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電預(yù)熱技術(shù)在城鎮(zhèn)供熱直埋保溫管道裝置中的應(yīng)用

本文理論與理論相分離，細(xì)致引見(jiàn)了管道的預(yù)熱裝置方式，剖析了幾種管道預(yù)熱方式的優(yōu)缺陷，在此根底上，重點(diǎn)引見(jiàn)了電預(yù)熱的根本原理、電預(yù)熱技術(shù)及電預(yù)熱設(shè)備在國(guó)內(nèi)直埋管道工程中的應(yīng)用狀況，本文對(duì)電預(yù)熱技術(shù)在國(guó)內(nèi)直埋管道工程中的普遍應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，對(duì)國(guó)內(nèi)直埋管道裝置技術(shù)的開(kāi)展具有重要的推進(jìn)作用。

1、前言目前，城鎮(zhèn)直埋管道的應(yīng)用和開(kāi)展曾經(jīng)進(jìn)入嶄新的階段，產(chǎn)品的消費(fèi)和加工工藝曾經(jīng)根本成熟，直埋管道產(chǎn)品的技術(shù)程度得到大幅度的進(jìn)步。但是，直埋管道裝置技術(shù)程度不斷是限制國(guó)內(nèi)直埋管道開(kāi)展的瓶頸，由于受國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備和技術(shù)程度的影響，國(guó)內(nèi)的管道裝置主要采用冷裝置無(wú)補(bǔ)償以及有補(bǔ)償裝置兩種方式，而愈加平安牢靠的管道預(yù)熱裝置卻很少在工程中應(yīng)用。北京豪特耐公司依據(jù)國(guó)內(nèi)管道裝置技術(shù)的開(kāi)展現(xiàn)狀，為了滿足工程中對(duì)平安牢靠，實(shí)在可行的管道預(yù)熱技術(shù)及設(shè)備的迫切需求，與歐洲技術(shù)搶先的電預(yù)熱設(shè)備制造商協(xié)作，共同開(kāi)發(fā)了合適中國(guó)直埋管道產(chǎn)品和施工請(qǐng)求的電預(yù)熱設(shè)備，并將這一技術(shù)和設(shè)備勝利應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)大口徑直埋供熱管網(wǎng)工程中，為國(guó)內(nèi)直埋管道裝置技術(shù)的開(kāi)展翻開(kāi)了嶄新的一頁(yè)。

2、直埋管道的裝置方式直埋管道的裝置方式能夠歸結(jié)為三種，無(wú)補(bǔ)償裝置、有補(bǔ)償裝置和預(yù)熱裝置。直埋管道裝置方式的選擇受很多要素的影響，鋼管直徑、鋼管壁厚、保送介質(zhì)溫度、敷設(shè)深度都將影響管道裝置方式的選擇，在管網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)詳細(xì)的工程實(shí)踐狀況剖析計(jì)算以后肯定恰當(dāng)?shù)墓艿姥b置方式。

　　2.1 無(wú)補(bǔ)償裝置管道在施工的同時(shí)就能夠回填，整體焊接收道時(shí)的溫度等于回填時(shí)的環(huán)境溫度，在管網(wǎng)中最大限度地減少以至完整取消補(bǔ)償器和固定支架，但是，由于管網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫差較大，管道中錨固段的軸向應(yīng)力較大，必要時(shí)需求對(duì)管道停止增強(qiáng)處置。

　　2.2 有補(bǔ)償裝置在管網(wǎng)中用補(bǔ)償器吸收管道運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的收縮變形，管道中的軸向應(yīng)力最小，但由于在管網(wǎng)中大量應(yīng)用了補(bǔ)償器和固定支架，增加了管網(wǎng)的建立投資，降低了管網(wǎng)的平安性。

