熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)研究應(yīng)用

　　1概述
　　1.1直埋無補償技術(shù)理論簡介
　　預(yù)制保溫管制造及直埋敷設(shè)技術(shù)，20世紀(jì)60年代末在北歐率先應(yīng)用和發(fā)展。于20世紀(jì)80年初傳入我國，設(shè)計單位亦相繼采用了北歐的彈性變形分析方法進(jìn)行直埋熱水管道工程設(shè)計。彈性變形分析方法，就是要保證熱水管道始終處于彈性變形的范圍之內(nèi)，處于彈性狀態(tài)。管道直管段通常采用熱補償裝置，采用預(yù)熱、一次性補償器的安裝方式。
　　熱水管道直埋無補償技術(shù)其理論基礎(chǔ)為第三強度理論，即：將應(yīng)力分為一次應(yīng)力：工作壓力在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力，內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力；二次應(yīng)力（溫度應(yīng)力）：熱漲冷縮不能釋放，在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力，如溫度升高產(chǎn)生的軸向應(yīng)力；三次應(yīng)力（峰值應(yīng)力）：承受一次應(yīng)力和二次應(yīng)力直管向管件釋放變形，在該管件上產(chǎn)生的應(yīng)力。
　　1.2直埋無補償技術(shù)應(yīng)用概況
　　熱水管道直埋敷設(shè)在我國開始于20世紀(jì)80年代初，經(jīng)過20多年的應(yīng)用和發(fā)展，熱水管道直埋敷設(shè)從設(shè)計、制造、安裝、驗收等方面皆有了長足進(jìn)步，并開始被廣大熱力設(shè)計工作者所普遍認(rèn)同，并成為我國城市熱水管網(wǎng)工程敷設(shè)的主要敷設(shè)方式之一。雖然體現(xiàn)直埋無補償敷設(shè)新技術(shù)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)保溫管-EN253、保溫管件EN448、保溫閥門EN488、保溫接頭EN489等早在1994頒布，我國參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定的行業(yè)規(guī)程《城鎮(zhèn)直埋供熱管道技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T81-98）也于1999年6月1日起執(zhí)行。然而，時至今日，熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)，在我國城市供熱項目中（管徑大于DN500；保溫管、保溫管件、保溫閥門、保溫接頭執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)；基本不設(shè)檢查井和補償器）采用的鮮有工程實例，應(yīng)用熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的比例太少，熱水管道直埋敷設(shè)還是有補償敷設(shè)的天下。熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)又鮮有相關(guān)手冊、規(guī)范。這些原因阻礙了熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。編制相關(guān)手冊和制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等技術(shù)基礎(chǔ)工作的任務(wù)迫在眉睫，直埋無補償技術(shù)研究、應(yīng)用及推廣的工作任重道遠(yuǎn)。
　　2直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)
　　2.1熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計
　　2.1.1建立熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計理念
　　中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目，熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計，是應(yīng)用直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的成功范例。在工程立項論證、可行性研究分析、施工圖設(shè)計、制造、安裝、運行調(diào)試全過程，始終貫徹?zé)崴艿乐甭駸o補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計理念，應(yīng)用歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
　　熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計理念，包括保溫直管、保溫管件、保溫接頭、保溫閥門的設(shè)計、制造、安裝皆要符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
