李鈺
中國葛洲壩集團股份有限公司勘測設(shè)計院 湖北 武漢 430070
城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)是由城市供熱熱源向熱用戶輸送和分配供熱介質(zhì)的管線系統(tǒng),由輸熱干線﹑配熱干線﹑支線等組成。供熱管網(wǎng)是城鎮(zhèn)建設(shè)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施。從生活角度來講,城鎮(zhèn)供熱管道的安全穩(wěn)定運行,不僅是為了保障人民群眾的生活質(zhì)量,更是與人民群眾的生命財產(chǎn)安全息息相關(guān);從經(jīng)濟發(fā)展的角度來講,供熱管道的安全穩(wěn)定運行,不僅是為了滿足工業(yè)企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)的基本要素需求,更是為了工業(yè)企業(yè)的長久安全穩(wěn)定運行[1]。因此,采取各種措施,保障城鎮(zhèn)供熱管道的安全穩(wěn)定運行,對城鎮(zhèn)工業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活有著重要的積極作用。目前,雖然我國的供熱管網(wǎng)整體已經(jīng)相對完善,但在一些具體問題和細節(jié)上,仍然面臨著嚴峻的考驗。為此,各供熱管網(wǎng)公司在管網(wǎng)建設(shè)時,必須進一步加強對供熱管網(wǎng)質(zhì)量整體把控,在各層面上采取措施,進一步提升設(shè)計和施工管理水平,在管網(wǎng)交付前,努力將管網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量做到最好,夯實管網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,進一步探索研究供熱管網(wǎng)泄漏事故發(fā)生的原因,尋找切實可靠的解決方法及預防措施,將供熱泄漏的危害降到最低。
供熱管網(wǎng)是經(jīng)設(shè)計﹑采購及制造﹑安裝施工﹑調(diào)試及驗收后形成的整體工業(yè)產(chǎn)品,交付運營方后,又會經(jīng)歷運行﹑維護及檢修等各個環(huán)節(jié)。這其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏,都可能會導致管網(wǎng)出現(xiàn)泄漏情況。而每一次的泄漏,必然都伴隨著財產(chǎn)的損失,嚴重的甚至可能造成企業(yè)停產(chǎn)或人員傷亡,損失無法預計。而找出泄漏產(chǎn)生的原因,是預防泄漏問題出現(xiàn)的基礎(chǔ)。下文根據(jù)供熱管網(wǎng)生產(chǎn)運營等不同環(huán)節(jié),對泄漏原因進行逐一分析。
供熱管網(wǎng)的設(shè)計質(zhì)量,直接決定了供熱管網(wǎng)的質(zhì)量,壞的設(shè)計,必然會導致壞的管網(wǎng)質(zhì)量從而造成泄漏等一系列的不利后果。根據(jù)項目需求,確定項目供熱方案,選定供熱介質(zhì)﹑管材﹑管徑﹑附屬設(shè)備﹑敷設(shè)方式等,設(shè)計工作的好壞直接決定了供熱管網(wǎng)建成之后是否能正常投入使用,以及投運后是否能在設(shè)計工作年限內(nèi)保證安全穩(wěn)定運行[2]。在設(shè)計開始之前,設(shè)計人員必須對將要施工區(qū)域的地質(zhì)﹑土壤﹑環(huán)境資料進行深入了解,對影響設(shè)計安全的各種因素要了如指掌,同時根據(jù)項目實際情況,經(jīng)過周密計算后,對各種條件進行選擇,合理地布置管道及補償器等各種附屬設(shè)施,保證管網(wǎng)在熱冷態(tài)等各種工況下均能安全穩(wěn)定運行。因設(shè)計導致泄漏的原因通常有如下幾種情況。