　　2.3 預(yù)熱裝置預(yù)熱裝置是界與無(wú)補(bǔ)償裝置和有補(bǔ)償裝置之間的一種裝置方式，管溝在回填之前管道的一半收縮變形曾經(jīng)提早釋放，管道軸向應(yīng)力降低到無(wú)補(bǔ)償裝置的一半，而且根本取消了管網(wǎng)中的補(bǔ)償器和固定支架，大大進(jìn)步了管網(wǎng)的平安性。

　　由以上剖析可見(jiàn)，假如思索管網(wǎng)的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的平安性和穩(wěn)定性，預(yù)熱裝置是管道直埋敷設(shè)的最佳裝置方式。特別對(duì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)溫度高于140℃大管徑直埋管道采用預(yù)熱裝置方式具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3、幾種預(yù)熱裝置方式的比擬目前，在工程中應(yīng)用的預(yù)熱方式主要有水預(yù)熱、風(fēng)預(yù)熱和電預(yù)熱三種，下面對(duì)各種預(yù)熱方式的施工條件請(qǐng)求、預(yù)熱效果、熱耗費(fèi)量、預(yù)熱時(shí)間停止比擬。

　　3.1 施工條件請(qǐng)求水預(yù)熱當(dāng)沒(méi)有便當(dāng)并且能夠應(yīng)用的熱水為預(yù)熱管道提供熱源時(shí)，必需具備加熱鍋爐等加熱設(shè)備對(duì)預(yù)熱管道提供熱水熱源，管道中必需為預(yù)熱準(zhǔn)備閥門和一次性補(bǔ)償器，而且在管道預(yù)熱之前，預(yù)熱管道必需焊接終了構(gòu)成連續(xù)的回路。

　　風(fēng)預(yù)熱風(fēng)預(yù)熱須具備大功率風(fēng)機(jī)對(duì)管道提供持續(xù)風(fēng)源，預(yù)熱管段必需焊接終了，構(gòu)成完好回路，以便氣流順利經(jīng)過(guò)。

　　電預(yù)熱除須專用的預(yù)熱設(shè)備以外，對(duì)預(yù)熱管道請(qǐng)求相對(duì)較低，由于管道中不需求流通水或者風(fēng)等介質(zhì)，因而，不需求管道構(gòu)成封鎖的回路，也不需求在管道中設(shè)置一次性補(bǔ)償器和閥門。

　　3.2 預(yù)熱效果水預(yù)熱預(yù)熱溫度比擬平均，但由于管道在預(yù)熱過(guò)程中必需注滿熱水，所以管道重量很大，管道與土壤之間的摩擦力較大，因而，設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量不容易到達(dá)，大管徑管道水預(yù)熱時(shí)，管道中容易呈現(xiàn)錨固段，影響預(yù)熱的效果。

　　由于熱風(fēng)在管道回路中活動(dòng)時(shí)熱損失十分大，因而，管道的預(yù)熱溫度不平均，通常狀況下，管道起始端和末端的預(yù)熱溫差在20℃左右，影響管道熱伸長(zhǎng)的平均性。

　　電預(yù)熱管道電預(yù)熱將鋼管作為電阻，應(yīng)用電能對(duì)鋼管停止加熱，鋼管中沒(méi)有介質(zhì)，因而，管道沿長(zhǎng)度方向預(yù)熱平均，預(yù)熱時(shí)間短，而且管道中不存在錨固段，可以到達(dá)理想的管道預(yù)熱效果。

　　3.3 熱耗費(fèi)量針對(duì)各種預(yù)熱方式，依照相同的計(jì)算條件下，對(duì)各種預(yù)熱方式所耗費(fèi)的熱量停止了計(jì)算。

　　計(jì)算條件：鋼管直徑：DN700mm，鋼級(jí)：ST52鋼管壁厚：8mm預(yù)熱溫差：60K管溝長(zhǎng)度：500m計(jì)算結(jié)果：

