淺析直埋蒸汽管道的設(shè)計
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蒸汽管道工程建設(shè)期間，直埋敷設(shè)方式較為常用。直埋蒸汽管道建設(shè)方式的施工具有簡便、高效的特點，敷設(shè)施工質(zhì)量強化效果更加良好。在直埋蒸汽管道建設(shè)期間，補償器結(jié)構(gòu)安裝是較為重要的環(huán)節(jié)，補償器安裝方式設(shè)計的合理性，對直埋蒸汽管道整體結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量提升有重要影響作用。若是補償器安裝方式存在問題，后續(xù)直埋蒸汽管道運行及維護管理難度會增加，出現(xiàn)不良問題的概率也會增加。
1蒸汽管道直埋敷設(shè)安裝的主要特征
蒸汽管道在上個世紀(jì)中還處于摸索應(yīng)用實踐階段，經(jīng)過多年的優(yōu)化改良，如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中。蒸汽管道直埋敷設(shè)方式的應(yīng)用，在性能與效益方面均優(yōu)于傳統(tǒng)管道敷設(shè)方式，再加上2005年我國就城鎮(zhèn)供熱直埋蒸汽管道敷設(shè)也推出其技術(shù)應(yīng)用的規(guī)程文件，為供熱管道安裝管理活動開展的規(guī)范性提升，提供了重要的動力。蒸汽管道直埋敷設(shè)方式的工程造價較低，還具有節(jié)約能源的功能，運行期間產(chǎn)生的熱損失率較低。并且施工效率較高，可以進行提前預(yù)制，建設(shè)完成后工程運行對于城市環(huán)境改善和城市美化都有顯著助益，后期工程維護管理簡單，若是建設(shè)區(qū)域途徑農(nóng)田，不會對農(nóng)田造成任何的不良影響。而蒸汽管道直埋敷設(shè)安裝工程當(dāng)中，包含多樣化的結(jié)構(gòu)設(shè)備，補償器安裝就是非常重要的環(huán)節(jié)，補償器是蒸汽管道運行熱力效應(yīng)消除的功能設(shè)備，對管道運行可靠性有重要的保護作用。
2直埋蒸汽管道補償器安裝方式設(shè)計分析
直埋蒸汽管道敷設(shè)方式設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式分為多種，包括鋼套鋼、塑套鋼、玻璃鋼外護管以及水泥套管等，本文就鋼套鋼結(jié)構(gòu)為例，對直埋蒸汽管道補償器安裝方式設(shè)計展開分析。鋼套鋼結(jié)構(gòu)是指蒸汽管道的工作管與外護管都采用鋼管結(jié)構(gòu)，利用工作管和外護管座位固定節(jié)，然后對外護管表面進行防護處理之后，直接進行直埋敷設(shè)。在這種結(jié)構(gòu)安裝方式施工期間，工作管道對溫度變化的敏感度較強，在溫度變化的情況下，存在熱脹冷縮的問題。在實際直埋管道補償器安裝的過程中需要綜合考慮管道熱力的問題，管道因熱力產(chǎn)生的影響效果需要補償器進行消化，以保證蒸汽管道運行穩(wěn)定性和可靠性。蒸汽管道的熱伸長量需要根據(jù)兩固定節(jié)間的直管段計算長度、管道的膨脹系數(shù)、管內(nèi)介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度差等參數(shù)進行計算。并且當(dāng)兩固定節(jié)間的直管段計算長度保持固定的狀態(tài)下，管道熱伸長量就會隨著管內(nèi)介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度差值的增長而變大。這就是補償器安裝必要性的體現(xiàn)，在直埋蒸汽管道敷設(shè)當(dāng)中應(yīng)用的補償器種類主要有波紋補償器和自然補償。