摘要：近年來(lái)，熱水供熱管網(wǎng)泄漏及診斷問(wèn)題引起了相關(guān)部門(mén)的高度重視，研究相關(guān)問(wèn)題具有重要意義。根據(jù)現(xiàn)有的供熱管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的研究，分析供熱管網(wǎng)滲漏的原因，并提出一些供熱管網(wǎng)泄漏故障診斷模型，不僅可以診斷泄露管和泄漏量，還可以正確定位泄漏點(diǎn)。文章對(duì)供熱管網(wǎng)泄漏故障診斷進(jìn)行了思考。

關(guān)鍵詞：熱水供熱管網(wǎng)；泄漏問(wèn)題；故障診斷；集中供熱；管道腐蝕；焊縫破裂 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TU833 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.051

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的提高以及對(duì)城市集中供暖要求的提高，尤其是城市在冬季的集中供熱的需求更大，我國(guó)大多數(shù)城市已經(jīng)建立了城市集中供熱系統(tǒng)。然而，擴(kuò)大供熱系統(tǒng)管網(wǎng)，其整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和要求越來(lái)越復(fù)雜，所有相關(guān)的條件變化使得集中供熱系統(tǒng)出現(xiàn)越來(lái)越多的問(wèn)題，所以有時(shí)集中供熱管網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，直接影響人們的生活，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失例如發(fā)生管道炸裂，會(huì)導(dǎo)致供熱系統(tǒng)不能及時(shí)供暖，既影響人們的生活，又造成了經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了及時(shí)提高供熱質(zhì)量，保證供熱系統(tǒng)的安全性和可靠性，需要找到一個(gè)快速和供熱管網(wǎng)泄漏故障的精確定位技術(shù)。

1 常見(jiàn)的供熱管網(wǎng)泄露故障

1.1 管道腐蝕

通常有三種管道腐蝕，主要是電化學(xué)腐蝕、分散的電流腐蝕和化學(xué)腐蝕。城市集中供暖溫度過(guò)高時(shí)，由于工作溫度過(guò)高，對(duì)細(xì)小的管道的腐蝕是較高的。其腐蝕的速度會(huì)越來(lái)越快，管道腐蝕在供熱管網(wǎng)故障問(wèn)題中是最大的問(wèn)題之一。

1.2 焊縫破裂

近年來(lái)，由于供熱網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和建設(shè)美麗城市的需要，供熱管道的安裝方式大多采用直接填埋在地下，當(dāng)氣候變化發(fā)生溫度變化時(shí)，對(duì)土壤中的管道也將產(chǎn)生不同程度的損害，由于熱脹冷縮使得土壤的收縮力和舒張力直接對(duì)管道的接口造成損耗，還有許多違法建筑物占用管道，氣溫的變異和重型車(chē)輛的碾壓，對(duì)管道都具有破壞性。

1.3 元部件故障

閥門(mén)故障。螺絲腐蝕、開(kāi)關(guān)失靈和閥體腐蝕等是導(dǎo)致閥門(mén)損壞的最主要的原因，出現(xiàn)閥體損壞的主要問(wèn)題是法蘭泄漏和閥門(mén)閥體腐蝕。

補(bǔ)償器損壞。在暖氣管道使用中幾種類(lèi)型的補(bǔ)償器，包括波紋補(bǔ)償器是最容易損壞的問(wèn)題。主要是因?yàn)槠渲饕ぷ鞑考牧铣Ｓ玫氖遣讳P鋼，其材料含有氯離子在水里容易腐蝕，降低補(bǔ)償器的使用壽命，波紋補(bǔ)償器工作波形的多層結(jié)構(gòu)薄的壁厚，低壓力，容易腐蝕，導(dǎo)致多層發(fā)生；其他類(lèi)型補(bǔ)償器、套筒補(bǔ)償器需要檢查維護(hù)壓縮法蘭，球形補(bǔ)償器出口很容易泄漏等，所有的缺點(diǎn)和弱點(diǎn)，集中供熱管網(wǎng)、補(bǔ)償器，成為網(wǎng)絡(luò)漏洞，與其他管道和管件相比，容易發(fā)生損壞或泄漏現(xiàn)象。

2 修復(fù)方法

2.1 管道外覆蓋層及管體修復(fù)

通過(guò)管道防腐保溫絕緣破損點(diǎn)條件和檢測(cè)、管和伸縮接頭替換和修復(fù)方案制定、完整的管外蓋和嚴(yán)重腐蝕膨脹接頭管身體修復(fù)和更換。應(yīng)用電流衰減法和電位差法測(cè)試的兩個(gè)工廠供熱管道，管道外層絕緣狀態(tài)部分和管道深度測(cè)量，確定管道損傷和腐蝕膨脹接頭損壞。嚴(yán)重腐蝕膨脹接頭更換，加強(qiáng)管道部分的嚴(yán)重腐蝕，防腐隔熱防護(hù)層，更換維修周期與原來(lái)的部分連接做防水。

