大一些.避免流速太快和堵塞)。
(2)在設(shè)計(jì)新的建筑時(shí)，建議在分支線的入日
處一段供水管道上有意識(shí)地設(shè)計(jì)安裝一般調(diào)壓管
段，使建筑物的剩余壓力在該管段消除。
(3)串接兩個(gè)以上的截}I:閥，每個(gè)截}I:閥后加
裝壓力表。
(4)分支線管道入日處l}}i安裝有溫度表，裝設(shè)
過濾式調(diào)節(jié)閥，過濾式調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合
理，具有流量調(diào)節(jié)特性好，密封嚴(yán)密，設(shè)有抗氣蝕結(jié)
構(gòu)和鎖緊裝置，有過濾功能，關(guān)閉進(jìn)水日可自動(dòng)沖洗
等特點(diǎn)。
(5)合理選擇鍋爐容量大小及運(yùn)行臺(tái)數(shù)。
對(duì)哈爾濱、克拉瑪依、1匕京室內(nèi)外溫度延續(xù)時(shí)問
曲線圖(見圖2)進(jìn)行分析可知，3個(gè)城市室外計(jì)算平
均溫度時(shí)的熱負(fù)荷位分別為計(jì)算熱負(fù)荷的76.4%、
75.7%和73.2%。因此可按計(jì)算熱負(fù)荷的70%
確定鍋爐的容量.1臺(tái)同型號(hào)鍋爐備用。當(dāng)室外溫
度低J飛室內(nèi)夕}·計(jì)算平均溫度時(shí)，用1臺(tái)鍋爐高負(fù)荷
連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)該爐實(shí)際出力與相應(yīng)溫度下的所需
熱負(fù)荷的差位可以用備用鍋爐提供。當(dāng)室內(nèi)外溫度
高J飛室外計(jì)算平均溫度時(shí).連續(xù)運(yùn)行鍋爐可輔之以
問歇調(diào)節(jié)。這種做法避免了常用方案中鍋爐負(fù)荷下
降太多的弊病，既保證了鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，也允
分利用了供暖設(shè)備，還能使循環(huán)水泵正常運(yùn)行。
9.9 T6_39}
瓶粼派寸
2月00
1000
圖2
0 100(1 20U0
室內(nèi)外溫度延續(xù)時(shí)I }}曲線E `}
波紋管補(bǔ)償器作為一種新型補(bǔ)償設(shè)備，
從80年末期開始使用，90年代得以大力推
廣‘。作為一種補(bǔ)償性能良好，使用維護(hù)簡(jiǎn)單的
補(bǔ)償器，特別是在代替以往套筒式補(bǔ)償器方
面，得到大家的認(rèn)可，但隨著其使用年限與范
圍的增加、擴(kuò)展，特別是在供熱系統(tǒng)中波紋管
爆裂破損事故的不斷發(fā)生，使得我們必須站
在新的高度，重新認(rèn)識(shí)波紋管補(bǔ)償器。
下面嘆圖是北京市集中供熱系統(tǒng)波紋管
辛卜償器爆損的情況;
2001年3月30日，北京國(guó)華熱電廠供熱
干線的朝陽線16號(hào)D N 1000鉸接波紋管(本
文以下簡(jiǎn)稱A波紋管)突然發(fā)生爆裂，致使國(guó)
華熱電廠停泵，供熱主干線中斷正常運(yùn)行三
個(gè)月。參見圖1}
2001年5月14日，北京石景山熱電廠一供
熱主干線之一的西三環(huán)6號(hào)DN800鉸接波紋
管(本文以下簡(jiǎn)稱B波紋管)發(fā)現(xiàn)已嚴(yán)重破
損，四層中己有三層開裂，不能正常運(yùn)行，被
迫中斷運(yùn)行。參見圖20
2001年5月23日，北京華能熱電廠蒸汽
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，高密度聚乙烯外護(hù)保溫管的外護(hù)管可產(chǎn)生一定的塑性變形，聚氨醋發(fā)泡時(shí)體積脹，易導(dǎo)致其外徑增大，使其長(zhǎng)期處于受力狀態(tài)。投料量越大，聚氨a泡沫的密度越大，外護(hù)管受到的應(yīng)力越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:聚氨醋泡沫在20℃時(shí)的抗壓強(qiáng)度最低，隨著溫度的升高或降低，抗壓強(qiáng)度逐漸升高[[6 ]當(dāng)溫度降低時(shí)，聚乙烯外護(hù)管收縮，由于受到泡沫的束
縛，聚乙烯外護(hù)管無法收縮，造成應(yīng)力逐漸增大，導(dǎo)致聚乙烯外護(hù)層和保溫層開裂。
3.1保溫管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
在現(xiàn)場(chǎng)開裂的保溫管中，保溫彎管數(shù)量占多數(shù)，這與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有較大關(guān)系，其角度越大，開裂越嚴(yán)重。彎管采用冷爆工藝制作，存在較大應(yīng)力。彎曲的形狀使聚乙烯管的軸向拘束度增大，造成聚乙烯外護(hù)管受力復(fù)雜，在軸向和徑向上均受到約束作用，較保溫直管更易開裂。對(duì)于已經(jīng)完成焊接且進(jìn)行數(shù)百米連接的保溫彎管，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，兩端較長(zhǎng)的金屬管段會(huì)對(duì)彎管產(chǎn)生更大的作用力，致使彎管向平直方向拉伸變形，對(duì)聚乙烯外護(hù)管產(chǎn)生更大的應(yīng)力，極易造成開裂。