　　我國目前尚未制定保溫管件、保溫接頭、保溫閥門的相關(guān)設(shè)計、制造、安裝標(biāo)準(zhǔn)。制造廠家產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，安裝施工質(zhì)量難以保證，這方面標(biāo)準(zhǔn)的制定刻不容緩，已經(jīng)制約了直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。
　　完善管件和閥門的強度計算模型，合理地設(shè)計管道及管件的結(jié)構(gòu)，充分利用管道的自身承載能力，地減少補償器的設(shè)置。補償器是供熱管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，補償器的設(shè)置增加了管網(wǎng)的事故概率。閥門法蘭連接處是跑、冒、滴、漏頻發(fā)的地方，是造成熱損失的一大頑疾。采用直埋保溫焊接閥門，地減少檢查井的設(shè)置，簡化熱水管道系統(tǒng)的構(gòu)成，應(yīng)是熱水管道直埋系統(tǒng)設(shè)計的研究與發(fā)展方向。
　　2.1.2熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計方法
　　2.1.2.1熱水管網(wǎng)直管強度設(shè)計
　　熱水管網(wǎng)直管一次應(yīng)力（工作壓力在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力）保證小于屈服，以防止管道出現(xiàn)塑性流動，考慮到系數(shù)，其分析的強度條件為小于基本許用應(yīng)力。二次應(yīng)力亦稱溫度應(yīng)力（熱漲冷縮不能釋放，在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力，如溫度升高產(chǎn)生的軸向應(yīng)力），二次應(yīng)力的有限塑性變形不會引起破壞，但為了保證熱水管網(wǎng)運行期間處于安定狀態(tài)，保證一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的變化范圍小于2倍的屈服，考慮到系數(shù)，其分析的強度條件為小于3倍的基本許用應(yīng)力。三次應(yīng)力亦稱峰值應(yīng)力（承受一次應(yīng)力和二次應(yīng)力直管向管件釋放變形，在該管件上產(chǎn)生的應(yīng)力）僅出現(xiàn)在有限的局部區(qū)域，其引起的塑性變形對熱水管道內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)造成的損傷小，可以允許一定次數(shù)的循環(huán)塑性變形的出現(xiàn)，允許的循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力變化的范圍有關(guān)。為保證熱水管網(wǎng)處于狀態(tài)，要根據(jù)運行參數(shù)的變化控制一次應(yīng)力、二次應(yīng)力、三次應(yīng)力的變化范圍，考慮到系數(shù)，其疲勞分析的強度條件為小于6倍的基本許用應(yīng)力。
　　熱水管網(wǎng)直埋敷設(shè)中，直管段在一定的工況條件下，可能出現(xiàn)循環(huán)塑性變形、整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)等破壞現(xiàn)象。整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)取決于溫度變化的軸向應(yīng)力，可以采用設(shè)置補償裝置以釋放熱漲變形的有補償方法，或者采用預(yù)熱、設(shè)置一次性補償裝置而減少熱漲變形的預(yù)應(yīng)力方法。循環(huán)塑性變形取決于溫度應(yīng)力變化的范圍，為降低溫度應(yīng)力變化的范圍，只能采用設(shè)置補償裝置的有補償方法。
　　2.1.2.2熱水管網(wǎng)管件的強度設(shè)計
　　直埋熱水管網(wǎng)管件，如：彎頭、大小頭、三通、閥門等，可以產(chǎn)生疲勞破壞。管件的破壞取決于其本身結(jié)構(gòu)和所連直管的熱脹變形向該管件的轉(zhuǎn)移。設(shè)計中可以采用如下方案解決：
　　管件的結(jié)構(gòu)要采用強度特性好的結(jié)構(gòu)、尺寸，以降低應(yīng)力；設(shè)置必要的固定墩，阻止熱脹變形向管件的轉(zhuǎn)移；局部設(shè)置有補償方法，吸收熱脹變形，減少熱脹變形向管件的轉(zhuǎn)移。
　　因此，在目前我國無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，宜選用符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)制造的管件和直埋焊接閥門。
　　2.1.2.3熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的強度設(shè)計
