供熱管網(wǎng)泄露故障診斷的思考

摘要：近年來，熱水供熱管網(wǎng)泄漏及診斷問題引起了相關(guān)部門的高度重視，研究相關(guān)問題具有重要意義。根據(jù)現(xiàn)有的供熱管道泄漏檢測技術(shù)的研究，分析供熱管網(wǎng)滲漏的原因，并提出一些供熱管網(wǎng)泄漏故障診斷模型，不僅可以診斷泄露管和泄漏量，還可以正確定位泄漏點。文章對供熱管網(wǎng)泄漏故障診斷進(jìn)行了思考。

關(guān)鍵詞：熱水供熱管網(wǎng)；泄漏問題；故障診斷；集中供熱；管道腐蝕；焊縫破裂 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU833 文章編號：1009-2374（2017）08-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.051

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的提高以及對城市集中供暖要求的提高，尤其是城市在冬季的集中供熱的需求更大，我國大多數(shù)城市已經(jīng)建立了城市集中供熱系統(tǒng)。然而，擴(kuò)大供熱系統(tǒng)管網(wǎng)，其整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和要求越來越復(fù)雜，所有相關(guān)的條件變化使得集中供熱系統(tǒng)出現(xiàn)越來越多的問題，所以有時集中供熱管網(wǎng)故障發(fā)生時，直接影響人們的生活，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失例如發(fā)生管道炸裂，會導(dǎo)致供熱系統(tǒng)不能及時供暖，既影響人們的生活，又造成了經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了及時提高供熱質(zhì)量，保證供熱系統(tǒng)的安全性和可靠性，需要找到一個快速和供熱管網(wǎng)泄漏故障的精確定位技術(shù)。

1 常見的供熱管網(wǎng)泄露故障

1.1 管道腐蝕

通常有三種管道腐蝕，主要是電化學(xué)腐蝕、分散的電流腐蝕和化學(xué)腐蝕。城市集中供暖溫度過高時，由于工作溫度過高，對細(xì)小的管道的腐蝕是較高的。其腐蝕的速度會越來越快，管道腐蝕在供熱管網(wǎng)故障問題中是最大的問題之一。

1.2 焊縫破裂

近年來，由于供熱網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和建設(shè)美麗城市的需要，供熱管道的安裝方式大多采用直接填埋在地下，當(dāng)氣候變化發(fā)生溫度變化時，對土壤中的管道也將產(chǎn)生不同程度的損害，由于熱脹冷縮使得土壤的收縮力和舒張力直接對管道的接口造成損耗，還有許多違法建筑物占用管道，氣溫的變異和重型車輛的碾壓，對管道都具有破壞性。

1.3 元部件故障

閥門故障。螺絲腐蝕、開關(guān)失靈和閥體腐蝕等是導(dǎo)致閥門損壞的最主要的原因，出現(xiàn)閥體損壞的主要問題是法蘭泄漏和閥門閥體腐蝕。

補償器損壞。在暖氣管道使用中幾種類型的補償器，包括波紋補償器是最容易損壞的問題。主要是因為其主要工作部件材料常用的是不銹鋼，其材料含有氯離子在水里容易腐蝕，降低補償器的使用壽命，波紋補償器工作波形的多層結(jié)構(gòu)薄的壁厚，低壓力，容易腐蝕，導(dǎo)致多層發(fā)生；其他類型補償器、套筒補償器需要檢查維護(hù)壓縮法蘭，球形補償器出口很容易泄漏等，所有的缺點和弱點，集中供熱管網(wǎng)、補償器，成為網(wǎng)絡(luò)漏洞，與其他管道和管件相比，容易發(fā)生損壞或泄漏現(xiàn)象。

2 修復(fù)方法

2.1 管道外覆蓋層及管體修復(fù)

通過管道防腐保溫絕緣破損點條件和檢測、管和伸縮接頭替換和修復(fù)方案制定、完整的管外蓋和嚴(yán)重腐蝕膨脹接頭管身體修復(fù)和更換。應(yīng)用電流衰減法和電位差法測試的兩個工廠供熱管道，管道外層絕緣狀態(tài)部分和管道深度測量，確定管道損傷和腐蝕膨脹接頭損壞。嚴(yán)重腐蝕膨脹接頭更換，加強管道部分的嚴(yán)重腐蝕，防腐隔熱防護(hù)層，更換維修周期與原來的部分連接做防水。

