摘　要：對(duì)直埋熱網(wǎng)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)原理、關(guān)鍵設(shè)備、設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：直埋熱網(wǎng)；  泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；　監(jiān)測(cè)原理；  關(guān)鍵設(shè)備

Principle and Key Equipment of Remote Monitoring System for Directly Buried Heat-supply Network

Abstract：The monitoring pnnciple，key equipment and key design points of remote monitoring system for directly buried heat-supply network are discussed．

Keywords：directly buried heat-supply network；leak monitoring system；monitoring principle；key equipment

在白俄羅斯某燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電一蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)白俄羅斯規(guī)范TKII 45-4.02-182—2009《熱網(wǎng)》的要求，針對(duì)直埋熱網(wǎng)設(shè)計(jì)了一套遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)預(yù)制直埋保溫管道(以下簡(jiǎn)稱保溫管)聚氨酯泡沫塑料保溫層的電導(dǎo)率，發(fā)現(xiàn)保溫層的過(guò)濕情況并確定故障位置。本文對(duì)直埋熱網(wǎng)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)原理及關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行探討。

1　監(jiān)測(cè)原理

遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)在保溫管保溫層內(nèi)設(shè)置兩根裸露銅質(zhì)信號(hào)導(dǎo)線，并在管段端部將電纜連接成閉合的信號(hào)環(huán)路，通過(guò)監(jiān)測(cè)保溫層電導(dǎo)率，對(duì)管段保溫層濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。隨著濕度的增大，保溫層的電導(dǎo)率在增大，而保溫層電阻率在下降。

保溫層出現(xiàn)高濕度位置及信號(hào)電纜中斷位置的監(jiān)測(cè)基于脈沖反射原理，當(dāng)出現(xiàn)以上兩種情況時(shí)，該位置的信號(hào)導(dǎo)線波動(dòng)特性發(fā)生變化。在進(jìn)行熱網(wǎng)驗(yàn)收時(shí)，利用脈沖式反射儀(即故障位置探測(cè)儀)記錄各管段熱反射圖表，作為標(biāo)準(zhǔn)圖表。當(dāng)某管段出現(xiàn)故障時(shí)，將故障圖表與標(biāo)準(zhǔn)圖表進(jìn)行比較，從而確定故障的具體位置。

2　關(guān)鍵設(shè)備

2.1　管道部分

①信號(hào)導(dǎo)線

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)功能，在管子及管件的保溫層中內(nèi)置2根信號(hào)導(dǎo)線，截面積為1.5mm²。信號(hào)導(dǎo)線固定在PE保護(hù)層支撐塊上，并平行于工作鋼管^[1]，信號(hào)導(dǎo)線的設(shè)置位置見(jiàn)圖1。

②出線電纜

根據(jù)信號(hào)導(dǎo)線在管道中的出線位置，可分為端部出線、中間出線。

端部出線位置在保溫結(jié)束處，出線電纜采用三芯電纜接入保溫管，其中兩根導(dǎo)線分別連接兩根信號(hào)導(dǎo)線，第三根導(dǎo)線連接工作鋼管。端部出線方式分為兩種：第一種，通過(guò)安裝在保溫層堵板上的密封裝置引出，主要用于進(jìn)入建筑物內(nèi)部管道的信號(hào)電纜出線，見(jiàn)圖2。第二種，通過(guò)安裝在PE保護(hù)層上的密封裝置引出，主要用于建筑物外部管道的信號(hào)電纜出線，見(jiàn)圖3。密封裝置斷面見(jiàn)圖4。

中間出線用于將整個(gè)管網(wǎng)分成若干一定長(zhǎng)度的管段，以滿足監(jiān)測(cè)儀最大監(jiān)測(cè)管段長(zhǎng)度的需要。出線電纜采用五芯導(dǎo)線，其中四根導(dǎo)線分別連接4根信號(hào)導(dǎo)線，第五根導(dǎo)線連接工作鋼管，出線電纜通過(guò)密封裝置引出，見(jiàn)圖5。

③接線成套設(shè)備

管道補(bǔ)口信號(hào)導(dǎo)線的連接成套設(shè)備(見(jiàn)圖6)包括電纜夾、膠帶、壓緊套管、焊料、焊膏等，除可滿足管道補(bǔ)口信號(hào)導(dǎo)線的連接要求外，還可滿足其他位置信號(hào)導(dǎo)線的連接，以及信號(hào)導(dǎo)線與出線電纜的連接。