　　熱水管網(wǎng)系統(tǒng)補償器或補償彎管的設(shè)置，不僅由直管的強度和穩(wěn)定條件確定，還取決于連接直管的管件及閥門的強度。直管可以采用無補償冷安裝時，并不能保證熱水管網(wǎng)系統(tǒng)皆可以采用無補償冷安裝。為使熱水管網(wǎng)系統(tǒng)管件及閥門處于狀態(tài)，根據(jù)管件及閥門的強度來決定是否設(shè)置補償裝置。熱水管網(wǎng)系統(tǒng)不同的管段選擇不同的安裝方式是熱水管道直埋無補償敷設(shè)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。
　　2.1.2.4熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的控制與設(shè)計
　　中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目，熱力站采用組合式換熱機組，熱力站采用就地、遠(yuǎn)程檢測和控制，按無人值守標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，運行參數(shù)異常可在控制監(jiān)控，并設(shè)置聲光裝置。幾年運行的實踐，效果良好。
　　直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏，早期發(fā)現(xiàn)、查找、檢修較為困難，多為某個區(qū)域參數(shù)出現(xiàn)較大異常和冒水直地面時才被發(fā)現(xiàn)，已造成較大損失。
　　近年來，滲漏檢測系統(tǒng)已較為普遍地應(yīng)用在熱水管網(wǎng)系統(tǒng)，然而，時至今日，滲漏檢測沒有體現(xiàn)在相應(yīng)的行業(yè)規(guī)程之中，國內(nèi)大型熱網(wǎng)鮮有完整的系統(tǒng)的運行、使用?！冻擎?zhèn)直埋供熱管道技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T81-98）中又無相關(guān)內(nèi)容要求，因此，應(yīng)盡快修改、補充相關(guān)內(nèi)容，適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。
　　2.2預(yù)制保溫管制造
　　汽車集團公司供熱系統(tǒng)改造項目，其目標(biāo)為20世紀(jì)末國際先進(jìn)水平。直埋無補償技術(shù)在大型城市集中供熱系統(tǒng)中應(yīng)用，其本身是一個系統(tǒng)工程，而我國又缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)定、手冊、資料等。
　　項目之初，首先將擬執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)化。即：預(yù)制保溫管執(zhí)行我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》CJ/T114-2000，同時滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫管》的相關(guān)要求。管件執(zhí)行EN253-1994、《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫管件》EN448-1994歐洲標(biāo)準(zhǔn)；閥門執(zhí)行《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫閥門》EN488-1994歐洲標(biāo)準(zhǔn)；保溫接頭執(zhí)行《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫接頭》EN489-1994歐洲標(biāo)準(zhǔn)的要求。
　　因此，對制造商提出較高要求，從國內(nèi)眾多預(yù)制保溫管生產(chǎn)廠家，篩選符合上述要求的備選供應(yīng)商，以招標(biāo)形式確定終供應(yīng)商，選定好的供應(yīng)商，生產(chǎn)出高質(zhì)量的保溫管及保溫管件，是保證工程質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的可靠保證。實踐證明：中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目供應(yīng)商的擇選和招標(biāo)是成功的，工程投資概算：14918萬元；工程投資決算：13000萬元。單位供熱面積造價十分經(jīng)濟，成為行業(yè)的樣板工程。
　　熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的管件、閥門數(shù)量所占比例不大，但對系統(tǒng)的起到十分重要的作用，目前我國還沒有適合熱水管道無補償輻射的管件標(biāo)準(zhǔn)、閥門標(biāo)準(zhǔn)。管件、閥門質(zhì)量對熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的整體密閉性影響。使用質(zhì)量差的管件、閥門，相當(dāng)于埋下跑、冒、滴、漏等事故隱患的禍根。因此，編制、頒布我國適合熱水管道無補償敷設(shè)的管件標(biāo)準(zhǔn)、閥門標(biāo)準(zhǔn)的工作刻不容緩?？梢赃@樣講，采用符合標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制保溫管、管件、閥門是直埋無補償設(shè)計和熱水管網(wǎng)系統(tǒng)工程成功的重要基礎(chǔ)。