3.2環(huán)境因素
環(huán)境因素的影響主要指溫度影響。外護(hù)管材料為黑色高密度聚乙烯，具有較強(qiáng)的吸熱能力。進(jìn)行保溫管施工時(shí)，日照對(duì)外護(hù)管表而溫度的影響較大，在某些地方外護(hù)管向陽側(cè)與背陽側(cè)的溫差高達(dá)5 0 -}-6 0 0C，夜間時(shí)溫度均降至環(huán)境溫度。外護(hù)管各位置溫差變化存在差異且交替進(jìn)行，每天為一個(gè)周期，相當(dāng)于凍融循環(huán)。長(zhǎng)期的凍融循環(huán)勢(shì)必導(dǎo)致聚乙烯外護(hù)管發(fā)生疲勞斷裂。
3.3施工過程
聚乙烯在低溫環(huán)境中的塑性較低、脆性較大。用于穿越凍土層、低洼和沼澤地區(qū)的保溫管需在冬季施工，開挖難度較大，且在保溫管運(yùn)輸和存放過程中，外護(hù)管極易受到劃傷和磕碰。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)鋪設(shè)部分管段時(shí)，若采用炸藥進(jìn)行爆破開挖，則應(yīng)對(duì)溝上保溫管進(jìn)行遮擋保護(hù)，以避免被飛濺的土塊砸壞。當(dāng)溫度較低時(shí)，未下溝的保溫管因長(zhǎng)時(shí)間與支撐墩接觸而致使外護(hù)層與支撐墩緊密凍結(jié)在一起，下溝吊裝時(shí)產(chǎn)生拉力，破壞外護(hù)層。此外，處于收縮極限且尚未開裂的保溫管在外力的激發(fā)下也易發(fā)生開裂。
(3)控制聚氨醋泡沫投料量，采取適當(dāng)?shù)拇胧?如捆扎帶捆綁)減少發(fā)泡過程對(duì)外護(hù)管外徑增大率的影響，增加外護(hù)管的收縮余量。
(4)保溫彎管預(yù)制結(jié)束后，先將中間焊縫打開，釋放應(yīng)力，下溝后再進(jìn)行焊接;彎管現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口時(shí)，盡量采取溝下補(bǔ)口，減少兩端管段對(duì)彎管的影響。
(5)在施工過程中，加強(qiáng)高密度聚乙烯外護(hù)層的保護(hù)，避免磕碰、劃傷和撞擊。
(6)已完成補(bǔ)口的保溫管應(yīng)及時(shí)下溝回填，未下溝的保溫管應(yīng)采取必要的遮陽保溫措施，減少環(huán)境因素對(duì)保溫管外護(hù)層的影響。
4辛卜救與預(yù)防措施
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)開裂的保溫管，可以采取以下補(bǔ)救措施:對(duì)于尚未焊接的開裂保溫管，返廠重新預(yù)制;對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)已完成焊接的開裂保溫管，首先采用捆扎帶復(fù)原并利用鋼帶箍緊，然后采用粘彈體膠帶密封裂縫，最后利用熱收縮帶整體纏繞進(jìn)行修復(fù);對(duì)于已修復(fù)的保溫管，應(yīng)盡快下溝回填，減少環(huán)境溫度對(duì)修復(fù)材料的影響，避免再次開裂。
針對(duì)影響高密度聚乙烯外護(hù)保溫管開裂的原因，提出以下建議:
(1)根據(jù)使用性能要求選擇原材料，宜選擇分子量大、分布窄，分子鏈長(zhǎng)短適宜、支化度高和長(zhǎng)支鏈含量相對(duì)較高的原料，嚴(yán)格控制使用再生料或回用料，確保外護(hù)管的質(zhì)量。
(2)嚴(yán)格控制高密度聚乙烯外護(hù)管生產(chǎn)過程工藝參數(shù)。擠出溫度不宜過高，通過適用性實(shí)驗(yàn)確定冷卻水溫與該溫度下牽引速度的最佳成型適宜值，確保牽引速度與擠出速度相協(xié)調(diào)。
###################################################################
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$4
本文提要:北京市集中供熱管網(wǎng)，從2000年3月底至5月，二個(gè)月期間相繼發(fā)
生供熱干線波紋管爆裂破損問題，引發(fā)了人們對(duì)波紋管補(bǔ)償器如何正確設(shè)計(jì)、加工
及運(yùn)行管理等諸多問題的思考。本文分析了破損原因，提出了解決的方法，并對(duì)如
何看待波紋管補(bǔ)償器的問題提出全新論釋一
1問題的提出
波紋管補(bǔ)償器作為一種新型補(bǔ)償設(shè)備，從80年末期開始使用，90年代得以大力推
廣‘。作為一種補(bǔ)償性能良好，使用維護(hù)簡(jiǎn)單的補(bǔ)償器，特別是在代替以往套筒式補(bǔ)償器方
面，得到大家的認(rèn)可，但隨著其使用年限與范圍的增加、擴(kuò)展，特別是在供熱系統(tǒng)中波紋管爆裂破損事故的不斷發(fā)生，使得我們必須站在新的高度，重新認(rèn)識(shí)波紋管補(bǔ)償器。
下面嘆圖是北京市集中供熱系統(tǒng)波紋管辛卜償器爆損的情況;