2.2 供熱管網(wǎng)區(qū)域陰極保護(hù)

根據(jù)主線(xiàn)，分布地區(qū)電廠供熱管網(wǎng)，確保陰極保護(hù)電位的影響，增壓泵站設(shè)置在中間，深井地面床中間的增壓泵站主要關(guān)注保護(hù)深井地床加熱，專(zhuān)注于保護(hù)深井地床和二級(jí)網(wǎng)絡(luò)。輔助陽(yáng)極安裝在巖層條件下，深井的規(guī)范要求地面40米的床上鉆深井，每組安裝高硅鑄鐵床輔助陽(yáng)極16和支持氣道，輔助陽(yáng)極電纜、減阻劑、地面床，井筒底部錐，卵石等，這樣的施工方式可以有效減少陰極的損害。

3 供熱管網(wǎng)泄漏具體診斷方法

3.1 人工檢測(cè)

目前很多供熱公司根據(jù)實(shí)際情況，仍采用人工方式的泄漏檢測(cè)方法。如果供熱管道發(fā)生泄露時(shí)，工程人員根據(jù)自己豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)供熱管網(wǎng)的聲音、振動(dòng)、溫度和其他物理性質(zhì)的異常情況的變化，可以準(zhǔn)確判斷泄漏的位置。雖然這個(gè)方法很簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，但環(huán)境和人為因素造成的干擾很大，精準(zhǔn)度低，不能快速地確定供熱管道的泄露具體發(fā)生在哪里。

3.2 聲檢漏技術(shù)

利用聲音可以實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)刻刻檢查，其覆蓋范圍更大，也是一種對(duì)于管道沒(méi)有破壞的檢測(cè)方式。聲檢測(cè)技術(shù)的具體原則是：當(dāng)供熱管網(wǎng)的熱媒發(fā)生泄漏，它將生成一個(gè)連續(xù)性的聲學(xué)信號(hào)，應(yīng)用在管道內(nèi)部傳播，聲信號(hào)是用來(lái)分析反應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征，從而確定管道泄漏的位置。然而在管道使用聲測(cè)技術(shù)檢測(cè)泄露位置時(shí)，影響信息接收和傳送的因素有很多種類(lèi)，如環(huán)境噪聲的影響、傳播距離的影響、突發(fā)情況的影響，使得接收到的信號(hào)和實(shí)際信號(hào)之間有著明顯的差別。往往存在著許多的泄漏，特別是供熱管道，更多的信號(hào)是不同的。采取一定的措施，關(guān)鍵在于聲檢測(cè)技術(shù)，聲發(fā)射信號(hào)的分析識(shí)別，消除眾多因素的影響，聲發(fā)射信號(hào)在實(shí)際減少，但由于這一系列的因素，想建立一個(gè)相應(yīng)的準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)是不存在的。目前根據(jù)泄漏檢測(cè)實(shí)際的情況，結(jié)果準(zhǔn)確度較低，還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的方法來(lái)解決這一系列的

問(wèn)題。

3.3 以物理模型為基礎(chǔ)的檢漏技術(shù)

如果有供熱管網(wǎng)泄漏問(wèn)題，管道中傳熱媒介將會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的速度變化，數(shù)據(jù)也會(huì)出現(xiàn)其相應(yīng)的變化。為了能夠使得數(shù)據(jù)相應(yīng)改變，以顯示對(duì)供熱管道的狀況，通過(guò)能量守恒定律，從而構(gòu)建一個(gè)動(dòng)態(tài)供熱管道的物理模型。然后實(shí)施相應(yīng)的解決操作，結(jié)果表明，供熱管道中水的壓力變化條件下，流場(chǎng)分布管的中間網(wǎng)絡(luò)可以獲得。然后與測(cè)量值相比，如果出現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的狀況，超出其規(guī)定的范圍時(shí)，可以準(zhǔn)確判斷管道泄露的位置，與此同時(shí)，使用現(xiàn)有的管道壓力呈現(xiàn)出一個(gè)逐漸遞減的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以準(zhǔn)確定位其泄露的具體位置。能夠提高物理模型的準(zhǔn)確性，具體的建模過(guò)程及摩擦系數(shù)的需要、流體密度和溫度等的影響，充分考慮各種水力條件，然后用給定的邊界條件來(lái)解決水力工況的數(shù)學(xué)模型。隨著范圍加熱管網(wǎng)絡(luò)的加速擴(kuò)大，而且在特定的系統(tǒng)操作更為復(fù)雜，對(duì)于理想條件規(guī)定的物理模型很難建立，因此必須對(duì)一些相關(guān)影響因素進(jìn)行忽視，這樣會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的數(shù)值結(jié)果和實(shí)際的設(shè)計(jì)條件的數(shù)值之間存在偏差，同樣也會(huì)對(duì)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型泄漏檢測(cè)技術(shù)的精準(zhǔn)度產(chǎn)生一定的影響。泄漏位置是開(kāi)始位置相應(yīng)的部分泄漏點(diǎn)位置之間的距離，部分以及高的比例的總長(zhǎng)度值的泄漏，其主要的供熱管道的水循環(huán)和水排放總量之間的比值。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)速度、管道結(jié)構(gòu)等因素有一定的影響力，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)泄漏診斷模型也存在影響。