　　2.3直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的安裝
　　中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目設(shè)計、制造、安裝皆采用相關(guān)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，工程目標(biāo)為30年免維護(hù)，運行5年來，未出現(xiàn)任何事故，一次主干網(wǎng)未出現(xiàn)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，運行實踐初步證明。
　　管道的連接采用焊接，保證焊接質(zhì)量，鑒于目前國內(nèi)管道安裝隊伍水平參差不齊，有好的安裝隊伍、監(jiān)理隊伍，一次網(wǎng)管道焊縫要執(zhí)行GB50236-98《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》焊縫驗收，要進(jìn)行100%射線探傷，以確保焊縫質(zhì)量。
　　管道接頭、管件接頭的質(zhì)量好壞亦至關(guān)重要，在目前國內(nèi)尚無相關(guān)設(shè)計、制造、驗收標(biāo)準(zhǔn)的情況下，更顯得尤為重要。
　　直埋熱水管道接頭質(zhì)量不好，土壤中的水分會滲入，導(dǎo)致鋼管的腐蝕破壞和保溫效果降低，使熱網(wǎng)達(dá)不到使用壽命和熱損失增大。中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目管道接頭采用了熱收縮式套袖搭接接頭，即：由專用熱收縮帶通過火焰加熱收縮，將管道外殼和接頭套袖搭接處嚴(yán)密柔性連接，可保證接頭的密封防水，并消除接頭處的軸向熱應(yīng)變。
　　管道周圍嚴(yán)格按照設(shè)計添沙，以提高管道的摩擦力，避免高密度聚乙烯外殼的破壞。在彎頭和三通附近宜加設(shè)墊片和加寬溝槽，以保證管道能夠產(chǎn)生一定的側(cè)向位移。
　　另外，現(xiàn)場實際地面標(biāo)高和設(shè)計標(biāo)高出現(xiàn)差異，引起熱水管道埋深加大時，監(jiān)理和施工單位應(yīng)及時與設(shè)計溝通，是否修改設(shè)計，以便采取措施保證管道能夠產(chǎn)生側(cè)向位移，防止保溫層的損壞。
　　2.4直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的運行
　　熱力工作者皆知道，相同的供熱管網(wǎng)，是連續(xù)運行，還是間歇運行，兩者的情況是不同的。溫度變化頻繁，將加大鋼管材料的損傷，可能出現(xiàn)疲勞破壞。同樣的彎頭，溫度高的一次網(wǎng)未出現(xiàn)問題，溫度較低的二次網(wǎng)卻出現(xiàn)了問題，這種工程運行問題已經(jīng)被許多熱網(wǎng)所證明。采用直埋無補償技術(shù)敷設(shè)的熱水管網(wǎng)系統(tǒng)運行，其供熱調(diào)節(jié)時應(yīng)避免水溫的頻繁變化。
　　3直埋無補償技術(shù)應(yīng)用前景及存在問題
　　熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)，經(jīng)過10多年的應(yīng)用、發(fā)展，在歐洲相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)已日趨完善。而我國從設(shè)計、制造、安裝、驗收尚無國家標(biāo)準(zhǔn)。僅有的保溫管制造工程設(shè)計的行業(yè)規(guī)程，差距較大，又很不完善，有許多需要增加、修改的內(nèi)容。這些，嚴(yán)重影響熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。盡快系統(tǒng)制定設(shè)計、制造、安裝、驗收標(biāo)準(zhǔn)的工作迫在眉睫。
　　結(jié)束語：在我國熱水管網(wǎng)的設(shè)計運行溫度一般小于150℃，基本上可以采用直埋無補償敷設(shè)。適合條件熱水管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用直埋無補償敷設(shè)技術(shù)，將程度減少泄漏損失。根據(jù)中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目應(yīng)用直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的成功經(jīng)驗，經(jīng)過設(shè)計、制造、安裝、運行、管理等方面的共同努力，使供熱系統(tǒng)降低10%的輸送損失、工程壽命達(dá)到30年以上是可能的，亦將使我國供熱系統(tǒng)整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。這是動能科技術(shù)人員的努力方向，倘若實現(xiàn)這一目標(biāo)，在全國范圍內(nèi)，其經(jīng)濟效益將十分巨大。這亦可以說是我國熱水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計、制造、安裝、運行、管理上的一次深刻變革，將具有十分積極的現(xiàn)實意義。

