高温热水直埋无补偿冷安装技术的应用

　　【摘 要】本文简要介绍了高温热水管网直埋敷设技术的发展过程，阐述了此项技术的的理论依据，总结了此项技术的的优缺点，列举了此项技术应用的工程实例。

　　【关键词】高温热水管道 无补偿直埋 应力

　　一、 热力管道直埋技术的引入与应用

　　预制保温管制造及热水管道直埋敷设技术，20世纪60年代末在北欧率先应用和发展，于20世纪80年初传入我国。经过20多年的应用和发展，热水管道直埋敷设从设计、制造、安装、验收等方面都有了很大的进步，成为热力管网工程敷设的主要敷设方式之一。直埋技术2005年以前大致分三种情况。第一种，有补偿直埋敷设;第二种，低温热水管道利用管道自然补偿实现无补偿器直埋敷设;第三种，利用预热施工或设一次性补偿器来实现“无补偿”直埋敷设。全面体现直埋无补偿敷设新技术的欧洲标准保温管-EN253、保温管件EN448、保温阀门EN488、保温接头EN489等早在1994颁布，我国参照欧洲标准制定的行业规程《城镇直埋供热管道技术规程》(CJJ/T81-98)也于1999年6月1日起执行。然而应用热水管道直埋无补偿敷设技术的比例尚太少，热水管道直埋敷设还是有补偿敷设的天下。热水管道直埋无补偿敷设技术又鲜有相关手册、规范。这些原因阻碍了热水管道直埋无补偿敷设技术的应用和推广。直埋无补偿技术研究、应用及推广的工作任重道远。高温热水管道目前指的是管道工作介质温度在130℃及以下。

　　二、高温热水直埋无补偿冷安装技术的理论基础

　　以前的直埋热水管道设计依据北欧的弹性变形分析方法进行。弹性变形分析方法，就是要保证热水管道始终处于弹性变形的范围之内，处于弹性状态。管道直管段通常采用热补偿装置，采用预热、一次性补偿器的安装方式。这种设计理论基于钢材的弹性理论限度之内进行，热力管道是按“虎克定律”理论来设计的，温升产生热伸长，热伸长产生摩擦力。然而实际上直埋敷设的热力管道，存在着过渡段与锚固段两种情况，它实质上已经超越了钢材的弹性理论限度，即钢材进入了弹塑性阶段，也叫安定性理论。高温水冷安装无补偿直埋技术依据的就是安定性理论。

　　三、 有补偿与无补偿的比较、优缺点

　　无补偿冷安装技术是经过二十多年大量工程实践逐步探索总结完善形成的。到目前已经较为成熟。热力管道无补偿直埋的难点是设计时技术难度高。在现有的条件下(管网的走向条件及路障条件)除满足管道流体功能要求外还要满足管道承受应力的要求。现场条件千差万别，有些内容在图纸上无法完全反映，管道的实际运行一旦偏离设计时，还必需保证管网安全运行，这就要求设计人员不仅要熟练掌握管道应力分析及应力变化趋向分析，还要具有相当的实际工程经验，否则难以做到管网安全可靠运行。无补偿冷安装的主要优点为以下几点：

　　(1)安装简单，施工进度加快，缩短了施工周期;

　　(2)较预热或有补偿直埋敷设方式，投资大大降低;

　　(3)减少或不采用补偿器，大大降低了热网故障发生率，减少了管网维修工作量，提高了运行安全性;

　　(4)固定墩大量减少，减少了管道对城市道路资源的占有量;

　　(5)降低工程总造价，一般能节省工程总投资的12%～15%;

　　(6)管网停运期间管道处于底应力状态，管道维修施工和分支安装不必采取特殊措施;

　　(7)减少管网热损失。与有补偿直埋敷设管道相比可减少3/5～4/5的管网热量损失。有实测数据每公里管道内介质温降为小于0.2℃。

　　四、 宁夏电投西夏热电公司应用工程实例

　　冷安装无补偿直埋技术是经过长期工程实践(初步实验始于上世纪八十年代未)的技术，此项技术目前已比较成熟，并被广泛应用。宁夏电投银川热电有限公司1999年设计热网管道时采用的是有补偿直埋设计方法。截止到目前为止，热水管道已经运行11年。经过长年运行，此种设计方法的弊端逐年显现。在运行过程中，我们发现最易损坏的部位就是补偿器。而供热管线多敷设于城市主干道下，维修难度大，补偿器的维修成为我们供热公司的难点和重点。根据银川热电的运行经验，西夏热电公司引入了无补偿冷安装直埋技术，管径小于DN500的管道均按设计要求采用冷安装无补偿直埋技术。运行实践证明采用这项技术后，西夏热电公司的维修量较银川热电公司大大减少。管网维护工作也大大减少。这项技术非常好，大大减少了维修工作量。此技术如果推广，将会产生很大的经济效益、节能效益及社会效益。

　　五、 无补偿技术应用中需要注意的问题

　　采用无补偿直埋的管道内部存在巨大的应力，所以如何处理好应力使管道不被损坏是首要任务。管道上的附件也要考虑此问题。高温水无补偿直埋管道在施工时，并没有更特殊的要求，只是个别特殊做法有要求。一般按普通施工要求，执行上要求更准确。普通管道敷设有时执行起来可能出现偏差，但在使用时却不一定能显现出问题。但对于高温水无补偿设计而言，如有偏差就可能会导致较严重后果，所以要更严格地执行标准。在管道的弯头或三通处，必须进行应力计算或验算其应力是否符合要求，这是无补偿直埋敷设管网设计必需进行的，也是管网安全运行的重要前提，不可忽视。设计人员不仅要熟练掌握管道应力分析及应力变化趋向分析，还要具有相当的实际工程经验，否则难以做到管网安全可靠运行。

　　本文发表在《城市建设》杂志2010年12月份。

　　作者简介：

　　杨雪琴 (1978-)女，宁夏人，中级工程师 宁夏电投银川热电有限公司，从事供热公司技术管理工作

　　张正喜 (1976-)男，宁夏人，中级工程师 宁夏电力投资集团有限公司工作