朝陽(yáng)輸供水工程管線充水方案研究

趙博文

(遼寧西北供水有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 11003)

1 工程概況

朝陽(yáng)輸供水工程主要由85km隧洞和72km管線組成，承擔(dān)著向雙塔區(qū)燕都、龍城區(qū)中澇、北票市臺(tái)吉新城、朝陽(yáng)縣二十家子4座地方配套凈水廠供水任務(wù)，年供水量1.63億m3。工程水源為白石水庫(kù)，經(jīng)隧洞輸送至朝陽(yáng)地下泵站，經(jīng)泵站加壓后，通過(guò)輸水管線分別輸送至朝陽(yáng)市、朝陽(yáng)縣及北票市。

中澇供水支線經(jīng)水泵加壓后由一根長(zhǎng)約33km，直徑DN1200的球墨鑄鐵管送至下游凈水廠；燕都供水支線經(jīng)水泵加壓后由一根長(zhǎng)約10.7km，直徑DN1400的球墨鑄鐵管送至下游凈水廠；北票供水支線經(jīng)水泵加壓后由一根長(zhǎng)約17.2km，直徑DN1000的球墨鑄鐵管送至高位水池，高位水池控制點(diǎn)高程為262m，經(jīng)過(guò)高位水池后，由一根長(zhǎng)約10.7km，直徑DN900的球墨鑄鐵管通過(guò)自流供水至北票凈水廠。

2 充水目的及條件

本次充水工作是為后續(xù)管線運(yùn)行做準(zhǔn)備，《城鎮(zhèn)供水長(zhǎng)距離輸水管(渠)道工程技術(shù)規(guī)程》CECS193規(guī)定： ①壓力輸水管道在運(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行充水和試運(yùn)行。對(duì)于復(fù)雜和大型壓力輸水工程，應(yīng)編寫充水啟動(dòng)操作規(guī)程，指導(dǎo)充水啟動(dòng)操作。②初次充水及運(yùn)行時(shí)管道檢修放空后重新充水，均應(yīng)關(guān)閉末端閥門，控制充水流速，緩慢充水，直到全線排氣閥終止排氣，末端充滿水為止。

泵站及管線應(yīng)具備的條件：管線及其附屬設(shè)備全部完成清理工作，并檢查合格；泵站內(nèi)設(shè)備安裝調(diào)試完成；檢修閥門安裝調(diào)試合格；排水閥門井偏心半球閥安裝調(diào)試合格；空氣閥井內(nèi)的閘閥、蝶閥安裝調(diào)試合格；流量計(jì)、壓力表精度校準(zhǔn)工作完成；線路末端管道預(yù)留接口用封頭封堵，并采取加固措施[1]。

3 充水原則

充水操作原則：首先保證安全可靠，其次是盡可能縮短充水工期，節(jié)省費(fèi)用。中澇、燕都、北票三條管線可同時(shí)充水。充水過(guò)程中，分段對(duì)管道進(jìn)行沖洗。中澇支線以檢修閥井ZJX-1為界進(jìn)行分為2段，先通過(guò)排水閥井ZPS-1對(duì)檢修井上游段進(jìn)行沖洗，再通過(guò)排水閥井ZPS-10對(duì)檢修井下游段進(jìn)行沖洗；北票支線分為3段，先通過(guò)排水閥井BPS-2對(duì)檢修井BJX-1上游段進(jìn)行沖洗，再通過(guò)排水閥井BPS-4對(duì)檢修井-B14+210段進(jìn)行沖洗，最后通過(guò)排水閥井BPS-7對(duì)全線進(jìn)行沖洗。

4 充水水源及流量

輸水管線位于輸水隧洞下游，管線充水時(shí)從上游隧洞取水，經(jīng)朝陽(yáng)地下泵站水泵加壓后向下游充水。管線段根據(jù)《城鎮(zhèn)供水長(zhǎng)距離輸水管(渠)道工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定壓力輸水管道充水時(shí)，宜控制充水流速不超過(guò)0.3-0.5m/s，最大不超過(guò)1m/s。本工程管道充水速度按0.3m/s執(zhí)行，則中澇支線管道充水流量為0.34 m3/s；燕都支線管道充水流量為0.46 m3/s；北票支線管道充水流量為0.24 m3/s。

5 充水前的準(zhǔn)備工作

5.1 成立組織機(jī)構(gòu)