　　1概述
　　1.1直埋無補償技術(shù)理論簡介
　　預(yù)制保溫管制造及直埋敷設(shè)技術(shù)，20世紀(jì)60年代末在北歐率先應(yīng)用和發(fā)展。于20世紀(jì)80年初傳入我國，設(shè)計單位亦相繼采用了北歐的彈性變形分析方法進(jìn)行直埋熱水管道工程設(shè)計。彈性變形分析方法，就是要保證熱水管道始終處于彈性變形的范圍之內(nèi)，處于彈性狀態(tài)。管道直管段通常采用熱補償裝置，采用預(yù)熱、一次性補償器的安裝方式。
　　熱水管道直埋無補償技術(shù)其理論基礎(chǔ)為第三強度理論，即：將應(yīng)力分為一次應(yīng)力：工作壓力在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力，內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力；二次應(yīng)力（溫度應(yīng)力）：熱漲冷縮不能釋放，在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力，如溫度升高產(chǎn)生的軸向應(yīng)力；三次應(yīng)力（峰值應(yīng)力）：承受一次應(yīng)力和二次應(yīng)力直管向管件釋放變形，在該管件上產(chǎn)生的應(yīng)力。
　　1.2直埋無補償技術(shù)應(yīng)用概況
　　熱水管道直埋敷設(shè)在我國開始于20世紀(jì)80年代初，經(jīng)過20多年的應(yīng)用和發(fā)展，熱水管道直埋敷設(shè)從設(shè)計、制造、安裝、驗收等方面皆有了長足進(jìn)步，并開始被廣大熱力設(shè)計工作者所普遍認(rèn)同，并成為我國城市熱水管網(wǎng)工程敷設(shè)的主要敷設(shè)方式之一。雖然體現(xiàn)直埋無補償敷設(shè)新技術(shù)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)保溫管-EN253、保溫管件EN448、保溫閥門EN488、保溫接頭EN489等早在1994頒布，我國參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定的行業(yè)規(guī)程《城鎮(zhèn)直埋供熱管道技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T81-98）也于1999年6月1日起執(zhí)行。然而，時至今日，熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)，在我國城市供熱項目中（管徑大于DN500；保溫管、保溫管件、保溫閥門、保溫接頭執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)；基本不設(shè)檢查井和補償器）采用的鮮有工程實例，應(yīng)用熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的比例太少，熱水管道直埋敷設(shè)還是有補償敷設(shè)的天下。熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)又鮮有相關(guān)手冊、規(guī)范。這些原因阻礙了熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。編制相關(guān)手冊和制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等技術(shù)基礎(chǔ)工作的任務(wù)迫在眉睫，直埋無補償技術(shù)研究、應(yīng)用及推廣的工作任重道遠(yuǎn)。
　　2直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)
　　2.1熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計
　　2.1.1建立熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計理念
　　中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目，熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計，是應(yīng)用直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的成功范例。在工程立項論證、可行性研究分析、施工圖設(shè)計、制造、安裝、運行調(diào)試全過程，始終貫徹?zé)崴艿乐甭駸o補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計理念，應(yīng)用歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
　　熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計理念，包括保溫直管、保溫管件、保溫接頭、保溫閥門的設(shè)計、制造、安裝皆要符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