2001年3月30日，北京國(guó)華熱電廠供熱干線的朝陽線16號(hào)D N I 000鉸接波紋管(本
文以下簡(jiǎn)稱A波紋管)突然發(fā)生爆裂，致使國(guó)華熱電廠停泵，供熱主干線中斷正常運(yùn)行三
個(gè)月。
2001年5月14日，北京石景山熱電廠一供熱主干線之一的西三環(huán)6號(hào)DN800鉸接波紋
管(本文以下簡(jiǎn)稱B波紋管)發(fā)現(xiàn)已嚴(yán)重破損，四層中己有三層開裂，不能正常運(yùn)行，被
迫中斷運(yùn)行。主干線DN 1000波紋管補(bǔ)償器(本文以下簡(jiǎn)稱C波紋管)，發(fā)生了大量蒸汽泄漏，華能熱電廠被迫調(diào)整工況，停止蒸汽外供，蒸汽干線停汽
三周。
接連不斷的問題，引起供熱界廣大技術(shù)人員的關(guān)注，波紋管補(bǔ)償器在目前供熱管網(wǎng)中被廣泛使用，僅北京市集中供熱網(wǎng)中就有三千多個(gè)，特別是在大口徑的供熱主干線上，波紋管是目前唯一的補(bǔ)償設(shè)備，一旦發(fā)生問題后果十分嚴(yán)重，必須引起高度重視。本文試分析波紋管爆裂破損各種原因，及波紋管補(bǔ)償器在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和運(yùn)行管理各方面存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出解決問題的方法。
2.原因分析
2. 3材質(zhì)及微觀金相分析
對(duì)波紋管基材的化學(xué)成分分析結(jié)果如表
20
對(duì)金相試樣我們同時(shí)進(jìn)行了掃描電鏡分
析，對(duì)這兩項(xiàng)的分析表明:
2. 3. 1.材質(zhì)是符合304不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)的，
但Ni元素含量接近標(biāo)準(zhǔn)成分的下限，降低了
304不銹鋼奧氏體組織的穩(wěn)定性，外力將導(dǎo)致
馬氏體相變。
2.3.2.逐層金相組織觀察均發(fā)現(xiàn)形變馬
氏體。
2.3.3.金相裂紋在微觀上以穿晶為主，
是典型的應(yīng)力腐蝕裂紋特征，應(yīng)力腐蝕破裂
是引起波紋管腐蝕開裂失效的重要原因。
2. 4應(yīng)力分析
應(yīng)力的存在是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的必要
條件之一，應(yīng)力的來源主要有:波紋管加工成
型過程中產(chǎn)生的形變應(yīng)力和殘余應(yīng)力;在服
役期間的工作應(yīng)力;裝配不當(dāng)導(dǎo)致的裝配應(yīng)
力過大;腐蝕產(chǎn)物引起的楔人應(yīng)力。
采用非線性有限元對(duì)設(shè)計(jì)和工作工況下
的波紋管作應(yīng)力分析。波紋管變形應(yīng)力分布
狀況如圖4所示。
波紋管的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)在角位移平面
內(nèi)即波紋管的凹邊A區(qū)域或凸邊
B區(qū)域上，將各種工況條件下波紋
管角位移平面內(nèi)凸側(cè)最大拉力
QBMAX作一對(duì)比，如表3所示
表3四種工況下波紋管的}VMA74值
┌────┬─────┬───┬─────┐
│ │內(nèi)壓P/MPa │角位移│Semnx/MPa │
├────┼─────┼───┼─────┤
│設(shè)計(jì)工況│1. 6 │90 │543. 14 │
├────┼─────┼───┼─────┤
│工作工況│0. 86 │70 │446. 2 │
│ ├─────┼───┼─────┤
│ │0. 86 │80 │535. 7 │
│ ├─────┼───┼─────┤
│ │0. 86 │90 │638. 6 │
└────┴─────┴───┴─────┘
以上分析表明，波紋管總體
應(yīng)力水平雖然很高，仍不足以導(dǎo)
致波殼的爆裂。但由在波紋管層
間的大量腐蝕產(chǎn)物體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于
原有金屬的體積，這樣在裂紋尖
端便產(chǎn)生了不可忽視的楔人應(yīng)
力，有效地促進(jìn)了應(yīng)力腐蝕裂紋的發(fā)生和發(fā)
展。
2. 5設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)分析
2. 5. 1 A,B波紋管原始設(shè)計(jì)參數(shù):
設(shè)計(jì)壓力:1. 6MPa
設(shè)計(jì)溫度:35090
額定角位移:90}A,B波紋管)
角位移剛度:3562 N } m/0
許用疲勞壽命:1000次
波紋管材質(zhì):304不銹鋼
單層厚度:1. 2mm
從波紋管服役期間運(yùn)行參數(shù)來看，A, B
波紋管是熱水管網(wǎng)，運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)參
數(shù)。
2. 5. 2 C波紋管原始設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)壓力:1. 6MPa
