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熱力管道隱患排查及管道完整性檢測解決方案
2019-05-13 11:39:25    瀏覽次數:
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        一、前言

        隨著中國城鎮化的不斷加速,熱力管網的輻射面積越來越大,管網長度不斷增加,同時城鎮居民生活品質不斷提升,對供熱行業的服務水平要求也是越來越高,另一方面,供熱行業的現有管理手段和技術方法已不能滿足高效節能供熱的現實要求,尤其體現在輸配管線的安全運行方面,由于熱力管道的泄漏,造成路面塌陷和人員傷亡的事故不斷發生,結合以上情況及我們長時間在熱力管道漏水檢測及管道完整性檢測方面的實踐經驗,我們提出了完整的熱力管道隱患排查及管道完整性檢測解決方案,本文就方案的重點技術手段進行簡要解釋。
本文的管道完整性檢測集中在腐蝕控制部分,不是廣義的管道完整性管理體系
 

        二、熱力管道檢測行業現狀

        1、社會認知現狀
        現在社會普遍對供熱行業和企業的關注度不夠,重視程度也不夠,有兩點重要原因:
        其一:供熱的區域性,我國主要的供熱區域集中在黃河以北,黃河以南基本以零散的小區域供熱為主,供熱沒有形成全社會的統一認知;
        其二:供熱的季節性,北方的供熱季,一般在120天到170天左右,往往在供熱季開始,普遍比較重視,供熱季結束,就沒有很強的外部關注。 
        2、行業現狀
        在供熱系統建設、運營、管理(維護)整個環節中,對輸配環節的檢測、監測、評價缺乏統一的標準和規范,缺乏系統化的檢測評價方案,各個供熱單位基本處于“各自為戰”的狀態。 
        3、國標規范現狀
        現行的有關的供熱行業的國標及規范基本也是集中在建設和運營方面,對管理維護方面基本處于空白階段。 
        4、現狀和社會發展要求不匹配
        環境?;ず桶踩墻旯儀苛φ咝緣枷蚯康韉鬧氐?,對供熱行業提出了更高的要求,現有的管理和維護水平以及管網的實際狀況已不能匹配社會發展的新的要求。
 

        三、熱力管道隱患排查

        我們認為現在熱力管道存在的主要安全隱患是管道外保溫層的缺陷點引起的管網腐蝕漏水以及管網漏水形成的道路空洞,下面就這兩個方面的解決辦法簡要介紹: 
        1、熱力管道外保溫層缺陷檢測
        外保溫層作用
        熱力管道外保溫層是?;と攘κ澠涔艿賴鬧匾峁共糠?,猶如人之衣服,保溫層主要為管道提供3種?;すδ埽?br />         ①保溫:保證管道熱能不散失;
        ②絕緣:與周圍的腐蝕環境隔絕,?;す艿啦皇芨?;
        ③抵抗一定的機械壓力:管道的夾克層及發泡結構可以抵抗一定機械壓力,?;す艿賴摯掛歡ǖ幕靨釧鶘思奧訪娉兩笛沽?。 
         外保溫層缺陷危害
        與之對應,一旦外保溫層有缺陷,首先就局部失去絕緣能力,由于管網承載的是高溫高壓的熱水,管體會加速腐蝕,最終形成漏水或者是爆管,嚴重影響管網運行安全。 
        外保溫層缺陷檢測方法及原理
        我們一般使用人體電容法檢測定位外保溫層缺陷,并且根據缺陷點的電位差將缺陷點進行分級,方便熱力企業科學的制定維修方案,消除安全隱患。 
        經過長年的實踐經驗,我們可以將定位精度提高至1.0m以內,取得了熱力單位的一致認可。 
        基本技術原理:Pearson法,又稱人體大地電容法。Pearson法檢測防腐層缺陷的原理示意圖如下。
        該方法用人體作為接收機的感應及傳導元件,測量時人體作為信號回路的一部分。 
        通過發射機向管道施加一個交變電流信號,該電流信號沿管道傳播,當管道的防腐層存在缺陷時,就會在破損點的周圍形成一個交變電場,該電場有一個中心點。檢測時,兩名檢測人員始終保持相同的距離,當其中一人走在防腐層缺陷對應的地面位置時,二人所處地面的電場梯度最大,由此可判定防腐層缺陷的中心點。