1.1.1 管網(wǎng)布置不合理,補償器設(shè)置不合理,未合理考慮供熱管道本身的熱脹冷縮情況,導致管道局部熱應力變形破裂,或者補償器超過設(shè)計變形量被拉壞從而導致泄漏。
1.1.2 管件選擇不合理,管材或管件選用承壓或耐溫等級過低,從而導致超壓或者超溫損壞而造成泄漏。
1.1.3 直埋熱力管道設(shè)計埋深不足,被車輛等碾壓破裂泄漏;或者埋深小于凍土深度,冬季經(jīng)歷長時間的低溫而導致管道受凍破裂泄漏。
1.1.4 因?qū)ν临|(zhì)缺乏足夠判斷,設(shè)計管道基礎(chǔ)承載力不足,導致管道沉降,從而導致管道破裂。
供熱管網(wǎng)是由管道﹑彎頭三通等管道附件﹑保溫結(jié)構(gòu)﹑補償器﹑管道支架以及其他附屬構(gòu)筑物構(gòu)成的有機整體,這些組成部分都是經(jīng)廠家生產(chǎn)出來的產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到供熱管網(wǎng)的質(zhì)量好壞,從而對管網(wǎng)是否泄漏產(chǎn)生影響。
施工質(zhì)量不過關(guān),同樣也會導致泄漏事故的發(fā)生,因施工質(zhì)量差導致泄漏的原因通常有如下幾種情況。
1.3.1 管材﹑管件焊接質(zhì)量不合格,焊接參數(shù)和焊接方法不正確。
1.3.2 管材或設(shè)備等暴力卸貨及安裝,施工中造成部件受損。
1.3.3 管溝開挖深度未按設(shè)計執(zhí)行,開挖深度不夠,管溝在回填時,回填土中有礫石,回填土未夯實等。
1.3.4 人為破壞,造成的原因通常是因為對于同一施工區(qū)域重復施工,比如其他施工單位在未了解地下管網(wǎng)分布的情況下,就盲目施工﹑違章施工,不僅后期施工目的沒有達到,還破壞了前期施工目的[3]。
因為每種材料都有每種材料的最長使用期限,一旦超過最長使用期限,材料的物理性質(zhì)便可能會失效。供熱管道也是如此,且因為供熱管道材質(zhì)的特殊性,供熱管道的最長使用期限將會大打折扣,較一般管道的使用期限大大縮減。因此設(shè)計師在設(shè)計時要注意進行使用期限的研究,確定好檢修頻率,明確供熱管道的最長使用期限。
當管道承壓或者溫度超過設(shè)計值,壓力或者管道變形量超過設(shè)計極限導致管道變形破裂,從而發(fā)生泄漏。
閥門泄漏主要有兩個原因,一是關(guān)閉件脫落,二是填料安裝缺陷導致泄漏。
經(jīng)過對城鎮(zhèn)管網(wǎng)泄漏原因的分析,加強建設(shè)﹑設(shè)計﹑運行﹑維護各個階段的檢查﹑維修和管理尤為重要,但是這項工作的進行并不簡單,有很多步驟和細節(jié)需要落實。而且對供熱管道進行檢修時,要注意檢修操作前的準備工作,快速﹑有效地進行檢修不僅可以在很大程度上減少二次泄漏事故的發(fā)生,而且好的檢修就是好的維護,雖不能達到一開始的使用效果,但可以有效保證供熱管道的安全。
鉆孔查漏,沿著供熱管道的走向,在地面每隔一定距離鉆1個孔,用嗅覺或檢漏儀進行檢查。發(fā)現(xiàn)有漏氣時,再進一步判斷,準確確定漏氣點的位置。
詢問法:通過詢問泄漏點周邊居民,初步了解泄漏位置。
現(xiàn)場觀察法:對供熱管道泄漏點周邊的綠化樹木﹑土壤形態(tài)等進行觀察。具體的表現(xiàn)為供熱管網(wǎng)泄漏擴散到土壤中,將引起花草樹木的變黃﹑枯死。
檢修前,設(shè)備使用單位應對參加檢修作業(yè)的人員進行安全教育,且應當包括以下內(nèi)容:有關(guān)檢修作業(yè)的安全規(guī)章制度,相關(guān)事故案例和經(jīng)驗﹑教訓,檢修作業(yè)中的安全要求。