設(shè)計(jì)溫度:30090
軸向補(bǔ)償量:270mm
許用壽命:1000次
波紋管材料:316
經(jīng)重新核實(shí)計(jì)算，該波紋管補(bǔ)償器軸距
80米，實(shí)際運(yùn)行中最高溫度達(dá)到290℃以
上，補(bǔ)償量已超過設(shè)計(jì)補(bǔ)償量。另外，設(shè)計(jì)補(bǔ)
償器已臨近產(chǎn)品補(bǔ)償量極限，也是重要原因
409.463
525 576
P=1.6MPa a=9。時(shí)波紋管變形及應(yīng)力分布狀況
圖4波紋管變形及應(yīng)力分布狀況圖
之一。
2. 6工程情況分析
B波紋管安裝示意如圖5所示。
個(gè)波
個(gè)波
一一關(guān)一二一，
141m市4個(gè)波
亨s個(gè)波
匕一一一一一}E-
嗚熟
.1l7
冷
B波紋管安裝示意圖
叨︸、︸
民曰|
n︸互生
經(jīng)工程現(xiàn)場(chǎng)與設(shè)計(jì)圖紙核實(shí)，發(fā)現(xiàn)有兩
大缺陷:第一是設(shè)計(jì)的兩個(gè)絞接型波紋管均
為6波。但工程實(shí)際中使用的是一個(gè)4波波
紋管，另一個(gè)是6波波紋管，設(shè)計(jì)與工程實(shí)際
不符;第二是固定支架未安裝卡板。
經(jīng)分析，這兩個(gè)缺陷是B波紋管破損的
重要原因，雖然經(jīng)計(jì)算，在固定支架無卡板
時(shí)，仍能補(bǔ)償相應(yīng)的熱伸長(zhǎng)量，但補(bǔ)償量已接
近極限，同時(shí)，由于兩個(gè)波紋管型號(hào)不一，4波
波紋管的剛度較小，致使應(yīng)力主要集中在4
波波紋管，造成在相同使用環(huán)境(C1一濃度相
同)下，4波波紋管發(fā)生破損。
C波紋管在施工安裝過程中，考慮各方面
因素未預(yù)拉伸，致使波紋管運(yùn)行中的安全系
數(shù)大大下降。
2. 7分析結(jié)論
2. 7. 1 A, B波紋管的爆損是由應(yīng)力腐
蝕造成的，腐蝕主要來源于外部的C1元素。A
波紋管的破損主要來自環(huán)境。而對(duì)B波紋管，
由于增加了施工所帶來的不利影響而加快了
應(yīng)力腐蝕。
Cl一元素主要來自兩部分，一是流人管道
的天然水、化雪鹽水及污水，二是施工中所用
含F(xiàn)eC}的防水劑、防凍劑等。
2.7.2加工過程中所產(chǎn)生的形變馬氏
體不僅對(duì)材料的組織和結(jié)構(gòu)，而且對(duì)材料力
學(xué)性能和腐蝕行為產(chǎn)生明顯影響。形變馬氏
體建立了一條對(duì)氯脆敏感途徑，成為應(yīng)力腐
蝕裂紋擴(kuò)展的活性通道。
2. 7. 3 304不銹鋼Ni元素含量影響組
織的穩(wěn)定性，易導(dǎo)致形變馬氏體產(chǎn)生。
2. 7. 4應(yīng)力是腐蝕的條件，特別是腐蝕
產(chǎn)物的楔人應(yīng)力，加快了腐蝕的速度。
2.7.5位移應(yīng)力對(duì)波紋管設(shè)計(jì)的影響
不容忽視，另外，運(yùn)行參數(shù)過高，安裝時(shí)未預(yù)
拉伸及設(shè)計(jì)參數(shù)接近設(shè)備極限，都是重要影
響因素。
3.解決方法
3. 1產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工方面
3.1.1改變以往304不銹鋼材，選用耐
腐蝕的超低碳奧氏體不銹鋼(如316L)o
3. 1. 2充分認(rèn)識(shí)加工過程形變馬氏體
對(duì)波紋管帶來的各方面的影響，盡可能減少
形變馬氏體的生成。為降低加工殘余應(yīng)力和
受載應(yīng)力，推廣首選低波高，大波距的波紋
管。
3. 1. 3選擇涂層保護(hù)設(shè)計(jì)，涂層保護(hù)可
以考慮防腐薄膜，外覆耐蝕含金(如In-
coloy800或825)、高品質(zhì)涂裝設(shè)計(jì)，也可考
慮電化學(xué)保護(hù)及改變環(huán)境氯離子含量等方
法。
3. 1. 4改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，重新認(rèn)識(shí)多層和
單層波紋管產(chǎn)品的優(yōu)劣。并增加直觀檢查波
紋管外腐蝕的渠道和方法，盡量減少突發(fā)事
故發(fā)生。同時(shí)，可以考慮在外壓式波紋管外增
加密封裝置，一來可以減少介質(zhì)中的C1一腐
蝕，二來可以減少突發(fā)事故的損失。
3. 1. 5重新研究并確立在一定C1含量
條件下的波紋管壽命，提出在不同環(huán)境中波
紋管合理的使用周期。在無腐蝕條件下對(duì)波
紋管研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究應(yīng)力與腐蝕的
關(guān)系，找到在一定C1一濃度下應(yīng)力最佳值。
3. 1. 6適當(dāng)提高波紋管的安全系數(shù)，研
究位移應(yīng)力對(duì)波紋管產(chǎn)品影響，提高抵御意
外事件的能力。
3. 2工程設(shè)計(jì)施工方面
3. 2. 1設(shè)計(jì)人員必須對(duì)波紋管補(bǔ)償器
有足夠的了解和認(rèn)識(shí)，這是正確選擇和使用