　　不思索熱水和熱風(fēng)在傳輸過(guò)程中的熱損失，熱傳輸效率依照100%計(jì)算，三種預(yù)熱方式熱耗費(fèi)量的比值約為：

　　電預(yù)熱：熱水預(yù)熱：熱風(fēng)預(yù)熱/1：25.8：60 3.4 預(yù)熱時(shí)間管道預(yù)熱時(shí)間受鋼管的管徑、壁厚，以及管道的熱損失的影響，在相同的條件下，由于電預(yù)熱的熱耗費(fèi)量最小，因而，將管道加熱到預(yù)熱溫度所需求的時(shí)間最短；風(fēng)預(yù)熱的熱耗費(fèi)量最大，而水預(yù)熱的熱耗費(fèi)量固然相對(duì)較小，但水預(yù)熱由于管道的摩擦力較大，因而，到達(dá)設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量所需求的時(shí)間很長(zhǎng)，因而，風(fēng)預(yù)熱和水預(yù)熱的預(yù)熱時(shí)間大約為電預(yù)熱的3~5倍。

4、電預(yù)熱技術(shù)的根本原理管道電預(yù)熱是經(jīng)過(guò)預(yù)熱設(shè)備提供一個(gè)低電壓、高電流的電能，將供回水管道作為電阻經(jīng)過(guò)電纜銜接起來(lái)，與預(yù)熱設(shè)備構(gòu)成回路，將鋼管溫度加熱到設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度。

　　預(yù)熱設(shè)備輸出的電壓不高于60V，輸出電流依據(jù)管道的詳細(xì)狀況在3000~5000A.

5、電預(yù)熱的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與其他預(yù)熱方式相比擬，電預(yù)熱技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

　　施工條件請(qǐng)求簡(jiǎn)單，不需求在管道中裝置一次性補(bǔ)償器和固定支架；

　　熱耗費(fèi)量小，預(yù)熱平均，預(yù)熱時(shí)間短；

　　電預(yù)熱設(shè)備體積小、重量輕、易操作、無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪音，自動(dòng)監(jiān)控；

　　適用范圍廣，只需鋼管為介質(zhì)保送管，都能夠完成；

　　低電壓能夠保證施工平安。

6、電預(yù)熱設(shè)備的適用范圍電預(yù)熱的技術(shù)優(yōu)勢(shì)必需依托先進(jìn)的電預(yù)熱設(shè)備來(lái)完成。目前，針對(duì)直埋保溫管道的現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)踐狀況，還沒(méi)有完整牢靠的技術(shù)設(shè)備完成鋼管的電預(yù)熱。公司的電預(yù)熱設(shè)備，填補(bǔ)了這個(gè)空白。詳細(xì)適用范圍如下：

　　直徑DN50-DN1200；

　　單管、多管系統(tǒng)并用；

　　供回水管不同材質(zhì)的鋼管線；

　　鋼套鋼方式的保溫管和聚乙烯外護(hù)殼方式的保溫管銜接管線；

　　不同直徑的管線同時(shí)預(yù)熱；

　　兩個(gè)有距離的預(yù)熱段同時(shí)預(yù)熱；

7、電預(yù)熱技術(shù)的工程應(yīng)用目前電預(yù)熱技術(shù)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)集中供熱管網(wǎng)工程中，獲得了很好的預(yù)熱效果，同時(shí)，積聚了豐厚的工程經(jīng)歷，下面以某個(gè)集中供熱管網(wǎng)工程中的一段DN900mm管道電預(yù)熱為例，討論電預(yù)熱在工程中的應(yīng)用效果。

　　預(yù)熱管段根本參數(shù)：

　　管道規(guī)格：920×12/1055×14mm管道長(zhǎng)度：480m運(yùn)轉(zhuǎn)溫度：130℃環(huán)境溫度：15.5℃預(yù)熱溫度：68℃設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量：303mm管道預(yù)熱溫度與時(shí)間關(guān)系曲線（圖3）：