熱網(wǎng)是個閉式循環(huán)系統(tǒng),在正常運行時,熱網(wǎng)內(nèi)的水量保持恒定。而當熱網(wǎng)泄漏時,就需要補水;當有外部水漏入熱網(wǎng)時,就要放水,以維持熱網(wǎng)水量的動態(tài)平衡。因此,可根據(jù)對熱網(wǎng)的補水量﹑放水量和回水壓力曲線的統(tǒng)計與分析,判斷熱網(wǎng)的泄漏狀況,有針對性地開展檢漏工作。
熱網(wǎng)是密閉的有壓系統(tǒng)。有壓系統(tǒng)存在泄漏現(xiàn)象時,在無外界補給的情況下,隨著時間的推移,其壓力將逐漸減小至與外界壓力相同,而壓力的變化速率取決于容器內(nèi)部的容積和泄漏量。因此,將熱網(wǎng)中出現(xiàn)泄漏的管道隔離開后,這部分的壓力最終也將與周圍環(huán)境的壓力趨于一致,因此可根據(jù)壓力異常進行查漏。
埋地熱水管泄漏后,會造成漏點上方的地面溫度升高,也會造成漏點附近地下管線井室溫度升高。因此,可通過溫度變化查找管網(wǎng)上的漏點。
泄漏發(fā)生時,在壓力的作用下,泄漏點因內(nèi)外壓差產(chǎn)生振動從而發(fā)聲。聲音沿管道傳至附近的閥門或補償器。因此,可根據(jù)聲音異常進行查漏。
在供熱管道發(fā)生泄漏事故等故障前,一般都會有一些前期預兆或癥狀出現(xiàn),這就需要相關(guān)部門加強供熱管道的日常維護管理,采取各種措施來盡量降低供熱管網(wǎng)的故障發(fā)生率。根據(jù)供熱管道泄漏的原因,對于目前運營的供熱管網(wǎng),我們可以反過來總結(jié)相應的供熱管道維護要點。
前期供熱管網(wǎng)設(shè)計階段,我們可以采取大規(guī)模管網(wǎng)采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)﹑劃分管網(wǎng)主次﹑分段控制管網(wǎng)以及設(shè)置備用管網(wǎng)這4種措施。
4.1.1 在進行城市供熱管網(wǎng)規(guī)劃時,應兼顧遠期規(guī)劃,分步實施,供熱管網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時,應考慮采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)。對于中型枝狀管網(wǎng),可采用單管連通管將干線連接成環(huán)狀,該連通管可用作供水管和回水管的備用管。這樣,可實現(xiàn)在出現(xiàn)故障時的反方向供熱,保證后期系統(tǒng)的整體熱平衡及故障發(fā)生時的不停暖在線維修處理,提高供熱管網(wǎng)的可靠性。
4.1.2 劃分供熱管網(wǎng)主次,重點提高主管網(wǎng)可靠性,在安全可靠與經(jīng)濟性之間取得平衡,可以在提高了供熱管網(wǎng)的故障可控性的同時,減少因提高可靠性所需增加的投資,保證供熱管網(wǎng)運行質(zhì)量高﹑控制方便且能實現(xiàn)限額供熱。
4.1.3 在供熱管網(wǎng)上裝設(shè)分段控制閥,將熱網(wǎng)管線合理分段,這樣在局部發(fā)生泄漏等故障時可以將故障段切斷,便于檢修的同時,也提高了供熱管網(wǎng)的可靠性。
4.1.4 在供熱管網(wǎng)結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)備用管網(wǎng),可以在保證不停暖的情況下,對故障部位進行修復,這樣也提高了供熱管網(wǎng)的可靠性。
