏覽次數(shù):2067

直埋熱水保溫管補(bǔ)償安裝和無補(bǔ)償安裝

 在直埋熱水預(yù)制保溫管道應(yīng)用中,為克服因溫差(使用溫度和安裝溫度之差)造成的熱力管道脹縮和位移變化,設(shè)計(jì)上多采用各種方式進(jìn)行補(bǔ)償處理。很多設(shè)計(jì)說自己是無補(bǔ)償設(shè)計(jì),很多保溫管生產(chǎn)廠說自己生產(chǎn)的是無補(bǔ)償保溫管,但實(shí)際卻在工程上仍應(yīng)用了不少的補(bǔ)償器,下面從補(bǔ)償?shù)陌惭b方式和施工方法、材料選擇等方面對(duì)此簡(jiǎn)單加以比較分析: 

 有補(bǔ)償安裝:簡(jiǎn)單說就是使用補(bǔ)償器進(jìn)行運(yùn)行的安裝方式。

      有補(bǔ)償直埋敷設(shè)按照傳統(tǒng)的管道強(qiáng)度驗(yàn)算方法,對(duì)各種載荷產(chǎn)生的應(yīng)力不分類,均按彈性分析理論或限分析理論的強(qiáng)度條件控制,利用補(bǔ)償器吸收熱位移來降低直管段的溫度應(yīng)力,隨介質(zhì)溫度變化,管道脹縮、補(bǔ)償器對(duì)應(yīng)縮伸、吸收應(yīng)力和位移進(jìn)行熱補(bǔ)償。設(shè)計(jì)結(jié)果是固定支架和補(bǔ)償器的數(shù)量很多,對(duì)保溫管的質(zhì)量要求低,對(duì)補(bǔ)償器的質(zhì)量要求高,但由于目前補(bǔ)償器的質(zhì)量很大一部分不過關(guān),難以滿足管網(wǎng)30年的使用壽命要求,以后運(yùn)行的潛在滲漏點(diǎn)多,而且熱水滲漏造成熱能損失和電損很多,不僅僅是水的丟失,這造成了企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行成本加大,是熱力企業(yè)虧損的一個(gè)很重要的原因。但很多熱力企業(yè)沒有認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),目前還仍在大量的應(yīng)用。

無補(bǔ)償安裝:簡(jiǎn)單說就是基本不使用補(bǔ)償器進(jìn)行運(yùn)行的安裝方式。

無補(bǔ)償安裝分為預(yù)熱安裝和冷安裝兩種

     (1)無補(bǔ)償預(yù)熱安裝:預(yù)熱安裝直埋是一種可靠性高、造價(jià)低的敷設(shè)方式,在管道溫度升至預(yù)熱溫度時(shí)回填或焊接,在管道溫度恢復(fù)至環(huán)境溫度時(shí),管道處于拉應(yīng)力狀態(tài),產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力效果。管道受到的應(yīng)力大約減少一半,在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力,停運(yùn)時(shí)產(chǎn)生壓應(yīng)力。由于一定量的熱脹變形提前釋放,管道在工作過程中壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均不過鋼材的許用應(yīng)力。

       目前在工程應(yīng)用中以預(yù)熱介質(zhì)劃分為水、氣和電三種預(yù)熱方式:

       熱水預(yù)熱由于受水的熱物理性質(zhì)的限制,施工條件要求有熱電廠或加熱鍋爐等加熱設(shè)備對(duì)預(yù)熱管道熱水熱源,管道中必須準(zhǔn)備閥門和一次性補(bǔ)償器,而且在管道預(yù)熱之前,預(yù)熱管道必須焊接完畢形成連續(xù)的回路。在預(yù)熱中尤其對(duì)于大口徑供熱管道產(chǎn)生了諸如預(yù)熱時(shí)間過長、水的自重影響熱膨脹、耗能耗水較多等缺點(diǎn),管道與土壤之間的摩擦力較大,因此設(shè)計(jì)伸長量不容易達(dá)到,大管徑管道水預(yù)熱時(shí),管道中容易出現(xiàn)錨固段,影響預(yù)熱的效果。這些缺點(diǎn)在一定程度上也制約了此種敷設(shè)方式在工程中的應(yīng)用;