2.2 供熱管網(wǎng)區(qū)域陰極保護(hù)

根據(jù)主線，分布地區(qū)電廠供熱管網(wǎng)，確保陰極保護(hù)電位的影響，增壓泵站設(shè)置在中間，深井地面床中間的增壓泵站主要關(guān)注保護(hù)深井地床加熱，專注于保護(hù)深井地床和二級網(wǎng)絡(luò)。輔助陽極安裝在巖層條件下，深井的規(guī)范要求地面40米的床上鉆深井，每組安裝高硅鑄鐵床輔助陽極16和支持氣道，輔助陽極電纜、減阻劑、地面床，井筒底部錐，卵石等，這樣的施工方式可以有效減少陰極的損害。

3 供熱管網(wǎng)泄漏具體診斷方法

3.1 人工檢測

目前很多供熱公司根據(jù)實際情況，仍采用人工方式的泄漏檢測方法。如果供熱管道發(fā)生泄露時，工程人員根據(jù)自己豐富的實踐經(jīng)驗，根據(jù)供熱管網(wǎng)的聲音、振動、溫度和其他物理性質(zhì)的異常情況的變化，可以準(zhǔn)確判斷泄漏的位置。雖然這個方法很簡單，方便實用，但環(huán)境和人為因素造成的干擾很大，精準(zhǔn)度低，不能快速地確定供熱管道的泄露具體發(fā)生在哪里。

3.2 聲檢漏技術(shù)

利用聲音可以實現(xiàn)時時刻刻檢查，其覆蓋范圍更大，也是一種對于管道沒有破壞的檢測方式。聲檢測技術(shù)的具體原則是：當(dāng)供熱管網(wǎng)的熱媒發(fā)生泄漏，它將生成一個連續(xù)性的聲學(xué)信號，應(yīng)用在管道內(nèi)部傳播，聲信號是用來分析反應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征，從而確定管道泄漏的位置。然而在管道使用聲測技術(shù)檢測泄露位置時，影響信息接收和傳送的因素有很多種類，如環(huán)境噪聲的影響、傳播距離的影響、突發(fā)情況的影響，使得接收到的信號和實際信號之間有著明顯的差別。往往存在著許多的泄漏，特別是供熱管道，更多的信號是不同的。采取一定的措施，關(guān)鍵在于聲檢測技術(shù)，聲發(fā)射信號的分析識別，消除眾多因素的影響，聲發(fā)射信號在實際減少，但由于這一系列的因素，想建立一個相應(yīng)的準(zhǔn)確的檢測技術(shù)是不存在的。目前根據(jù)泄漏檢測實際的情況，結(jié)果準(zhǔn)確度較低，還沒有實質(zhì)性的方法來解決這一系列的

問題。

3.3 以物理模型為基礎(chǔ)的檢漏技術(shù)

如果有供熱管網(wǎng)泄漏問題，管道中傳熱媒介將會有一個相應(yīng)的速度變化，數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)其相應(yīng)的變化。為了能夠使得數(shù)據(jù)相應(yīng)改變，以顯示對供熱管道的狀況，通過能量守恒定律，從而構(gòu)建一個動態(tài)供熱管道的物理模型。然后實施相應(yīng)的解決操作，結(jié)果表明，供熱管道中水的壓力變化條件下，流場分布管的中間網(wǎng)絡(luò)可以獲得。然后與測量值相比，如果出現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的狀況，超出其規(guī)定的范圍時，可以準(zhǔn)確判斷管道泄露的位置，與此同時，使用現(xiàn)有的管道壓力呈現(xiàn)出一個逐漸遞減的數(shù)據(jù)時，就可以準(zhǔn)確定位其泄露的具體位置。能夠提高物理模型的準(zhǔn)確性，具體的建模過程及摩擦系數(shù)的需要、流體密度和溫度等的影響，充分考慮各種水力條件，然后用給定的邊界條件來解決水力工況的數(shù)學(xué)模型。隨著范圍加熱管網(wǎng)絡(luò)的加速擴(kuò)大，而且在特定的系統(tǒng)操作更為復(fù)雜，對于理想條件規(guī)定的物理模型很難建立，因此必須對一些相關(guān)影響因素進(jìn)行忽視，這樣會導(dǎo)致相應(yīng)的數(shù)值結(jié)果和實際的設(shè)計條件的數(shù)值之間存在偏差，同樣也會對相關(guān)的數(shù)學(xué)模型泄漏檢測技術(shù)的精準(zhǔn)度產(chǎn)生一定的影響。泄漏位置是開始位置相應(yīng)的部分泄漏點位置之間的距離，部分以及高的比例的總長度值的泄漏，其主要的供熱管道的水循環(huán)和水排放總量之間的比值。在實際應(yīng)用的過程中，對速度、管道結(jié)構(gòu)等因素有一定的影響力，對整個網(wǎng)絡(luò)泄漏診斷模型也存在影響。