管道補(bǔ)口信號(hào)導(dǎo)線連接的操作步驟為：調(diào)直對(duì)接的2根信號(hào)導(dǎo)線，用砂紙打磨導(dǎo)線對(duì)接端面，直至出現(xiàn)銅的光澤。將導(dǎo)線末端涂上焊膏，分別從壓緊套管的兩頭插入，用壓緊鉗壓緊，并采用焊料焊接。冷卻后進(jìn)行目視檢查，并用手拉拽壓緊套管兩側(cè)的導(dǎo)線進(jìn)行連接強(qiáng)度測(cè)試。用萬(wàn)用表探針跨接壓緊套出線電纜管兩側(cè)導(dǎo)線，測(cè)量電阻，單位長(zhǎng)度導(dǎo)線電阻應(yīng)在0.012～0.015W/m范圍內(nèi)。將壓緊套管兩側(cè)的導(dǎo)線固定在電纜夾上，并用膠帶固定在工作鋼管上。

2.2　信號(hào)部分

①電纜接線端子

為了將監(jiān)測(cè)儀方便地接入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近沒(méi)置電纜接線端子。電纜接線端子可以方便接入監(jiān)測(cè)儀、接通或斷開(kāi)出線電纜，接線方式見(jiàn)圖7。電纜接線端子置于專門(mén)設(shè)備箱內(nèi)，根據(jù)熱網(wǎng)規(guī)模和走向需要布置若干個(gè)設(shè)備箱，并安裝在干燥及通風(fēng)良好的環(huán)境中。對(duì)于相對(duì)濕度較高的場(chǎng)所，應(yīng)采用密封設(shè)備箱。

②監(jiān)測(cè)儀

監(jiān)測(cè)儀分為固定式、移動(dòng)式，監(jiān)測(cè)儀主要用于監(jiān)測(cè)管道故障狀態(tài)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，但不具備確定故障位置的功能。

固定式監(jiān)測(cè)儀由220V電源供電，最大監(jiān)測(cè)管段長(zhǎng)度為5km，對(duì)于長(zhǎng)距離熱網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)儀的最大監(jiān)測(cè)管段長(zhǎng)度，將熱網(wǎng)分為若干獨(dú)立的監(jiān)測(cè)回路。固定式監(jiān)測(cè)儀置于專門(mén)設(shè)備箱內(nèi)，故障信號(hào)可上傳至監(jiān)測(cè)中心，實(shí)施遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集中管理。移動(dòng)式監(jiān)測(cè)儀能夠?qū)?span lang="EN-US">2～5km長(zhǎng)度范圍內(nèi)的管段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)附近沒(méi)有電源無(wú)法設(shè)置固定式監(jiān)測(cè)儀及某些分支管段的監(jiān)測(cè)。固定式監(jiān)測(cè)儀安裝現(xiàn)場(chǎng)、移動(dòng)式監(jiān)測(cè)儀操作現(xiàn)場(chǎng)分別見(jiàn)圖8、9。

③故障位置探測(cè)儀

故障位置探測(cè)儀主要用于確定故障位置，一旦監(jiān)測(cè)中心接到報(bào)警信息，并確定報(bào)警固定式監(jiān)測(cè)儀具體位置，或由移動(dòng)式監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)出故障管段。操作人員攜帶故障位置探測(cè)儀，對(duì)故障管段進(jìn)行故障點(diǎn)定位。故障位置探測(cè)儀的監(jiān)測(cè)管段長(zhǎng)度為2～10km，與電纜接線端子的接入方法與移動(dòng)式監(jiān)測(cè)儀相同，設(shè)備外形見(jiàn)圖10。

3　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①監(jiān)測(cè)管段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)儀的最大監(jiān)測(cè)管段長(zhǎng)度進(jìn)行選取。當(dāng)附近有電源可接入時(shí)，宜選用固定式監(jiān)測(cè)儀，否則宜選用移動(dòng)式監(jiān)測(cè)儀。

②電纜接線端子應(yīng)盡可能靠近管道，從管道到設(shè)備箱的出線電纜最大長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)10m。

③遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的安裝，應(yīng)在管道焊接和壓力試驗(yàn)合格之后進(jìn)行。

4　結(jié)語(yǔ)

直埋熱網(wǎng)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)原理比較簡(jiǎn)單，信號(hào)導(dǎo)線的預(yù)設(shè)及相關(guān)設(shè)備的安裝也不復(fù)雜，而且保溫管制造成本的增加有限。因此，這項(xiàng)技術(shù)值得在國(guó)內(nèi)熱網(wǎng)項(xiàng)目中進(jìn)行試點(diǎn)和逐步推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛小化，宋盛華，王佳，等．直埋供熱管道熱網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]．煤氣與熱力，2008，28(12)：A12-A15．

本文作者：龍仕軍

作者單位：中南電力設(shè)計(jì)院