　　我國目前尚未制定保溫管件、保溫接頭、保溫閥門的相關(guān)設(shè)計、制造、安裝標(biāo)準(zhǔn)。制造廠家產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，安裝施工質(zhì)量難以保證，這方面標(biāo)準(zhǔn)的制定刻不容緩，已經(jīng)制約了直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。
　　完善管件和閥門的強度計算模型，合理地設(shè)計管道及管件的結(jié)構(gòu)，充分利用管道的自身承載能力，地減少補償器的設(shè)置。補償器是供熱管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，補償器的設(shè)置增加了管網(wǎng)的事故概率。閥門法蘭連接處是跑、冒、滴、漏頻發(fā)的地方，是造成熱損失的一大頑疾。采用直埋保溫焊接閥門，地減少檢查井的設(shè)置，簡化熱水管道系統(tǒng)的構(gòu)成，應(yīng)是熱水管道直埋系統(tǒng)設(shè)計的研究與發(fā)展方向。
　　2.1.2熱水管道直埋無補償敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計方法
　　2.1.2.1熱水管網(wǎng)直管強度設(shè)計
　　熱水管網(wǎng)直管一次應(yīng)力（工作壓力在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力）保證小于屈服，以防止管道出現(xiàn)塑性流動，考慮到系數(shù)，其分析的強度條件為小于基本許用應(yīng)力。二次應(yīng)力亦稱溫度應(yīng)力（熱漲冷縮不能釋放，在直管中產(chǎn)生的應(yīng)力，如溫度升高產(chǎn)生的軸向應(yīng)力），二次應(yīng)力的有限塑性變形不會引起破壞，但為了保證熱水管網(wǎng)運行期間處于安定狀態(tài)，保證一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的變化范圍小于2倍的屈服，考慮到系數(shù)，其分析的強度條件為小于3倍的基本許用應(yīng)力。三次應(yīng)力亦稱峰值應(yīng)力（承受一次應(yīng)力和二次應(yīng)力直管向管件釋放變形，在該管件上產(chǎn)生的應(yīng)力）僅出現(xiàn)在有限的局部區(qū)域，其引起的塑性變形對熱水管道內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)造成的損傷小，可以允許一定次數(shù)的循環(huán)塑性變形的出現(xiàn)，允許的循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力變化的范圍有關(guān)。為保證熱水管網(wǎng)處于狀態(tài)，要根據(jù)運行參數(shù)的變化控制一次應(yīng)力、二次應(yīng)力、三次應(yīng)力的變化范圍，考慮到系數(shù)，其疲勞分析的強度條件為小于6倍的基本許用應(yīng)力。
　　熱水管網(wǎng)直埋敷設(shè)中，直管段在一定的工況條件下，可能出現(xiàn)循環(huán)塑性變形、整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)等破壞現(xiàn)象。整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)取決于溫度變化的軸向應(yīng)力，可以采用設(shè)置補償裝置以釋放熱漲變形的有補償方法，或者采用預(yù)熱、設(shè)置一次性補償裝置而減少熱漲變形的預(yù)應(yīng)力方法。循環(huán)塑性變形取決于溫度應(yīng)力變化的范圍，為降低溫度應(yīng)力變化的范圍，只能采用設(shè)置補償裝置的有補償方法。
　　2.1.2.2熱水管網(wǎng)管件的強度設(shè)計
　　直埋熱水管網(wǎng)管件，如：彎頭、大小頭、三通、閥門等，可以產(chǎn)生疲勞破壞。管件的破壞取決于其本身結(jié)構(gòu)和所連直管的熱脹變形向該管件的轉(zhuǎn)移。設(shè)計中可以采用如下方案解決：
　　管件的結(jié)構(gòu)要采用強度特性好的結(jié)構(gòu)、尺寸，以降低應(yīng)力；設(shè)置必要的固定墩，阻止熱脹變形向管件的轉(zhuǎn)移；局部設(shè)置有補償方法，吸收熱脹變形，減少熱脹變形向管件的轉(zhuǎn)移。
　　因此，在目前我國無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，宜選用符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)制造的管件和直埋焊接閥門。
　　2.1.2.3熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的強度設(shè)計