　　由圖3可見(jiàn)，在預(yù)熱過(guò)程中，管道的溫度根本依照直線平均上升，闡明這種預(yù)熱方式，管道的加熱速度十分平均平穩(wěn)，沒(méi)有大的起伏，這樣能夠保證管道良好的預(yù)熱效果。

　　管道伸長(zhǎng)量與時(shí)間關(guān)系曲線（圖4）：

　　由圖4剖析可知，在管道預(yù)熱的最初1~2個(gè)小時(shí)，管道中由于溫升產(chǎn)生的軸向力首先要克制管溝中土壤的摩擦力，因而，在預(yù)熱開(kāi)端階段，管道的熱伸長(zhǎng)速度很慢，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到超越土壤摩擦力以后，管道的收縮量根本依照直線勻速上升。

　　管道長(zhǎng)度與伸長(zhǎng)量關(guān)系曲線（圖5）：

　　圖5為管道長(zhǎng)度與管道伸長(zhǎng)量關(guān)系曲線，在管道預(yù)熱過(guò)程中，當(dāng)管道上沒(méi)有固定點(diǎn)時(shí)，管道向兩側(cè)伸長(zhǎng)，由圖4可見(jiàn)，在預(yù)熱管線上只要一個(gè)伸長(zhǎng)量為零的駐點(diǎn)，而且在駐點(diǎn)兩側(cè)，管道的伸長(zhǎng)量的增加曲線沿直線變化，斜率相同，這闡明管道的預(yù)熱平均，不存在沒(méi)有預(yù)熱的管段。

8、管道電預(yù)熱應(yīng)留意的問(wèn)題管道的電預(yù)熱施工是一個(gè)系統(tǒng)工程，施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)必需嚴(yán)厲依照施工請(qǐng)求執(zhí)行，認(rèn)真準(zhǔn)備，親密配合，這樣才干到達(dá)預(yù)期的預(yù)熱效果。

　　8.1 預(yù)熱時(shí)間管道的預(yù)熱應(yīng)避開(kāi)冬季施工，由于冬季環(huán)境溫度低，管道的伸長(zhǎng)量大，預(yù)熱所需求的時(shí)間長(zhǎng)，在條件允許時(shí)，盡量選在夏季施工。

　　8.2 施工準(zhǔn)備在預(yù)熱施工之前，應(yīng)完成預(yù)熱管段的接頭保溫；

　　管溝回填土應(yīng)回填至管道高度的3/4處；

　　假如管道作水壓實(shí)驗(yàn)，應(yīng)確保將管道中水排放完；

　　在預(yù)熱設(shè)備的兩側(cè)分別設(shè)標(biāo)尺，設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量應(yīng)等于兩側(cè)伸長(zhǎng)量的總和；

　　將預(yù)熱管段兩端用端帽密封，避免氣體流通；

　　檢查供、回水管道上有無(wú)短路銜接，假如存在短路銜接點(diǎn)，應(yīng)在預(yù)熱之前及時(shí)切斷或調(diào)整預(yù)熱管段，避開(kāi)短路點(diǎn)；

　　檢查預(yù)熱設(shè)備及電纜能否正確銜接；

　　8.3 回填請(qǐng)求在管道到達(dá)設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量以后，開(kāi)端管溝回填。為了控制管道的回縮量，回填土應(yīng)每200~300mm夯實(shí)一次，回填的次第為由預(yù)熱管段的兩端向中間回填。

9、總結(jié)直埋保溫管道的預(yù)熱裝置是一種平安牢靠的管道裝置方式，而電預(yù)熱是管道預(yù)熱方式的創(chuàng)新，它具有預(yù)熱時(shí)間短、預(yù)熱平均、操作簡(jiǎn)單、容易完成等優(yōu)點(diǎn)，使管道預(yù)熱裝置變成一種可能，進(jìn)步了管道的平安性和穩(wěn)定性以及長(zhǎng)期的運(yùn)用壽命，推進(jìn)了直埋管道裝置技術(shù)的開(kāi)展。