        2、熱力管道周圍地質空洞檢測
        地質空洞危害
        由于熱力管道的泄漏,尤其是高溫高壓的熱水沖刷,極易在管道周圍形成地質空洞,一旦泄漏點長時間沒有發現和形成有效的水流流失點,會將周圍土壤沖刷形成巨大的地質空洞,極易發生嚴重的道路塌陷事故,造成人員傷亡事故和惡劣的社會影響,這類事故時常見諸媒體和報端。 
        地質空洞檢測方法和原理
        主要使用地質雷達道路探傷的技術手段,實現熱力管道周圍地質空洞檢測,避免道路塌陷等嚴重的事故。 
        探地雷達具有現場實施方便、抗外部環境干擾、作業快速便捷、探測效率高,分辨率高、實施成本低廉等優勢,成為當前我們檢測熱力管道周圍塌陷隱患普查探測的首選技術手段和唯一現實可行的方法。公司在地質空洞塌陷病害檢測上采取綜合方法,將重點路段雷達探測與管道結構性缺陷檢測相結合,取得了比較好的效果。
 

        四、熱力管道完整性檢測構成和方法

        熱力管道完整性檢測大體分為三個部分:
        1、管道外保溫層檢測
        ①外保層缺陷點檢測:前文已詳細闡述,不再重復。
        ②外保層絕緣性檢測:我們主要使用PCM測量(管道電流衰減率)法,測定管道的絕緣性,并且根據測量數據計算電流衰減曲線及絕緣電阻率對各段管道進行絕緣性評級,方便甲方單位掌握管道的實際絕緣性能,科學的制定維修和更換方案。
        基本技術原理:
        PCM (Pipeline Cuurent Mapper)儀器由兩部分組成:一部分是發射機,可同時向管道施加多個頻率的電流信號;另一部分是接收機,可接收發射機所發射的不同頻率的電流信號,追蹤探測施加的電流信號強度并可存儲檢測數據。
        根據測量數據計算電流衰減曲線及絕緣電阻率對各段管道進行絕緣性評級,詳細計算公式不再贅述。
 
        2、管體檢測
        管體檢測主要內容是管體腐蝕余度檢測,和接口超聲波探傷。
        ①管體腐蝕余度檢測
        管體腐蝕余度檢測主要是用來檢測管體的腐蝕程度,以及腐蝕最小余度的檢測和計算,并結合管道的初始壁厚 和設計壓力等數據,計算管道的剩余使用年限,方便甲方明確管道的實際狀況,并科學的制定后續工作方案。 
        A開挖現場勘檢
        詳細描述防腐層破損狀況,金屬腐蝕的部位、腐蝕產物的分布(均勻、非均勻)、厚度、顏色、結構(分層壯、多孔或粉狀)、緊實度(松散、緊實、堅硬)、并對現場腐蝕狀況進行拍照。 
        B判斷腐蝕類型
        清除腐蝕產物后,探察并記錄腐蝕面狀況,判定腐蝕類型。按主要腐蝕傾向判定。 
        C腐蝕深度測量
        探針法:使用帶尾針的游標卡尺(精度0.1mm)或專用探針測量
        先清除被測金屬表面異物,暴露金屬管體,用探針(或游標卡尺、千分表的尾針)探測腐蝕坑底部,測量坑邊緣到坑最深底部深度。如果坑邊緣為未腐蝕區,則壁厚損失等于坑深測量值;如果坑邊緣腐蝕,則壁厚腐蝕損失等于坑深測量值與坑邊緣腐蝕深度之和。 
        D管道剩余壁厚測量
        使用超聲波測量儀測量管道的剩余壁厚。 
        ②接口超聲波探傷
        超聲波探傷儀是一種便攜式工業無損探傷儀器,它能夠快速、便捷、無損傷、精確地進行工件內部多種缺陷(裂紋、疏松、氣孔、夾雜等)的檢測、定位、評估和診斷。既可以用于實驗室,也可以用于工程現場。 
        超聲波探傷儀其中多普勒效應法是利用超聲在遇到運動的物體時發生的多普勒頻移效應來得出該物體的運動方向和速度等特性;超聲波探傷儀這里主要介紹的是目前應用最多的通過反射法來獲取物體內部特性信息的方法。反射法是基于超聲在通過不同聲阻抗組織界面時會發生較強反射的原理工作的,正如我們所知道,聲波在從一種介質傳播到另外一種介質的時候在兩者之間的界面處會發生反射,而且介質之間的差別越大反射就會越大,所以我們可以對一個物體發射出穿透力強、能夠直線傳播的超聲波,超聲波探傷儀然后對反射回來的超聲波進行接收并根據這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對比差別程度等信息(其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測表面的距離,幅度則可以反映出介質的大小、對比差別程度等特性),超聲波探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。 
        3、腐蝕環境檢測
        管道周圍腐蝕環境檢測主要使用土壤電阻率判定土壤腐蝕性。具體評價指標不再贅述。 
        4、干擾評價
        管道周圍干擾評價主要有2個方面:
        ①直流干擾評價
        ②交流干擾評價
        具體評價指標不再贅述。 
        5、管道整體評價
        通過上述的從環境到干擾,從外保溫層到管體的各個檢測情況,對管道整體進行評價,以便掌握管道的真實狀況,為以后的管理提供第一手準確的管道狀況資料,為科學管理、科學規劃提供數據基礎。 