　　熱水管網(wǎng)系統(tǒng)補償器或補償彎管的設(shè)置，不僅由直管的強度和穩(wěn)定條件確定，還取決于連接直管的管件及閥門的強度。直管可以采用無補償冷安裝時，并不能保證熱水管網(wǎng)系統(tǒng)皆可以采用無補償冷安裝。為使熱水管網(wǎng)系統(tǒng)管件及閥門處于狀態(tài)，根據(jù)管件及閥門的強度來決定是否設(shè)置補償裝置。熱水管網(wǎng)系統(tǒng)不同的管段選擇不同的安裝方式是熱水管道直埋無補償敷設(shè)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。
　　2.1.2.4熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的控制與設(shè)計
　　中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目，熱力站采用組合式換熱機組，熱力站采用就地、遠(yuǎn)程檢測和控制，按無人值守標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，運行參數(shù)異常可在控制監(jiān)控，并設(shè)置聲光裝置。幾年運行的實踐，效果良好。
　　直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏，早期發(fā)現(xiàn)、查找、檢修較為困難，多為某個區(qū)域參數(shù)出現(xiàn)較大異常和冒水直地面時才被發(fā)現(xiàn)，已造成較大損失。
　　近年來，滲漏檢測系統(tǒng)已較為普遍地應(yīng)用在熱水管網(wǎng)系統(tǒng)，然而，時至今日，滲漏檢測沒有體現(xiàn)在相應(yīng)的行業(yè)規(guī)程之中，國內(nèi)大型熱網(wǎng)鮮有完整的系統(tǒng)的運行、使用?！冻擎?zhèn)直埋供熱管道技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T81-98）中又無相關(guān)內(nèi)容要求，因此，應(yīng)盡快修改、補充相關(guān)內(nèi)容，適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。
　　2.2預(yù)制保溫管制造
　　汽車集團公司供熱系統(tǒng)改造項目，其目標(biāo)為20世紀(jì)末國際先進(jìn)水平。直埋無補償技術(shù)在大型城市集中供熱系統(tǒng)中應(yīng)用，其本身是一個系統(tǒng)工程，而我國又缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)定、手冊、資料等。
　　項目之初，首先將擬執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)化。即：預(yù)制保溫管執(zhí)行我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》CJ/T114-2000，同時滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫管》的相關(guān)要求。管件執(zhí)行EN253-1994、《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫管件》EN448-1994歐洲標(biāo)準(zhǔn)；閥門執(zhí)行《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫閥門》EN488-1994歐洲標(biāo)準(zhǔn)；保溫接頭執(zhí)行《地下敷設(shè)熱水管網(wǎng)的整體式預(yù)制保溫管系統(tǒng)-由工作鋼管、聚氨酯保護(hù)溫層和高密度聚乙烯外套管組成的保溫接頭》EN489-1994歐洲標(biāo)準(zhǔn)的要求。
　　因此，對制造商提出較高要求，從國內(nèi)眾多預(yù)制保溫管生產(chǎn)廠家，篩選符合上述要求的備選供應(yīng)商，以招標(biāo)形式確定終供應(yīng)商，選定好的供應(yīng)商，生產(chǎn)出高質(zhì)量的保溫管及保溫管件，是保證工程質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的可靠保證。實踐證明：中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目供應(yīng)商的擇選和招標(biāo)是成功的，工程投資概算：14918萬元；工程投資決算：13000萬元。單位供熱面積造價十分經(jīng)濟，成為行業(yè)的樣板工程。
　　熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的管件、閥門數(shù)量所占比例不大，但對系統(tǒng)的起到十分重要的作用，目前我國還沒有適合熱水管道無補償輻射的管件標(biāo)準(zhǔn)、閥門標(biāo)準(zhǔn)。管件、閥門質(zhì)量對熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的整體密閉性影響。使用質(zhì)量差的管件、閥門，相當(dāng)于埋下跑、冒、滴、漏等事故隱患的禍根。因此，編制、頒布我國適合熱水管道無補償敷設(shè)的管件標(biāo)準(zhǔn)、閥門標(biāo)準(zhǔn)的工作刻不容緩?？梢赃@樣講，采用符合標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制保溫管、管件、閥門是直埋無補償設(shè)計和熱水管網(wǎng)系統(tǒng)工程成功的重要基礎(chǔ)。