3.4 紅外熱泄漏檢測法

3.4.1 紅外熱成像技術(shù)。紅外熱成像技術(shù)主要用于軍事領(lǐng)域。最早在發(fā)達(dá)國家開始使用紅外熱像儀擴(kuò)展到民用行業(yè)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展。紅外熱像儀已成為非常常見的測試設(shè)備。紅外熱像儀是利用紅外探測器、光學(xué)成像透鏡接受人類的眼睛看不見測量目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件，獲得紅外熱圖像這種熱像圖是熱分布場對應(yīng)的對象。紅外熱像儀可以捕捉到看不見的物體發(fā)出的紅外線能量，從而形成可見的熱像圖。紅外熱成像技術(shù)可以在沒有光的地方工作，利用該技術(shù)不僅可以顯示對象的形狀，還可以確定每個對象的溫度并迅速畫出溫度分布圖。紅外熱成像技術(shù)利用的是溫度校準(zhǔn)標(biāo)定裝置確定的溫度，利用這個設(shè)備可以計算出紅外圖像對象的實際輻射溫度。

3.4.2 供熱管道發(fā)生泄漏時環(huán)境溫度變化特點。供熱管道泄漏后導(dǎo)致土壤溫度改變周圍的環(huán)境。隨著時間的增加和泄漏的增加，影響范圍將逐漸增加。通過紅外成像測溫技術(shù)監(jiān)測土壤溫度的變化，可以有效地發(fā)現(xiàn)管道泄漏位置。熱影響范圍在某種程度上能夠及時地檢測出管道泄漏位置。

3.4.3 利用紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測供熱管道可以發(fā)現(xiàn)的問題。通過使用紅外熱像儀在管網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測管道周圍土壤溫度的變化?？梢杂行У嘏袛喙艿肋\行狀態(tài)。及時發(fā)現(xiàn)加熱管道泄漏點，減少重大事故的發(fā)生（監(jiān)控人員只要熟悉正常供暖管道周圍土壤的溫度，可以熟練地應(yīng)用程序）。環(huán)境溫度在熱埋管道周圍溫度測量，可以基于熱管的溫度范圍確定熱管條件可能不會發(fā)現(xiàn)在監(jiān)視范圍擴(kuò)大的過程。只要發(fā)現(xiàn)不正常的數(shù)據(jù)顯示，就可以及時地找到供熱管道的泄露位置。我們發(fā)現(xiàn)了管道的問題后，需要進(jìn)一步確定（可能為壓實土在管道保溫材料損壞或問題）。管道外墻保溫材料在生產(chǎn)過程中會造成熱損失逐漸增加受損、脫落。溫度對周圍環(huán)境的影響可以通過監(jiān)測環(huán)境溫度的時間，快速變化的保溫材料，減少熱損失，節(jié)約能源的效果，這一項技術(shù)正在逐漸形成。

4 結(jié)語

當(dāng)供熱管網(wǎng)出現(xiàn)泄漏故障時，對其開展相應(yīng)診斷模型，此種方法發(fā)展及研究速度比較迅速，并經(jīng)實踐檢驗，其準(zhǔn)確度非常高，然而由于物理模型檢測技術(shù)自身存在易陷入局部極值存在不足及收斂速度慢等狀況，對于泄漏定位及泄漏量診斷相應(yīng)精度狀況造成一定影響，因此需對其進(jìn)行更為深入的研究及論證。只有將上述幾種檢測技術(shù)有效地進(jìn)行結(jié)合，才能夠很好地對供熱管道泄漏的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，避免不必要的浪費，很好地節(jié)約了人力和物力，為相關(guān)部門建立良好檢測系統(tǒng)，使我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加快速。

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作者簡介：張志清（1983-），男，山東廣饒人，供職于東營市供熱管理處，研究方向：集中供熱、供熱管網(wǎng)。

（責(zé)任編輯：王 波）