        五、熱力管道漏水常規檢測方法及原理

        及時發現管網泄漏點并進行維修,可以有效的縮短整個漏點的發現和響應時間,降低管網高熱能水的累計漏水量,消除或者降低次生災害的發生和損失。 
        1、熱成像技術檢測
        基于熱力管網承載的是高熱能水的特性,我公司率先在檢測中引進紅外成像法檢測熱力管網漏水的技術,取得了很好的實踐成果,適合大面積的熱源普查,提高巡檢排查的效率和效果。 
        ①基本技術原理:
        紅外熱像儀是一種成像測溫裝置,是利用目標與周圍環境之間由于溫度與發射率的差異所產生的熱對比度不同,而把紅外輻射能量密度分布圖顯示出來,成為“熱像”。
        由于人的視覺對紅外光不敏感,所以熱像儀必須具有把紅外光轉變為可見光的功能,將紅外圖像變為可見圖像。 
        在紅外熱像儀中,紅外圖像轉換成可見光圖像分兩步進行。第一步是利用對紅外輻射敏感的紅外探測器把紅外輻射變為電信號,該信號的大小可以反映出紅外輻射的強弱;
        第二步是通過電視顯像系統將反映目標紅外輻射分布的電子視頻信號在電視熒光屏上顯示出來,實現從電到光的轉換,最后得到反映目標映像的可見圖像。 
        ②現場實踐效果圖:

 
        某個現場檢測前后效果比對:
        2、常規聲波檢測手段
        現在我們常規的漏水檢測手段基本都是基于聲波法。
        ①閥栓聽音法
        在管道上檢測可使用聽音棒或者數字漏水聽音設備聽取管網及管網設施上的漏水聲波,根據聲音的強弱來判斷漏點的大體位置,聽音點距漏點越近,聽到的聲音越強。
 
        ②路面聽音法
        在地面上用聽漏儀來檢測漏水聲:它一般是在用聽漏棒已經予確定漏水的那段管道所在的地面上,以掃雷方式根據與①類似的原理來確定漏點。
 
        ③相關法
        這是一種在使用加速度傳感器探后直接測定并記錄管道上漏水聲波,并根據時間差精確測定的確定漏點位置的方法,它依據的是代數中的解線性方程組的原理,但其中時差τ是靠物理手段測出的。
他可以準確的定位管道的漏水點,尤其是熱力管網,在路面聽音沒有效果的時候,他可以說是唯一的技術手段。

        六、熱力管道數字漏水探測方法及原理

        1、漏水數字探測技術構成圖
 
 

        ①漏水數字探測由探測平臺、核心普查探測技術及輔助普查探測技術、異常解釋及確認技術四部分構成。
        ②探測平臺的優先順序為:水力模型、管網信息系統或管線草圖。探測平臺的好壞將影響探測的結果。
        ③核心普查探測技術:包括路面數字探測、相關普查探測、水中相關普查探測。
        ④輔助普查探測技術:包括壓力測量、流量測量、環境調查、閥栓聽音探測、閥栓數字探測。在探測工程中可以根據情況選擇使用。
        ⑤異常解釋及確認技術:包括相關探測、地面聽音、鉆孔聽音、管線探測、環境調查等技術。
 
2、漏水數字探測工作流程圖  
 
        3、漏水數字探測工作優勢
        ①探測工程程序化,過程和結果易于規范和控制;
        ②高靈敏度、高分辨率、抗干擾能力強;探測效果提高一倍以上;
        ③提高了探測的工程效率和質量;
        ④建立漏水數據檔案,保證了漏水探測工作的持續改進;
        ⑤探測結果客觀,能夠對管網漏水狀況進行評價。                 忻盛沛

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