　　2.3直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的安裝
　　中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目設(shè)計、制造、安裝皆采用相關(guān)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，工程目標(biāo)為30年免維護(hù)，運行5年來，未出現(xiàn)任何事故，一次主干網(wǎng)未出現(xiàn)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，運行實踐初步證明，工程可以達(dá)到30年免維護(hù)的目標(biāo)。
　　管道的連接采用焊接，保證焊接質(zhì)量，鑒于目前國內(nèi)管道安裝隊伍水平參差不齊，有好的安裝隊伍、監(jiān)理隊伍，一次網(wǎng)管道焊縫要執(zhí)行GB50236-98《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》焊縫驗收，要進(jìn)行100%射線探傷，以確保焊縫質(zhì)量。
　　管道接頭、管件接頭的質(zhì)量好壞亦至關(guān)重要，在目前國內(nèi)尚無相關(guān)設(shè)計、制造、驗收標(biāo)準(zhǔn)的情況下，更顯得尤為重要。
　　直埋熱水管道接頭質(zhì)量不好，土壤中的水分會滲入，導(dǎo)致鋼管的腐蝕破壞和保溫效果降低，使熱網(wǎng)達(dá)不到使用壽命和熱損失增大。中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目管道接頭采用了熱收縮式套袖搭接接頭，即：由專用熱收縮帶通過火焰加熱收縮，將管道外殼和接頭套袖搭接處嚴(yán)密柔性連接，可保證接頭的密封防水，并消除接頭處的軸向熱應(yīng)變。
　　管道周圍嚴(yán)格按照設(shè)計添沙，以提高管道的摩擦力，避免高密度聚乙烯外殼的破壞。在彎頭和三通附近宜加設(shè)墊片和加寬溝槽，以保證管道能夠產(chǎn)生一定的側(cè)向位移。
　　另外，現(xiàn)場實際地面標(biāo)高和設(shè)計標(biāo)高出現(xiàn)差異，引起熱水管道埋深加大時，監(jiān)理和施工單位應(yīng)及時與設(shè)計溝通，是否修改設(shè)計，以便采取措施保證管道能夠產(chǎn)生側(cè)向位移，防止保溫層的損壞。
　　2.4直埋熱水管網(wǎng)系統(tǒng)的運行
　　熱力工作者皆知道，相同的供熱管網(wǎng)，是連續(xù)運行，還是間歇運行，兩者的情況是不同的。溫度變化頻繁，將加大鋼管材料的損傷，可能出現(xiàn)疲勞破壞。同樣的彎頭，溫度高的一次網(wǎng)未出現(xiàn)問題，溫度較低的二次網(wǎng)卻出現(xiàn)了問題，這種工程運行問題已經(jīng)被許多熱網(wǎng)所證明。采用直埋無補償技術(shù)敷設(shè)的熱水管網(wǎng)系統(tǒng)運行，其供熱調(diào)節(jié)時應(yīng)避免水溫的頻繁變化。
　　3直埋無補償技術(shù)應(yīng)用前景及存在問題
　　熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)，經(jīng)過10多年的應(yīng)用、發(fā)展，在歐洲相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)已日趨完善。而我國從設(shè)計、制造、安裝、驗收尚無國家標(biāo)準(zhǔn)。僅有的保溫管制造工程設(shè)計的行業(yè)規(guī)程，差距較大，又很不完善，有許多需要增加、修改的內(nèi)容。這些，嚴(yán)重影響熱水管道直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。盡快系統(tǒng)制定設(shè)計、制造、安裝、驗收標(biāo)準(zhǔn)的工作迫在眉睫。
　　結(jié)束語：在我國熱水管網(wǎng)的設(shè)計運行溫度一般小于150℃，基本上可以采用直埋無補償敷設(shè)。適合條件熱水管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用直埋無補償敷設(shè)技術(shù)，將程度減少泄漏損失。根據(jù)中國一汽集團公司供熱系統(tǒng)改造項目應(yīng)用直埋無補償敷設(shè)技術(shù)的成功經(jīng)驗，經(jīng)過設(shè)計、制造、安裝、運行、管理等方面的共同努力，使供熱系統(tǒng)降低10%的輸送損失、工程壽命達(dá)到30年以上是可能的，亦將使我國供熱系統(tǒng)整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。這是動能科技術(shù)人員的努力方向，倘若實現(xiàn)這一目標(biāo)，在全國范圍內(nèi)，其經(jīng)濟效益將十分巨大。這亦可以說是我國熱水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計、制造、安裝、運行、管理上的一次深刻變革，將具有十分積極的現(xiàn)實意義。