好波紋管的前提條件。
3.2.2施工必須遵守設(shè)計(jì)圖紙要求，并
嚴(yán)格工程質(zhì)量檢測(cè)程序，確保工程質(zhì)量。
3. 2. 3施工中嚴(yán)禁使用含Cl一的材料
(主要是FeC13 )，嚴(yán)禁使用含C1一的施工方法
(如鹽水防凍等)。
3. 2. 4嚴(yán)格選擇生產(chǎn)廠家，并派駐廠員
仔細(xì)把握從材料、加工到貯運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。
3. 2. 5建立波紋管檔案，從設(shè)計(jì)、制造、
施工、運(yùn)行管理各方面都有明確記錄。
3. 2. 6波紋管在生產(chǎn)、貯運(yùn)及安裝過程
中應(yīng)盡量避免C1污染。通常應(yīng)貯存于陰涼干
燥的庫(kù)房，不得已露天放時(shí)，須使外壓波紋管
出口端向下(即按介質(zhì)方由上向下)，避免污
水流人而引起腐蝕。
3. 3運(yùn)行管理方面
3. 3. 1認(rèn)真調(diào)查并掌握波紋管使用環(huán)
境條件，主要是氯離子含量情況，以期對(duì)應(yīng)力
腐蝕有清醒認(rèn)識(shí)。并努力創(chuàng)造符合波紋管條
件的運(yùn)行環(huán)境。
3. 3. 2重新認(rèn)識(shí)運(yùn)行檢查波紋管的重
要性。波紋管作為管網(wǎng)附件是免維護(hù)的，但并
不等于是免檢查的，要切實(shí)加強(qiáng)對(duì)波紋管的
檢查，對(duì)內(nèi)壓型波紋管(鉸鏈型、復(fù)式拉桿型)
要定期進(jìn)行波紋管著色檢查;對(duì)外壓波紋管
主要檢查有無浸泡、泄漏，對(duì)直接裸露或滴水
處的波紋管要加以防護(hù)。
3. 3. 3建議每5年進(jìn)行一次腐蝕狀況
的抽樣分析和各項(xiàng)性能的檢測(cè)。
3. 2. 4清潔管道中的水質(zhì)，排除其中的
沉積污物，消除點(diǎn)蝕形成和擴(kuò)展的條件
3.2.5開展波紋管剩余疲勞壽命的研
究，正確及時(shí)更換具有潛在危險(xiǎn)的波紋管補(bǔ)償
器。同時(shí)也要研究出突發(fā)事故下的搶修預(yù)案。
4.結(jié)論:
波紋管補(bǔ)償器是對(duì)原材料，產(chǎn)品設(shè)計(jì)加
工工藝和運(yùn)行管理諸方面都有明確要求的產(chǎn)
品，有著其自身的使用條件及相應(yīng)要求，本文
正是力圖通過波紋管補(bǔ)償器爆損的現(xiàn)象，歸
納和總結(jié)這些條件和要求(文中2. 6節(jié)和3. 0
節(jié)已有所論述)，以期更加合理地用好波紋
管。通過對(duì)波紋管補(bǔ)償器爆裂破損各種現(xiàn)象
和數(shù)據(jù)的分析，希望能引起大家對(duì)這個(gè)問題
的重視，并不斷地完善之。我們感到，只有不
斷地探索和積累，才能真正更加全面地認(rèn)識(shí)
波紋管補(bǔ)償器，才不再簡(jiǎn)單盲目地肯定或否
定，使我們從必然王國(guó)走向自由王國(guó)。
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中圖分類號(hào):丁M621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:巳
文章編號(hào):1008-0899(2010)06-0049-01
供熱系統(tǒng)嚴(yán)重失水會(huì)造成整個(gè)供熱系統(tǒng)的崩潰，其危
害是極其嚴(yán)重的。它不僅增加了供熱成本，也影響供熱質(zhì)
量。因此采取有效措施堵塞這一漏洞已成為當(dāng)務(wù)之急。
1失水的原因分析
1.1供熱管網(wǎng)設(shè)施的滲漏失水
供熱管線上存在的閥門、補(bǔ)償器的滲漏，由于某些客觀
原因造成滲漏，此項(xiàng)漏點(diǎn)一般不被人重視，但滴水成河，一
般只能通過運(yùn)行期檢修人員的觀察得知。試想一下，我公
司一個(gè)1 100多萬平方米的供熱面積上，大大小小的控制閥
可達(dá)10 000多個(gè)，每個(gè)閥門按lkg/小時(shí)，166天的供熱期失水
可達(dá)39840噸(10 000個(gè)x 0.001噸/小時(shí)x 166天x 24小時(shí))，
直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)199 200元(5.0元/噸k39840噸)(自來水制
成軟化水后按5.0元/噸計(jì)算)。
1.2供熱管線老化的滲漏失水
由于管線年久失修造成的滲漏，對(duì)主十支線而言，由于
管徑粗，管壁較厚，施工技術(shù)要求高，一般不易出現(xiàn)漏點(diǎn)，所
以戶線應(yīng)是查找失水的重點(diǎn)，從供熱站到樓進(jìn)戶井一般為
直理，查找方式在冬季要注意觀察直理路徑積雪融化情
況。在夏季分段打壓，查找漏點(diǎn)，以便及時(shí)維修更換。
1.3不熱用戶放水的失水
1.3.1造成熱用戶熱力失調(diào)
”對(duì)于封閉系統(tǒng)內(nèi)的熱介質(zhì)水來說，由于近端用戶阻力
損失小，近端井聯(lián)管網(wǎng)壓差大，供水從近端短路回到熱力站
