电预热技术在DN1400直埋供热管道安装中的应用_蔡蕊.pdf

2023 年 4 月作者简介:蔡蕊(1986)，男，汉族，山西大同人，研究生，工程师。研究方向:工程质量监督检查。电预热技术在 DN1400 直埋供热管道安装中的应用蔡蕊(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030000)摘要:通过对电预热技术的介绍，分析了电预热施工过程中的重点工序和质量控制要点，给出了相应的控制措施，并成功应用在工程实例中。有效保证了大口径直埋长输供热管网工程的工期和施工质量。关键词:电预热技术;直埋供热管道;质量控制文章编号:2095 4085(2023)04 0010 03随着社会经济的发展壮大，最近 10 年我国北方城市集中供热事业的发展突飞猛进1 2。为了满足城市供热面积增加的需求，多年来，公司在城市周边相继建设了多个大型集中供热管网工程。热源厂作为热能的供应端，需要大口径长距离的供热管道将热能源源不断地输送给远端的千家万户。公司在建的某热源厂长输供热管网工程，采用 DN1400 硬质聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕预制直埋保温管道，距离 29 1km，一共一回，共十个标段。为了节约经济成本和缩短工期2，采用敞沟电预热安装方式。1电预热技术1 1电预热原理电预热技术原理:因电阻通过电流会产生热量，随着时间的累积，热量会越来越多，温度也相应升高。供热管道的钢管具有一定的电阻，将电流通过供回水供热管道形成电流回路，产生热量温度升高。在钢管指定位置安装温度传感器，实时监控其温度变化至达到设计目标温度。温度控制器原理如图 1。由于热胀冷缩原理，钢管受到加热后会膨胀伸长，通过对其温度的控制达到所需伸长量目的。图 1电预热温度控制器1 2预热段的划分为了保证施工安全和工程质量，预热段长度应根据实际工程环境条件科学合理的划分，同时也可以控制施工成本，有利于施工进度的管理3。所以本项目预热段划分最长不超过900m，最短不小于600m。共分4 个预热段:D1、D2、D3 和 D4。划分情况如表1。表 1项目中预热段的划分编号管径起点终点长度/m备注D1DN1400A0+060A0+9478870陆地D2DN1400A1+007A1+6156080河道D3DN1400A1+800A2+6198190河道D4DN1400A2+619A3+3907710河道1 3温度和伸长量预热设置的目标温度:Ts=0 5 (Tg+Td)(1)式中:Tg供热运行时介质温度最高值，;Td供热运行时介质温度最小值，;Ts管道平均应力为 0的温度，亦即电预热设置的目标温度。预热管段伸长量:L=(Ts T0)Lyr(2)式中:L预热管段伸长量，m;钢材的平均线膨胀系数;T0电预热时钢管的起始温度，;Lyr预热管段长度，m。1 4工艺流程(1)焊接螺栓，封口，连接电缆，安装温度探头，设置安全隔离区域，两端设置标尺(大弯头部分也要设置)。(2)计算理论伸长量，开机预热每小时记录温升及伸长量。(3)达到预热效果进行验收(温度+伸长量)。(4)验收合格，持续保温按要求回填分层夯实并焊接补偿器。(5)回填夯实验收合格，补偿器第一道焊缝焊接完毕合格，电预热停机。(6)拆除电缆、温度传感器，填补挖孔。(7)回缩量监测。1 5验收合格标准预热管段的伸长是在土壤的束缚下进行，实际伸01长的效果与现场的土质情况和回填情况均有直接关系，故实际伸长量与理论计算伸长量存在一定差异。当预热管段中存在弯管和较大起伏时，会产生侧向位移吸收部分伸长量。故，前者以实际伸长量作为验收标准，后者以达到预热温度作为验收标准。2工程案例公司在建某热源厂长输供热管网工程共分十个标段。第一标段位于阳曲县境内，直埋敷设供热主管线管径 DN1400，长度约 3 500m，设计供、回水温度130/60，设计压力 2 5MPa，一共一回。采用敞沟电预热方式安装，共有四个预热段。预热段两端设置一次性补偿器与非预热段连接。2 1预热前准备确定预热温度和计算伸长量:考虑到在运行期间，由于管道的应力条件所限制的最大允许温差会高于管道的预热温度和最低温度之差，管道会呈现出拉伸屈服状态，当管道被加热到设计最高温度时会发生压缩屈服状态。现场预热时，应根据实际伸长量是否满足设计规定适当调整控制温度，不宜超过公式(1)Ts的计算值。考虑本项目实际运行时供水温度为 110，回水 50。太原供热期为 11 月至来年 3月，只在采暖季运行 Td取 10。所以，供水管道的Tmg=05 (Tg+Td)=60。回水管道的 Tmh=0 5(Tg+Td)=30。工作钢管 L290M 材质，为1153 106，1/，现场钢管起始温度为 T0如表 2，Lyr如表1，根据公式(2)计算伸供水管道伸长量值如表 2。回水管道以达到预热温度 30为标准。表 2供水管道计算和实际伸长量编号T0()Tm()Lyr(m)计算 L(mm)实际 L(mm)耗时(h)D1200D2231D3198D421560887 04090398841608 02587247537819 03796368045771 03423331139施工准备:管沟开挖后，下管，管口焊接、探伤和接头防腐保温都已全部完成。