高密度聚乙烯聚氨酯直埋保溫管在線監測檢漏系統工作原理與技術探討

吳 近，紀藍鵬

（大連市熱電集團有限公司，遼寧 大連 116000）

關鍵字：聚氨酯保溫；在線監測檢漏；銅線；密封

高密度聚乙烯聚氨酯直埋保溫管有節能好、造價低、占地少、施工快捷方便等優點，近年來隨著我國城鎮化建設的不斷加快和供熱設施配套得以迅速發展。然而，在保障民生供熱的同時，供熱管道疲勞破壞、管道連接處破損、內部流體工作壓力超過承受范圍、保溫層進水和鋼管腐蝕、供熱管道泄漏等情況也時有發生。這些不僅影響到百姓用戶的正常供暖，也給供熱企業帶來了較大的經濟損失，造成了一定的水耗、熱耗、電耗，影響了社會效益、降低了經濟效益，是一種資源和能源的浪費。

為此，若能對管道運行情況實時監控、做好預判、提前采取措施，將極大有利于供熱系統的安全、穩定和經濟運行，可以避免突發性安全事故及重大損失。目前，市場上比較成熟的在線監控系統為“北歐系統”，距今已有50 多年的歷史。

1 在線監測工作原理

采用預安裝在保溫管道保溫層中的銅線作為泄漏監測的傳感器和線號傳輸線，通過監測設備對所連接的銅線與鋼管之間的絕緣電阻和泄漏電壓進行持續監測來發現管道保溫破損或密封不嚴的外泄漏點、鋼管泄漏的內泄漏點，達到監測檢漏的目的，見圖1。

圖1 在線監測工作原理示意圖

1）由監測設備、傳感銅線、定值電阻以及鋼管（或者另外一條作為地線使用的信號線）共同構成的一個回路。

2）管道施工安裝并通過檢測驗收后，存儲此時檢測數據的曲線，作為在線監測的基準參考線。

3）一旦保溫層發生進水潮濕，傳感銅線和鋼管之間會形成一個化學原電池，產生一個原電池電壓，稱之為泄漏電壓或電化電壓。同時測得絕緣電阻和泄漏電壓的值，形成泄漏時的趨勢曲線。

4）根據選定時段全部監測數據構成的趨勢曲線，通過與基準參考線對比，可以準確判斷管道是否發生了泄漏，嚴重程度如何，是否有惡化趨勢等。

5）通過對泄漏電壓和絕緣電阻波動值的分析，可以判斷泄漏的性質是外護管密封失效造成的地下水入侵還是鋼管受損造成的介質泄漏。

2 泄漏點定位工作原理

利用時域反射的工作原理，達到漏點的準確定位。即信號在某一傳輸路徑傳輸，當傳輸路徑中發生阻抗變化時，一部分信號會被反射，另一部分信號會繼續沿傳輸路徑傳輸；是通過測量反射波的電壓幅度，從而計算出阻抗的變化；同時，只要測量出反射點到信號輸出點的時間值，就可以計算出傳輸路徑中阻抗變化點的位置。

3 傳感線接入與檢測點

據了解，“北歐系統”以監測設備為核心將所監測的管網分為若干個分區，每一臺監測設備及其所連接的管道中的傳感線及附屬配件構成一個獨立的監測分區。一個管網的監測系統可能由一個或者若干個監測分區構成。

為了快速、準確找出故障位置，通常每隔500 m 在系統中設置一個檢測點。在管線布置較為復雜的地方，除檢測點外，還可以將某個特殊標志的建筑物或其他參考點標注在圖上，并標明位置，這樣將來管網某部位出現漏水或滲水，可以準確定位，及時搶修。

4 管道保溫層中傳感線的布置

高密度聚乙烯聚氨酯直埋保溫管（含管件）主要由：工作鋼管、聚氨酯保溫層、高密度聚乙烯外護管組成。需要在聚氨酯中預埋二根傳感信號線，其中一條為裸銅線，另外一條為鍍錫圓銅線，結合需要預埋備用線，對其要求是：

1）標稱直徑d=1.38 mm，截面積1.5mm2，并有一定拉伸強度和伸長率要求，具體各項指標執行標準滿足GB/T 3953-2009 《電工圓銅線》、GB/T 4910-2009《鍍錫圓銅線》。

2）裸銅線、鍍錫銅線分別為管道橫截面上時鐘11 點、1 點鐘位置，見圖2。

3）傳感線與工作鋼管的距離15～30 mm，見圖3。

4）銅線之間的距離至少為50 mm。

5）在外護管正上方即時鐘12 點位置統一噴涂白色箭頭或加貼管道標簽，以便于現場施工對接與安裝。

5 需要注意的問題

圖2 傳感線預埋位置示意圖

圖3 傳感線示意圖

1）密封性是監控系統能夠發揮正常的使用功能的關鍵因素之一，其中較為關鍵的是保溫接頭的強度和密封性質量。由于保溫接頭作業與監測系統接線及檢測施工作業是相互重疊的，有關方面也建議將二者合并到一個任務包能夠節省客觀的施工費用，降低工程總體造價。

2）外護管的焊接是保溫接頭作業過程中最重要的工藝過程，其焊接的質量與焊接溫度、焊接時間和焊接時所施加的壓力這三個因素密切相關。為此，補口聚乙烯外護管材料必須與保溫管及管件生產單位使用的聚乙烯原料熔體質量流動速率一致。

3）為避免雨季及地下水浸入保溫層，保溫管及保溫管件端頭須有防水端帽等可靠的密封防水措施。現場斷管后，管道、管件單位應及時對切割端進行密封防水處理。

4）施工安裝單位須做好管道、管件等材料的保護，配合現場補口單位，做好施工溝槽的預留，若施工空間存有積水則及時排出，確保積水不會對補口操作產生影響。