中，造成近端用戶室溫高X24一250a)，遠(yuǎn)端用戶室溫低(有
的低于12 0C ),室溫達(dá)標(biāo)率低，用戶投訴率高。供熱單位在
運(yùn)行時(shí)，采用增加供熱量的方法，致使每平方米的耗熱量甚
至達(dá)到70一90kca1/小時(shí);加大循環(huán)水泵，降低了水輸送系
統(tǒng)，增加了電耗或增加接力泵，增加了電耗，使水利失調(diào)更
嚴(yán)重。用戶不熱放水仍解決不了。所以我認(rèn)為，要想徹底
解決水力失調(diào)間題，必須從兩方面入手:(1)在近端樓棟加
設(shè)平衡閥，將它安裝在支管和用戶的入口處，通過開度調(diào)
節(jié)，增加近端壓降(即吸收近端剩余壓頭)，即可使近端流量
達(dá)到設(shè)計(jì)值，又可使水流到中、遠(yuǎn)端，實(shí)現(xiàn)了戶網(wǎng)水平水力
平衡。(2)對(duì)中遠(yuǎn)端的樓內(nèi)每一住戶進(jìn)行微調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)垂
直水力平衡，實(shí)踐證明，只要2-3次的調(diào)節(jié)就可達(dá)到目的。
根據(jù)過去的一些小區(qū)進(jìn)行管網(wǎng)平衡前后的對(duì)比，失水率可
降低20%以上。
1.3.2熱水采暖管道內(nèi)積存空氣
當(dāng)管道內(nèi)有空氣積存時(shí)，往往要影響水的正常循環(huán)，造
成某些部位的時(shí)冷時(shí)熱。同時(shí)，空氣中含有氧氣也是造成
金屬腐蝕的主要原因。由于產(chǎn)氣影響供熱效果，必須要排
氣。
1.3.3熱用戶系統(tǒng)堵塞
這里的堵塞包括與用戶相關(guān)連的閥門開啟不夠或掉雜
物，管路堵塞，散熱器堵塞，這就要求在夏季維修中要仔細(xì)
普查，除對(duì)所有進(jìn)戶井閥門進(jìn)行維修檢查外。供熱公司根
據(jù)水質(zhì)的情況來看，凡是連續(xù)運(yùn)行為_年以上未進(jìn)行清掏的
住戶家都應(yīng)納入檢修計(jì)劃中。對(duì)該用戶管線、散熱設(shè)備檢
查清掏，對(duì)特別不熱用戶進(jìn)行分戶控制改造等等。
134用戶竊水
由于供熱系統(tǒng)涉及到千家萬戶，部分住戶素質(zhì)偏低，尤
其是門面房，為了一己私利，在供熱設(shè)施上安裝水龍頭，竊
水用來洗衣拖地，甚至直接引至衛(wèi)生間用于沖廁所。過去
供熱公司也對(duì)此采取對(duì)暖氣水中加染料，失水有些好轉(zhuǎn)。
2治理失水策略
供熱公司為了使管網(wǎng)調(diào)節(jié)工作更加順利，建議在各供
熱管網(wǎng)應(yīng)安裝調(diào)節(jié)性好的平衡閥，它靈活的調(diào)節(jié)性能可以
使調(diào)節(jié)工作變得相對(duì)容易。供熱管網(wǎng)的水力調(diào)節(jié)是供熱節(jié)
能的關(guān)鍵，它可以大大減少熱網(wǎng)不平衡率，使我們的供熱管
網(wǎng)的水利工況趨于合理，減少因熱網(wǎng)水力失調(diào)所造成的經(jīng)
濟(jì)損失，對(duì)提高我們的供熱質(zhì)量和降低成本支出都將會(huì)起
到非常重要的作用。同時(shí)只有不斷探索新的手段和方法，
堵絕用戶放水、竊水等方面事項(xiàng)，水力失調(diào)小或不失調(diào)，保
持平衡的循環(huán)水量，才能使我們供熱公司的損失降到最低
限度、
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1熱網(wǎng)概況
某熱電廠一級(jí)管網(wǎng)采用110 0C/65℃高溫?zé)崴?根0529X9焊接鋼管，長(zhǎng)度約3. 5 km，沿鐵路低架空敷設(shè)。此管網(wǎng)主要為直管線，敷設(shè)在公路與鐵路之間，管線敷設(shè)位置有限，沒法利用自然補(bǔ)償方式，需要設(shè)置補(bǔ)償器滿足供熱管道的補(bǔ)償量，設(shè)計(jì)中選用旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器。下而對(duì)補(bǔ)償器的選用進(jìn)行分析。
2旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)及原理
旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器是由波紋管、外套管、小拉桿、接管等組成。盲板為壓力平衡元件，平衡或抵消管道的內(nèi)壓推力，結(jié)構(gòu)見圖10圖1旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器
3管網(wǎng)設(shè)計(jì)中固定支架受力及計(jì)算
補(bǔ)償器及支架的布置方式如圖2所示，圖中A,E為主固定支架，B, D為次固定支架，C'為中間固定支架，U:為第一導(dǎo)向支架，U:為第二導(dǎo)向支架。
r圖2供熱管線布置方式示意圖
補(bǔ)償器的一側(cè)設(shè)置固定支架，另一側(cè)4D處設(shè)第一導(dǎo)向支架，14D處設(shè)第二導(dǎo)向支架(D為管道