為充水順利有序?qū)嵤?，?yīng)成立專門的指揮機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、處理充水過(guò)程中的人員配置、試驗(yàn)進(jìn)程、事故應(yīng)急處理等。指揮機(jī)構(gòu)由工程建設(shè)單位和監(jiān)理單位組織，各安裝施工單位、設(shè)計(jì)單位參加。主要操作實(shí)施單位為各安裝施工單位，各施工單位負(fù)責(zé)其施工范圍內(nèi)的所有管道、設(shè)備、水工建筑物的監(jiān)視及安全隱患巡視排查。各施工單位應(yīng)根據(jù)本充水方案說(shuō)明，制定詳細(xì)的充水操作規(guī)程和實(shí)施組織方案。各單位應(yīng)詳細(xì)列報(bào)負(fù)責(zé)人和操作監(jiān)視人員職責(zé)和工作范圍。充水試驗(yàn)工作24h不間斷進(jìn)行，相關(guān)各方及個(gè)人應(yīng)做好倒班及交班等相關(guān)工作。組織充水試驗(yàn)參加人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，使各崗位人員能夠勝任本職工作，熟悉設(shè)備和設(shè)施的各種性能，熟悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝部位、系統(tǒng)構(gòu)成及操作程序，熟練掌握設(shè)備操作、事故處理操作及其他相關(guān)工作。

5.2 充水前設(shè)備檢查

充水前需檢查管線檢修閥門、旁通閥、固定式消能器、空氣閥、空氣閥檢修閘閥、排水球閥、壓力表、壓力傳感器、流量計(jì)、水泵(包括充、排水水泵)等與管道的連接情況，保證連接緊固，無(wú)螺絲松動(dòng)、密封不嚴(yán)等情況。閥門需進(jìn)行開(kāi)關(guān)測(cè)試，閥門的啟閉時(shí)間應(yīng)滿足要求。檢查閥板的密封情況，保證密封的嚴(yán)密性。檢查檢修蝶閥液壓系統(tǒng)(包括油泵、液壓站、電控柜等)工作情況。所有壓力表、壓力傳感器、流量計(jì)等應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)，保證其能正常工作，準(zhǔn)確示值。充水泵站應(yīng)進(jìn)行預(yù)充水，保證水泵、柴油發(fā)電機(jī)及相關(guān)設(shè)備能夠正常工作。保證主線檢修閥、旁通閥、排水閥在充水之前為關(guān)閉狀態(tài)。保證空氣閥檢修閘閥在充水之前為開(kāi)啟狀態(tài)。

6 充水方案

在進(jìn)行管道充水前，朝陽(yáng)泵站上游有壓隧洞已完成第二階段充水，隧洞內(nèi)水位已達(dá)73m，使用隧洞水源進(jìn)行管道充水，為避免隧洞中過(guò)多雜質(zhì)進(jìn)入管道，在對(duì)管線充水前可啟動(dòng)北票和燕都支線水泵對(duì)隧洞進(jìn)行一定時(shí)間排水，將隧洞內(nèi)水通過(guò)朝陽(yáng)地下泵站北票支線出口壓力鋼管排至大凌河，觀察排出水的渾濁度，至排出水較清時(shí)可進(jìn)行下游管道充水。初步計(jì)劃當(dāng)上游隧洞內(nèi)水位達(dá)73m后，啟動(dòng)朝陽(yáng)地下泵站水泵依次對(duì)北票、中澇、燕都支線管線充水。

充水過(guò)程中應(yīng)先對(duì)管道進(jìn)行分段沖洗，隧洞內(nèi)水經(jīng)泵站內(nèi)水泵加壓后進(jìn)入管線，再?gòu)墓艿姥鼐€排水井處排出，以完成對(duì)管線的沖洗，觀察排水井排出水渾濁度，當(dāng)排出水較清時(shí)，關(guān)閉排水閥，即可進(jìn)行下一段管道沖洗。中澇支線以檢修閥井ZJX-1為界分為2段，先通過(guò)排水閥井ZPS-1對(duì)檢修井ZJX-1上游段進(jìn)行沖洗，再打開(kāi)ZJX-1檢修閥門通過(guò)排水閥井ZPS-10對(duì)檢修井下游段進(jìn)行沖洗；北票支線分為3段進(jìn)行沖洗，關(guān)閉BJX-1檢修閥門，先通過(guò)排水閥井BPS-2對(duì)檢修井上游段進(jìn)行沖洗，再打開(kāi)BJX-1檢修閥門通過(guò)排水閥井BPS-4對(duì)樁號(hào)B14+210上游段進(jìn)行沖洗，最后通過(guò)排水閥井BPS-7對(duì)全線進(jìn)行沖洗；燕都支線樁號(hào)Y0+910上游段可通過(guò)排水閥井YPS-1進(jìn)行沖洗，下游段無(wú)排水井，只能通過(guò)末端凈水廠進(jìn)行排水。