從制造方角度,嚴格執(zhí)行國家相關(guān)制造及驗收標準,不偷工減料,才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量不出現(xiàn)問題;從采購方的角度,保證采購﹑驗收流程的規(guī)范,不選用不合格廠家的產(chǎn)品,不驗收不過關(guān)的到貨產(chǎn)品,才能最大限度地保證安裝的管道或設(shè)備不出現(xiàn)質(zhì)量問題。而其中任一環(huán)節(jié)的疏漏,都會導致最終安裝的管道或者質(zhì)量不過關(guān),經(jīng)歷一段時間的運行后,最終出現(xiàn)泄漏。
施工過程中,應該采取各種措施對工程質(zhì)量的五大因素“人﹑機﹑料﹑法﹑環(huán)”實施控制,五大因素分別是指:人員﹑機械設(shè)備﹑原材料﹑施工方法﹑外部環(huán)境及條件,這是質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)。施工單位應嚴格按照設(shè)計文件和有關(guān)規(guī)程﹑規(guī)范要求施工,實行全員﹑全過程﹑全面管理和控制。因篇幅問題,關(guān)于施工質(zhì)量的控制在此不展開敘述,但施工質(zhì)量確實是后期管網(wǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ),切不可忽視。
要成立相應的運營維護工作領(lǐng)導小組,選拔一批專業(yè)技術(shù)過硬的人才,以便在發(fā)生泄漏事故時能準確﹑及時地進行處理。定期對維修人員進行相關(guān)專業(yè)知識技能的培訓以及使命責任感的培養(yǎng),提高維修人員的專業(yè)素質(zhì),形成認真負責的態(tài)度,打造一支專業(yè)化的維護檢修隊伍。
形成一套專業(yè)﹑可靠的供熱管網(wǎng)檢修維護制度,提前指定定期巡檢制度,以及發(fā)生各種泄漏故障情況時的檢修維護措施預案,避免泄漏故障發(fā)生時無法可依。對熱網(wǎng)的關(guān)鍵部位部件定期進行檢查,并做好歷史記錄,這樣不僅能大大減少故障發(fā)生的頻率,同時也能在事故發(fā)生時進行及時有效的處理。
配套專業(yè)的檢修維護工具,要保證工具齊全,要配備有先進的維修設(shè)備和工具,對易損﹑常用﹑關(guān)鍵設(shè)備和部件進行儲備,為保證故障處理及時和搶修順利進行。
供熱一般在冬季進行,因此在夏季不供熱的時候,要對供熱管網(wǎng)進行全面檢查維修,對于破損﹑裂縫等管道進行維修,對于腐蝕的管道進行評估,必要時可以進行更換,對于閥門等管道部件進行檢查更換,對于破損的防腐保溫層進行更換,以保證冬季供暖系統(tǒng)的正常運行。
對于供熱管網(wǎng)用水的水質(zhì)要定期進行化驗,要滿足軟化水水質(zhì)要求,鈣鎂離子不得超標,同時水中氧含量和pH必須控制在合理范圍,確保水處理和除氧系統(tǒng)可靠,只有這樣才能保證水質(zhì)達到供熱管網(wǎng)水質(zhì)標準要求。水質(zhì)不達標,例如鈣鎂離子超標會造成管道結(jié)垢,含氧量過高或pH過低會造成管道腐蝕,這些都會造成管道泄漏或堵塞。
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷進步,我國的城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)覆蓋率也越來越高,為人們的生活﹑工作提供著便利。但在實際生活中,供熱管網(wǎng)的質(zhì)量及運營維護管理水平都還有一定的提升空間。從提高供熱管網(wǎng)的供熱質(zhì)量角度出發(fā),本文分析了供熱管網(wǎng)泄漏的主要原因,并據(jù)此提出了相應的維護措施,希望能對我國城鎮(zhèn)供熱事業(yè)的發(fā)展有所裨益。