公稱直徑)。固定支架間距為104 m 0
1)管道的熱位移量X
X = a}tL(1)
式中。為管道線膨脹系數(shù)，取12. 28 X 10‘/℃;
}t為管道安裝與工作時(shí)的溫差，取10 0 0C ; L為管
段長(zhǎng)度，取104 m0
經(jīng)計(jì)算X=127.7 mm0
2)固定支架推力計(jì)算
根據(jù)C.l.l 34-2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》
第9. 0. 6條，架空管道對(duì)固定點(diǎn)的作用力主要包括活動(dòng)支座摩擦力在管道中產(chǎn)生的軸向力、固定點(diǎn)兩側(cè)管道橫截而不對(duì)稱在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生的不平衡力(按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算)、補(bǔ)償器的彈性力。
根據(jù)CJJ 34-2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第9. 0. 7條，地上敷設(shè)管道，固定點(diǎn)兩側(cè)管段由熱脹冷縮受約束引起的作用力和活動(dòng)端位移產(chǎn)生的作用力的合力相互抵消時(shí)，較小方向作用力應(yīng)乘以
0. 7的抵消系數(shù)。
固定支架A所受水平推力F,,為
Fn = }o+P.(2)
次中間固定支架B所受水平推力F:為
F,} = 0 . 3 ( p.+Plll)(3)
中間固定支架C'所受水平推力F}.為
F} = 0. 3 p },(4)
式(2)一(4)中Pl為盲板力，N; }}.為波紋補(bǔ)償器彈
J陛力，N;}}&為直管段管道與滑動(dòng)支架摩擦反力，No
}o = }o八(5)
P一Kx fX(6)
y& _ ; cmg(7)
式(5)一(7)中P。為管道工作壓力，MPa;l1為波紋管有效而積，m};Kx為軸向剛度，N/mm; f為計(jì)算系數(shù)，預(yù)變形時(shí)f=1/2，不進(jìn)行預(yù)變形f=1;X為補(bǔ)償器軸向補(bǔ)償量，mm;}為摩擦因數(shù)，鋼與鋼}=0. 3;。為計(jì)算管段的質(zhì)量，kg;、為自由落體加
速度，m/sz。
3)選用旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器
工程中若選用PN1. 6 DN500旁通直管壓力
平衡補(bǔ)償器，軸向補(bǔ)償量為180 mm，軸向剛度
Kx=1 056 N/mm，產(chǎn)品制作時(shí)作50%的預(yù)拉伸。
管段質(zhì)量。= 44 148 kg。經(jīng)計(jì)算，}o=O,}u=
67. 4 kN，Prl，=129. 8 kN。
4)選用普通型波紋補(bǔ)償器
工程中若選用PN1. 6 DN500普通波紋補(bǔ)償
器，軸向補(bǔ)償量為180 mm，軸向剛度Kx -138 N/
mm，波紋管有效而積2 445 cm'，管道工作壓力為
1. 0 MPa。經(jīng)計(jì)算，p,,=244. 5 kN,p一17. 62 kN,
P rl，=129. 8 kN。
5 ) AB段、DE段選用旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器，
BC段、C'.D段選用普通型波紋補(bǔ)償器
次中間固定支架B所受水平推力為普通波紋
補(bǔ)償器側(cè)的盲板力與兩側(cè)補(bǔ)償器的彈性力，F(xiàn),} _
194. 52 kN。
4固定支架受力結(jié)果比較
根據(jù)上而的計(jì)算，應(yīng)用不同類型波紋補(bǔ)償器，
固定支架水平推力計(jì)算結(jié)果見表to
表1固定支架水平推力比較kN
旁通直管壓普通波紋AB段、DE段設(shè)旁通直管壓
力平衡補(bǔ)補(bǔ)償器力平衡補(bǔ)償器，BC:段、C:D
償器段設(shè)普通波紋補(bǔ)償器
A點(diǎn)67.60 262.12 67.60
B點(diǎn)i9 .22 44.23 194. 52
C:點(diǎn)20.28 5.30 5.30
D點(diǎn)59.22 44.23 194.52
E點(diǎn)67.60 262.12 67.60
從表1可以看出，管線中全部應(yīng)用普通型波紋
補(bǔ)償器，固定支架A,E受力約是應(yīng)用旁通直管壓
力平衡補(bǔ)償器的4倍;管線中部分應(yīng)用普通型波紋
補(bǔ)償器，次中間固定支架B, D受力約是應(yīng)用旁通
直管壓力平衡補(bǔ)償器的3倍。
5工程造價(jià)比較(見表2)
表2工程造價(jià)比較
旁通直管壓力
平衡補(bǔ)償器
普通波紋
補(bǔ)償器
各注
設(shè)各價(jià)格一萬元s.74 a. a}
開挖土力量/m' 33.3 93.1 A,E處固定支架基礎(chǔ)
混凝土量/mB 14.1 36.4 A,E處固定支架基礎(chǔ)
6結(jié)語