3.4 紅外熱泄漏檢測(cè)法

3.4.1 紅外熱成像技術(shù)。紅外熱成像技術(shù)主要用于軍事領(lǐng)域。最早在發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始使用紅外熱像儀擴(kuò)展到民用行業(yè)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展。紅外熱像儀已成為非常常見(jiàn)的測(cè)試設(shè)備。紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像透鏡接受人類(lèi)的眼睛看不見(jiàn)測(cè)量目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件，獲得紅外熱圖像這種熱像圖是熱分布場(chǎng)對(duì)應(yīng)的對(duì)象。紅外熱像儀可以捕捉到看不見(jiàn)的物體發(fā)出的紅外線(xiàn)能量，從而形成可見(jiàn)的熱像圖。紅外熱成像技術(shù)可以在沒(méi)有光的地方工作，利用該技術(shù)不僅可以顯示對(duì)象的形狀，還可以確定每個(gè)對(duì)象的溫度并迅速畫(huà)出溫度分布圖。紅外熱成像技術(shù)利用的是溫度校準(zhǔn)標(biāo)定裝置確定的溫度，利用這個(gè)設(shè)備可以計(jì)算出紅外圖像對(duì)象的實(shí)際輻射溫度。

3.4.2 供熱管道發(fā)生泄漏時(shí)環(huán)境溫度變化特點(diǎn)。供熱管道泄漏后導(dǎo)致土壤溫度改變周?chē)沫h(huán)境。隨著時(shí)間的增加和泄漏的增加，影響范圍將逐漸增加。通過(guò)紅外成像測(cè)溫技術(shù)監(jiān)測(cè)土壤溫度的變化，可以有效地發(fā)現(xiàn)管道泄漏位置。熱影響范圍在某種程度上能夠及時(shí)地檢測(cè)出管道泄漏位置。

3.4.3 利用紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測(cè)供熱管道可以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。通過(guò)使用紅外熱像儀在管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)管道周?chē)寥罍囟鹊淖兓??？梢杂行У嘏袛喙艿肋\(yùn)行狀態(tài)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)加熱管道泄漏點(diǎn)，減少重大事故的發(fā)生（監(jiān)控人員只要熟悉正常供暖管道周?chē)寥赖臏囟龋梢允炀毜貞?yīng)用程序）。環(huán)境溫度在熱埋管道周?chē)鷾囟葴y(cè)量，可以基于熱管的溫度范圍確定熱管條件可能不會(huì)發(fā)現(xiàn)在監(jiān)視范圍擴(kuò)大的過(guò)程。只要發(fā)現(xiàn)不正常的數(shù)據(jù)顯示，就可以及時(shí)地找到供熱管道的泄露位置。我們發(fā)現(xiàn)了管道的問(wèn)題后，需要進(jìn)一步確定（可能為壓實(shí)土在管道保溫材料損壞或問(wèn)題）。管道外墻保溫材料在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成熱損失逐漸增加受損、脫落。溫度對(duì)周?chē)h(huán)境的影響可以通過(guò)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的時(shí)間，快速變化的保溫材料，減少熱損失，節(jié)約能源的效果，這一項(xiàng)技術(shù)正在逐漸形成。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)供熱管網(wǎng)出現(xiàn)泄漏故障時(shí)，對(duì)其開(kāi)展相應(yīng)診斷模型，此種方法發(fā)展及研究速度比較迅速，并經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，其準(zhǔn)確度非常高，然而由于物理模型檢測(cè)技術(shù)自身存在易陷入局部極值存在不足及收斂速度慢等狀況，對(duì)于泄漏定位及泄漏量診斷相應(yīng)精度狀況造成一定影響，因此需對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究及論證。只有將上述幾種檢測(cè)技術(shù)有效地進(jìn)行結(jié)合，才能夠很好地對(duì)供熱管道泄漏的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，避免不必要的浪費(fèi)，很好地節(jié)約了人力和物力，為相關(guān)部門(mén)建立良好檢測(cè)系統(tǒng)，使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加快速。

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作者簡(jiǎn)介：張志清（1983-），男，山東廣饒人，供職于東營(yíng)市供熱管理處，研究方向：集中供熱、供熱管網(wǎng)。

（責(zé)任編輯：王 波）