将管道内的所有建筑垃圾清理干净，尤其不能有积水。管道外部管沟应回填细砂并分层夯实，回填至管道外径的三分之二处。如图 2 所示，为了便于电缆的连接在管道端口焊接长度 小 于 50mm 的 导 电 螺 栓，螺 栓 之 间 距 离 至 少100mm，安装位置距管口至少 30mm。图 2管口导电螺栓的焊接示意工地现场应搭建防雨棚及栅栏围挡，保证发电机和电预热设备能够正常工作。如图 3 所示，在指定的12m 位置，安装传感器，将传感器探头和钢管表面紧密贴合，在预热管段两端均设置一个标尺来测量管道伸长量。将供水管道末端密封，以阻止管道内部空气流动带走部分热量影响温升。由于回水管道预热温度只有 30，故应保持其管道两端口不密封以使空气正常流动。将电缆连接钢管和设备。如图 3 所示。图 3电预热回路现场连接示意2 2升温阶段开机后，记录初始温度 T0，根据公式(2)计算理论伸长量 L。确保在电预热施工过程中，预热段两端没有积水出现。每个小时记录预热温度和伸长量。预热达到标准前，及时通知土建和安装作业人员做好准备。当预热达到验收标准后，各参与方验收并形成记录。2 3保温阶段电预热升温验收合格后，进入保温阶段，敞沟条件下电预热设备不停机，保持预热温度，开始回填，11分层夯实。保温一定时间，回填夯实一部分管道，待管道伸缩量稳定后，开始一次性补偿器焊接。如果焊接过程中，因为管道的温度降低管道回缩对焊接工艺产生影响，应暂停焊接，重新开机预热，待回缩稳定后再继续焊接。一次性补偿器的焊接应注意:两个连续的预热段中间的一次性补偿器，在分次预热时，补偿器只参与一次预热施工，第一次预热时，该补偿器不能参与吸收补偿量，且预热后不能焊接。第二段预热时，应考虑第一段的回缩量，调整第二段的预热温度和目标伸长量，需重新确定。2 4回填质量要求电预热从具备条件开始加热到设计预热温度，受天气情况，预热段长度和相邻管段刚性连接的散热等影响，所需的加热时间均不同，一般在 36h 内完成加热，极端情况下可能达到 48h。预热段长度在 800m(含)以内的，应在 21h 内完成回填，否则，应在27h 内完成回填工作。当预热温度或者伸长量达到要求后，应在规定时间内立即从预热管段的两边开始回填，并应分层夯实4，夯实系数不低于0 95。管道覆土深度不小于 1 5m。否则会导致预热管段的回缩量过大，而且预热设备持续加热会产生不必要的能源损耗和资源浪费。2 5回水管温度控制措施预热主要是预热供水管，回水管道升温过高致使管道处于拉伸状态，预热后管道预应力过大会影响后期运行，回水管温度控制不得超过 30。因此对回水管道的温升采取控制措施:(1)回水管预热过程中不封口利用自然通风散热的方式降温。(2)必要时回水管道增加轴流风机强制通风散热。(3)预热过程中每小时监测回水管道温度，如果温度过高可以采取降低预热功率的方式减少发热功率。2 6预热质量保证措施为了能够达到设计、工艺及其他作业技术活动的质量要求，应加强以下质量措施。(1)技术措施。安装在管道端头的温度传感器及时将每一时刻的管道温度传输到电预热设备中，程序自控控制每一刻管道的温度，防止由于预热温度过高而导致管道应力过度释放。供水管道端口应密封，回水管道端口不得密封。(2)保证措施。电预热设备距离管端连线位置不得超过 8m，场地和道路应平整、干燥。如遇雨天需搭建雨棚必要时暂停预热。电预热前管道的接头保温应完成且钢管内积水必须排放干净。预热过程中管沟内不能出现积水。接线螺栓至少在开始预热前 3h 焊接完成。管沟内不得有任何可能阻碍管道自由伸长的土石方或结构。三通必须在预热前施工完毕。预热后严禁在主管上开三通。所有三通在预热过程中必须敞沟而且不能与分支连接。当转角大于10时弯头处应断开，在预热完成后方可连接。否则弯头处可不断开，但弯头两侧不应填砂以保证弯头膨胀。预热过程中不得再向管沟内填砂以免阻碍管道的运动。预热前，砂土回填不得过量或不足。预热段内不得存在不同材质的钢管。?11当遇见恶劣天气条件如昼夜温差过大，可能造成管道顶、底部温差过高，可能对管道的外保护层造成损伤，此时可局部虚敷回填到管顶 100mm，作为应急之法。?12所有的波纹补偿器不能参与预热，预热过程中用电缆对其短接。?13预热段间其他位置不得形成短路。3结语电预热技术在直埋供热管道的应用，具有相对有补偿安装工艺成本低、操作简单和工期短的优势。本文介绍了电预热技术，根据工程项目实际，供热管道采用电预热技术无补偿安装方式。对工艺要求和施工质量做了分析，并给出相应的控制措施。参考文献:1 樊磊 电预热技术在直埋供热管道上的应用 D 河北:河北工业大学，2018 2 刘丛伦 电预热与传统补偿方式的对比及应用 J 区域供热，2017，(3):127 129 3 侯登义 DN1400 长输热力管道电预热安装工程实践 J 区域供热，2019，(2):84 87 4 CJJ28 2014，城镇供执管网工程施工及验收规范 S 21