在直管線架空供熱管網(wǎng)中，應(yīng)用旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器，設(shè)備造價(jià)高，約為普通型波紋補(bǔ)償器價(jià)格的2倍;應(yīng)用普通型波紋補(bǔ)償器，設(shè)備造價(jià)低，但是固定支架受力大于180 kN，土建開挖土方量及混凝土量增加至3倍。旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器無盲板力，固定支架的受力小很多，土建的工程量相應(yīng)減少很多。為降低土建工程難度及土建工程造價(jià)、節(jié)約空間、增強(qiáng)管網(wǎng)運(yùn)行安全性，建議推廣應(yīng)用旁通直管壓力平衡補(bǔ)償器。
參考文獻(xiàn):
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C3)熱水供暖鍋爐房容量、臺(tái)數(shù)與實(shí)際運(yùn)行容管網(wǎng)沿途熱損失，則必定滿足下列熱平衡條件:QI(建筑物的熱負(fù)荷)-Qz(散熱設(shè)備放出的熱量)一Qz(供暖管網(wǎng)輸送的熱量)。
如果其中任何一項(xiàng)發(fā)生變化，如山J飛室內(nèi)外氣溫升高而減少了熱負(fù)荷.則山J飛熱平衡遭到破壞而將導(dǎo)致一系列的參數(shù)變化，如室內(nèi)溫度的升高一散熱設(shè)備放熱量的減少一回水溫度的升高一管網(wǎng)供回水溫差的減小。
山圖1可見，暖風(fēng)機(jī)的供、回水溫度按自_線變化，而其已則都是向上凸的曲線，這是因?yàn)樯崞鞯膫鳠嵯禂?shù)隨溫差變化的緣故。當(dāng)室外溫度升高時(shí)，散熱器的平均溫度和室內(nèi)空氣的溫度差減小，而散熱系數(shù)位也隨之減少。這時(shí)散熱器所放的熱量就比同樣條件下的自_線方程要少些，從而使得回水溫度升高.供回水溫差量不完全適應(yīng)。目前普遍采用的鍋爐房設(shè)計(jì)方案，
根據(jù)計(jì)算得出的供暖峰位熱負(fù)荷一100%熱負(fù)荷來確定鍋爐的容量，并采用同容量、同型號(hào)的1臺(tái)鍋爐作為備用。根據(jù)我們對(duì)室外供暖溫度延時(shí)數(shù)的不完全統(tǒng)計(jì)，整個(gè)供暖期能達(dá)到室外設(shè)計(jì)溫度位的小時(shí)數(shù)只占總供暖小時(shí)數(shù)的2 0o "5 0o,即在整個(gè)供暖期中，鍋爐只在2 0 o "5%的時(shí)問里是滿負(fù)荷運(yùn)行，再加上設(shè)計(jì)時(shí)鍋爐容量的富余位偏大，造成供暖期中，有相當(dāng)一部分時(shí)問供暖系統(tǒng)所需負(fù)荷位遠(yuǎn)小J飛鍋爐容量川一算熱負(fù)荷位與容量富余位之和)。使鍋
爐在低負(fù)荷、低效率狀態(tài)下運(yùn)行，形成了大馬拉小車的現(xiàn)象.既浪費(fèi)了燃煤.又給運(yùn)行管理帶來了麻煩鍋爐頻繁起火和壓火)，而目_備用1臺(tái)鍋爐也增大了鍋爐房建設(shè)投資規(guī)模，使得熱網(wǎng)循環(huán)水泵在大流量、小溫差下運(yùn)行.從而耗費(fèi)了大量的電能。
(4)采暖設(shè)備的放熱效率不高。在1979年至1988年期問，克拉瑪依地區(qū)采暖設(shè)計(jì)中選用的散熱器一般是鋼串片散熱器。山J飛散熱器的質(zhì)量較差.鋼串片與鋼管問連接松動(dòng)，串片之問問隙不勻。經(jīng)過十兒年的運(yùn)行，鋼串片銹蝕嚴(yán)重，這些因素嚴(yán)重的影響了散熱器散熱效果。經(jīng)過測(cè)定，得出的結(jié)果是散熱器放熱效率一般為80 0 o }-85%。因此熱水通過散熱器只能散掉85%左右的熱量，15%的熱量升高了回水溫度.并影響了室內(nèi)溫度。山J飛采暖設(shè)備的放熱效率不高，從而進(jìn)一步導(dǎo)致了回水溫度過
l局。
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3
對(duì)哈爾濱、克拉瑪依、1匕京室內(nèi)外溫度延續(xù)時(shí)問
曲線圖(見圖2)進(jìn)行分析可知，3個(gè)城市室外計(jì)算平
均溫度時(shí)的熱負(fù)荷位分別為計(jì)算熱負(fù)荷的76.4%、
75.7%和73.2%。因此可按計(jì)算熱負(fù)荷的70%
確定鍋爐的容量.1臺(tái)同型號(hào)鍋爐備用。當(dāng)室外溫
度低J飛室內(nèi)夕}·計(jì)算平均溫度時(shí)，用1臺(tái)鍋爐高負(fù)荷
連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)該爐實(shí)際出力與相應(yīng)溫度下的所需
熱負(fù)荷的差位可以用備用鍋爐提供。當(dāng)室內(nèi)外溫度
高J飛室外計(jì)算平均溫度時(shí).連續(xù)運(yùn)行鍋爐可輔之以
問歇調(diào)節(jié)。這種做法避免了常用方案中鍋爐負(fù)荷下
降太多的弊病，既保證了鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，也充
分利用了供暖設(shè)備，還能使循環(huán)水泵正常運(yùn)行。
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