       空氣預(yù)熱采用空氣作為預(yù)熱介質(zhì),須具備大功率風(fēng)機(jī)對(duì)管道持續(xù)風(fēng)源,預(yù)熱管段必須焊接完畢,形成完整回路,以便氣流順利通過。由于熱風(fēng)在管道回路中流動(dòng)時(shí)熱損失非常大,容易冷熱不均,,因此,管道的預(yù)熱溫度不均勻,通常情況下,管道起始端和末端的預(yù)熱溫差在20℃左右,影響管道熱伸長的均勻性。

        電預(yù)熱在中國是一種新興的預(yù)熱方式,但在歐洲和韓國等國家已使用多年,而且應(yīng)用很廣泛。工藝主要是把鋼管作為負(fù)載電阻進(jìn)行管道加熱,加熱段供回水管線的末端用電纜短接,始端分別接電源兩端。電預(yù)熱的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與其他預(yù)熱方式相比較,電加熱設(shè)備電預(yù)熱設(shè)備體積小、重量輕、易操作、無噪音,自動(dòng)監(jiān)控、安裝簡(jiǎn)單方便,不需要在管道中安裝一次性補(bǔ)償器和固定支架;熱消耗量小,預(yù)熱均勻,預(yù)熱時(shí)間短;施工條件要求簡(jiǎn)單,適用范圍廣,只要金屬管為介質(zhì)輸送管,均可以實(shí)現(xiàn)預(yù)熱,低電壓大電流保證了施工安全性。目前在越來越多的地方應(yīng)用。

預(yù)熱安裝以預(yù)熱施工過程劃分有敞開式預(yù)熱安裝和設(shè)置一次性補(bǔ)償器覆土后預(yù)熱兩種。

敞開式預(yù)熱安裝

在覆土前,管道可以進(jìn)行敞開式預(yù)熱。由于沒有土壤摩擦力,管道的熱脹變形可以提前釋放,預(yù)熱溫度為管段內(nèi)平均應(yīng)力為零時(shí)的溫度。

管道被加熱到預(yù)熱溫度時(shí)覆土后再冷卻,使管道達(dá)到一定的平均應(yīng)力水平。在運(yùn)行加熱移動(dòng)后,其管端的位移與冷安裝的位移大致相同,但避免了冷安裝在移動(dòng)時(shí)的較大位移。

一次性補(bǔ)償預(yù)熱

一次性補(bǔ)償器覆土后預(yù)熱:這種方法是在管道的直段部分,按計(jì)算的間距分段安裝一次性補(bǔ)償器,并僅在補(bǔ)償器附近的溝槽處敞口,其余溝槽回填。一次性補(bǔ)償器的補(bǔ)償量在預(yù)熱前調(diào)整為設(shè)計(jì)值,當(dāng)管道加熱使補(bǔ)償器的伸長量到位后將一次性補(bǔ)償器焊接為整體,管道的熱脹變形得到了提前釋放。把補(bǔ)償器焊死后補(bǔ)償器無補(bǔ)償?shù)墓δ軆H作為管道使用。由于土壤摩擦力的作用,在兩個(gè)一次性補(bǔ)償器之間的局部應(yīng)力,將高于補(bǔ)償器處的應(yīng)力,然而,由于系統(tǒng)溫度的變化,在多次變化以后,應(yīng)力將均勻一致。