球形補償器和套筒補償器因其密封（滑動）面的局限性對蒸汽管道直埋敷設(shè)不適應(yīng)。波紋補償器結(jié)構(gòu)安裝設(shè)計，通常是在補償器外護管，待補償器完全封閉之后進行直埋敷設(shè)安裝。這種方式施工環(huán)節(jié)簡單，效率高，可實現(xiàn)預(yù)制后安裝。但這種方式也有缺陷，當(dāng)補償器出現(xiàn)故障時，維修的難度較大。而且波紋補償器的設(shè)計安裝具有特殊性，補償器設(shè)備損壞的概率較大，如果波紋補償器存在潛在的缺陷，在短時間內(nèi)不會出現(xiàn)明顯的征兆，但是蒸汽管道長期運行下，補償器長期伸縮，設(shè)備損壞、泄露等問題就極易發(fā)生。由于在安裝之前很難及時的發(fā)現(xiàn)，在封閉安裝之后，想要維修處理故障就會非常困難。因而波紋補償器安裝設(shè)計應(yīng)用與傳統(tǒng)模式有很大的不同，單純保證蒸汽管道系統(tǒng)管材與設(shè)計合理、工程建設(shè)規(guī)范，并不能完全避免補償器維修。經(jīng)過多年直埋蒸汽管道工程運行的實踐經(jīng)驗分析，在工程運行一段時間之后，若是出現(xiàn)排潮管冒汽的現(xiàn)象，就說明補償器出現(xiàn)泄露問題。而城鎮(zhèn)蒸汽管線分布在各個區(qū)域，若出現(xiàn)故障的管線在城鎮(zhèn)的主干道區(qū)域，通常由于建設(shè)環(huán)境限制的緣故，封閉補償裝置處不會設(shè)置排潮管，這種情況下補償器故障檢查的難度會進一步增加。實際檢修期間，需要挖掘故障上方土體，確定安裝位置，然后超出補償器保護外殼，解體，之后再進行試漏、處理、無損檢測，合格后恢復(fù)，費時費工。況且一旦補償器泄露，勢必導(dǎo)致外護管溫度升高，這時外護管也要產(chǎn)生膨脹，當(dāng)外管溫度升至100℃以上時，對焊接縫的薄弱部位將造成很大威脅，特別對變徑部位的焊縫，在超過鋼材的屈服極限時將會產(chǎn)生嚴(yán)重變形或開裂而造成運行環(huán)境惡化。對于上述這種情況，可以將直埋管道補償器外護結(jié)構(gòu)從封閉式轉(zhuǎn)換成開放式，開放式能夠改善上述存在的問題。開放式結(jié)構(gòu)適應(yīng)于地表水較深的地段，當(dāng)?shù)乇硭^淺時，由于外護管與檢查井井壁密封防水要求比較苛刻，一旦反水不利就會造成井內(nèi)積水進入保溫層導(dǎo)致后患。直埋蒸汽管道補償器外護開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用，能夠降低后續(xù)設(shè)備檢查、故障處理難度，城鎮(zhèn)蒸汽管道封閉補償裝置及時不設(shè)置排潮管也能夠順利開展檢查。并且通過建設(shè)積水井，能讓少量積水自滲，補償裝置安裝也不需要利用鋼管封閉，疏水效果良好，內(nèi)外管的穩(wěn)固性加強，位移問題基本不會出現(xiàn)。但是此結(jié)構(gòu)安裝造價較高，在實際應(yīng)用期間要求固定支架要符合管道規(guī)格和軸向推力設(shè)計需求，檢查井結(jié)構(gòu)中要預(yù)留充足的檢修空間。
綜上所述，直埋蒸汽管道敷設(shè)方式在城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用廣泛，并且直埋敷設(shè)方式應(yīng)用的工程造價較低，施工周期較短。而直埋蒸汽管道補償器安裝方式的優(yōu)化設(shè)計，對于整體蒸汽管道工程運行質(zhì)量提升以及工程維護檢修簡便度提升有重要作用。在實際補償器安裝方式設(shè)計期間需要結(jié)合實際情況和要求，對設(shè)計策略進行有效強化。
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作者:張富強 單位:秦皇島北方管業(yè)有限公司