6.1 北票支線充水過(guò)程

上游隧洞水位約為73m左右時(shí)，可開(kāi)始進(jìn)行管線充水。通過(guò)變頻器啟動(dòng)水泵，從低頻率逐漸調(diào)速至頻率32Hz左右，觀察水泵出口壓力表和壓力變送器讀數(shù)，當(dāng)泵后壓力達(dá)到0.78MPa(泵前水位73m，BJX-1處管道高程約為151m)以上，壓力穩(wěn)定后，自動(dòng)開(kāi)啟出口液控蝶閥，逐漸增加水泵頻率至33.5Hz左右，水泵流量達(dá)1400m3/h，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應(yīng)逐漸變小，壓力應(yīng)逐漸變大。當(dāng)流量變?yōu)?時(shí)，表示第一段管道充滿水，此時(shí)打開(kāi)BPS-2排水井內(nèi)排水閥，調(diào)整水泵頻率(35.5Hz)，至水泵流量達(dá)1800 m3/h，以此流量對(duì)管線進(jìn)行沖洗。

觀察排水井BPS-2處排出水渾濁度，當(dāng)排出水較清時(shí)，降低水泵頻率至0流量，關(guān)閉排水閥，打開(kāi)BJX-1檢修閥井(樁號(hào)2+485)處檢修閥門，進(jìn)行下一段管道沖水。調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)1400m3/h，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應(yīng)逐漸變小，壓力應(yīng)逐漸變大。當(dāng)流量變?yōu)?時(shí)，表示第二段管道充滿水，此時(shí)打開(kāi)BPS-4排水井內(nèi)排水閥，調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)1800m3/h，以此流量對(duì)管線進(jìn)行沖洗。

同樣觀察排水井BPS-4處排出水渾濁度，當(dāng)排出水較清時(shí)，降低水泵頻率至0流量，關(guān)閉排水閥，調(diào)整水泵頻率至達(dá)到充水流量，進(jìn)行下一段管道充水，至北票支線全線充滿后，開(kāi)啟BPS-7排水井內(nèi)排水閥，調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)1200m3/h，以此流量對(duì)管線進(jìn)行沖洗。當(dāng)排出水較清時(shí)，降低水泵頻率至0流量，關(guān)閉排水閥，至此北票支線全部充水完成，浸泡觀察24h，同時(shí)在此期間可進(jìn)行管道沿線閥門的帶水啟閉動(dòng)作試驗(yàn)，檢驗(yàn)閥門動(dòng)作性能。

6.2 中澇支線充水過(guò)程

同北票支線充水過(guò)程相同，啟動(dòng)中澇支線一臺(tái)水泵進(jìn)行管線充水，啟泵前檢查沿線各閥門、流量計(jì)、壓力表和壓力變送器狀態(tài)。通過(guò)變頻器啟動(dòng)水泵，從低頻率逐漸調(diào)速至所需啟泵頻率，壓力穩(wěn)定后，自動(dòng)開(kāi)啟出口液控蝶閥，逐漸增加水泵頻率至水泵流量達(dá)所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應(yīng)逐漸變小，壓力應(yīng)逐漸變大。當(dāng)流量變?yōu)?時(shí)，表示第一段管道充滿水，此時(shí)打開(kāi)ZPS-1(樁號(hào)GZ0+293)排水井內(nèi)排水閥，調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)所需沖洗流量，以此流量對(duì)管線進(jìn)行沖洗。

觀察排水井ZPS-1處排出水渾濁度，當(dāng)排出水較清時(shí)，降低水泵頻率至0流量，關(guān)閉排水閥，打開(kāi)ZJX-1檢修閥井(樁號(hào)Z5+390)處檢修閥門，進(jìn)行下一段管道沖水。調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，當(dāng)流量變?yōu)?時(shí)，表示第二段管道充滿水，此時(shí)打開(kāi)ZPS-10排水井內(nèi)排水閥，調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)所需沖洗流量，以此流量對(duì)管線進(jìn)行沖洗。當(dāng)排出水較清時(shí)，降低水泵頻率至0流量，關(guān)閉排水閥，至此中澇支線全部充水完成，浸泡觀察24h，同時(shí)在此期間可進(jìn)行管道沿線閥門的帶水啟閉動(dòng)作試驗(yàn)，檢驗(yàn)閥門動(dòng)作性能。