  (2)無補(bǔ)償冷安裝: 無補(bǔ)償冷安裝是指供熱管道的整體焊接溫度等于溝槽回填時(shí)的溫度,即管線焊接和溝槽回填等安裝過程都是在正常的環(huán)境溫度下進(jìn)行的。管道應(yīng)力驗(yàn)算采用分類法和安定性分析理論,設(shè)計(jì)中考慮各種載荷條件可能的組合,將應(yīng)力根據(jù)其起因、來源、作用范圍、性質(zhì)和危害程度不同進(jìn)行分類,采用不同的強(qiáng)度驗(yàn)算條件。按照以上方法設(shè)計(jì)的直埋熱水管道,直管段通??梢圆辉O(shè)補(bǔ)償裝置且不必預(yù)熱,管道焊接和溝槽回填等安裝過程都在冷態(tài)條件下進(jìn)行。在冷態(tài)的環(huán)境溫度下管道處于零應(yīng)力狀態(tài),在運(yùn)行工況下熱應(yīng)力增大,但應(yīng)力變化范圍始終控制在允許值之內(nèi)。無補(bǔ)償冷安裝也依靠設(shè)計(jì)柔性管件如大倍的彎頭、L型或之型彎管進(jìn)行自然補(bǔ)償。該設(shè)計(jì)方法在熱水管道直埋敷設(shè)中可以發(fā)揮明顯優(yōu)勢(shì),利用溫度應(yīng)力具有自限性的特點(diǎn),充分發(fā)揮管材的承載能力。

由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒有補(bǔ)償器固定墩,減少了系統(tǒng)中危險(xiǎn)點(diǎn)的數(shù)量,提高了安全;投資少,無預(yù)熱或額外補(bǔ)償裝置所需要的費(fèi)用,節(jié)約了工程資金;施工周期短,管道壽命長;維護(hù)費(fèi)用低以及熱損失小且不影響地面環(huán)境外貌等優(yōu)點(diǎn)。管網(wǎng)停運(yùn)期間管道處于底應(yīng)力狀態(tài),管道維修施工和分支安裝不必采取特殊措施;但錨固段中管道軸向力較大,對(duì)于施工的墊層、回填、夯實(shí)等的要求比較高。

無補(bǔ)償安裝尤其是冷安裝對(duì)于保溫管道和管件的質(zhì)量要求非常高,無補(bǔ)償保溫管道要保證基本的三位一體(即鋼管、發(fā)泡層、塑料防腐層)要求:

三位一體要求泡沫粘合的抗剪強(qiáng)度要大于0.12Mpa、抗壓強(qiáng)度大于0.3Mpa;在管道發(fā)泡方面,泡沫本身的密度要高于60Kg/m3,注射壓力要大于100公斤(必須使用高壓的大排量泵),泡沫才能達(dá)到這個(gè)質(zhì)量要求。

 三位一體要求外殼塑料管要進(jìn)行電暈處理,即通過電化或熱化方式,打毛塑料管的內(nèi)壁,保證90%的內(nèi)表面檢測(cè)電暈效果達(dá)到處理表面張力在50Dyn/cm(達(dá)因/厘米)以上,保證外殼塑料和泡沫的粘結(jié)力。

三位一體要求鋼管要進(jìn)行拋丸處理,除銹到2.5級(jí)以上,才能保證鋼管同泡沫的粘結(jié)力。

管路附件(如三通等)是應(yīng)力zui集中的地方,也是無補(bǔ)償設(shè)計(jì)和施工要求zui高的地方,生產(chǎn)時(shí)對(duì)鋼管件要進(jìn)行噴砂處理并加厚或加強(qiáng)補(bǔ)焊;焊披肩或焊肋板等,外殼塑料管件焊接制造要用熱板焊工藝,在難處理的工藝部位可以局部采用大排量的擠出焊槍,但要打坡口和打毛處理,如果采用塑料焊條熱吹風(fēng)的焊接工藝很難滿足應(yīng)力的強(qiáng)度要求,用熱縮帶就更難以滿足要求了,不是熱板焊接的外殼使用后很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題,很容易開裂滲漏,形成管網(wǎng)的薄弱點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)接頭安裝也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié),采用可傳力的電熔接頭方式,配合焊槍及熱收縮帶的施工方案將更安全可靠,另外現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡一定要采用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡車進(jìn)行機(jī)械發(fā)泡,才能保證接頭的可傳力性和保溫效果。

真正能達(dá)到冷安裝無補(bǔ)償保溫管要求的生產(chǎn)并不多,因?yàn)樾枰O(shè)備、技術(shù)、材料和管理同時(shí)到位才能夠保證質(zhì)量。

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