6.3 燕都支線充水過(guò)程

同北票支線充水過(guò)程相同，啟動(dòng)燕都支線一臺(tái)水泵進(jìn)行管線充水，啟泵前檢查沿線各閥門、流量計(jì)、壓力表和壓力變送器狀態(tài)。通過(guò)變頻器啟動(dòng)水泵，從低頻率逐漸調(diào)速至所需啟泵頻率，壓力穩(wěn)定后，自動(dòng)開(kāi)啟出口液控蝶閥，逐漸增加水泵頻率至水泵流量達(dá)所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應(yīng)逐漸變小，壓力應(yīng)逐漸變大。當(dāng)流量變?yōu)?時(shí)，表示第一段管道充滿水，此時(shí)打開(kāi)YPS-1(樁號(hào)Y0+702)排水井內(nèi)排水閥，調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)所需沖洗流量，以此流量對(duì)管線進(jìn)行沖洗。觀察排水井YPS-1處排出水渾濁度，當(dāng)排出水較清時(shí)，降低水泵頻率至0流量，關(guān)閉排水閥，則燕都支線第一段管道充水完成。

由于燕都支線YPS-1下游段無(wú)排水井，只能通過(guò)末端凈水廠進(jìn)行排水。當(dāng)靜水長(zhǎng)具備條件后，調(diào)整水泵頻率至所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應(yīng)逐漸變小，壓力應(yīng)逐漸變大。當(dāng)流量變?yōu)?時(shí)，表示燕都支線管道全部充滿水，此時(shí)打開(kāi)末端出水閥，調(diào)整水泵頻率至水泵流量達(dá)所需沖洗流量，以對(duì)管線進(jìn)行沖洗。觀察排出水渾濁度，當(dāng)排出水較清時(shí)，降低水泵頻率至0流量，關(guān)閉排水閥，則燕都支線管道全部充水完成。浸泡觀察24h，同時(shí)在此期間可進(jìn)行管道沿線閥門的帶水啟閉動(dòng)作試驗(yàn)，檢驗(yàn)閥門動(dòng)作性能。

7 檢查及處理

7.1 充水過(guò)程中設(shè)備檢查

在充水過(guò)程中應(yīng)對(duì)沿線各設(shè)備進(jìn)行檢查：檢查各類閥門及閥門與管道連接處是否存在滲漏情況；檢查各壓力表、壓力傳感器、流量計(jì)是否正常顯示壓力及流量數(shù)值，并做好記錄，通過(guò)壓力和流量數(shù)據(jù)，判斷管道滲漏情況；利用管線壓力表顯示數(shù)值，校準(zhǔn)壓力傳感器。

由于管道壓力<2m水頭時(shí)空氣閥會(huì)漏水，管道全線空氣閥井?dāng)?shù)量較多，如果每個(gè)閥井都派人看守需要人員較多，因此可根據(jù)充水時(shí)間，按照充水時(shí)閥門工作的先后順序進(jìn)行值守。充水期間，充水段范圍內(nèi)的所有檢修閥井、排水閥井、空氣閥井按照充水時(shí)間順序設(shè)置固定點(diǎn)監(jiān)視人員。充水段上游所有開(kāi)啟的檢修蝶閥須有操作人員在場(chǎng)固定監(jiān)視。

7.2 事故或缺陷處理

發(fā)生管線、設(shè)備較大漏水等事故，應(yīng)關(guān)閉充水閥門，并立即上報(bào)。組織檢查，查明漏水原因，帶壓維修存在安全隱患的，應(yīng)排出管道內(nèi)的水，滿足維修安全條件下，對(duì)管道或設(shè)備進(jìn)行維修。維修后，應(yīng)經(jīng)監(jiān)理檢查合格，才能繼續(xù)充水。在充水期間，發(fā)現(xiàn)管道及附屬設(shè)備的一些不影響充水的缺陷，在保障安全的條件下，可以不停止充水作業(yè)而進(jìn)行維修。所有事故或缺陷處理，均應(yīng)有詳細(xì)記錄和事故處理報(bào)告。在報(bào)告中，應(yīng)明確事故或缺陷原因、處理方案、處理結(jié)果及檢測(cè)。