朝陽輸供水工程管線充水方案研究

趙博文

(遼寧西北供水有限責任公司，沈陽 11003)

1 工程概況

朝陽輸供水工程主要由85km隧洞和72km管線組成，承擔著向雙塔區燕都、龍城區中澇、北票市臺吉新城、朝陽縣二十家子4座地方配套凈水廠供水任務，年供水量1.63億m3。工程水源為白石水庫，經隧洞輸送至朝陽地下泵站，經泵站加壓后，通過輸水管線分別輸送至朝陽市、朝陽縣及北票市。

中澇供水支線經水泵加壓后由一根長約33km，直徑DN1200的球墨鑄鐵管送至下游凈水廠；燕都供水支線經水泵加壓后由一根長約10.7km，直徑DN1400的球墨鑄鐵管送至下游凈水廠；北票供水支線經水泵加壓后由一根長約17.2km，直徑DN1000的球墨鑄鐵管送至高位水池，高位水池控制點高程為262m，經過高位水池后，由一根長約10.7km，直徑DN900的球墨鑄鐵管通過自流供水至北票凈水廠。

2 充水目的及條件

本次充水工作是為后續管線運行做準備，《城鎮供水長距離輸水管(渠)道工程技術規程》CECS193規定： ①壓力輸水管道在運行前，應進行充水和試運行。對于復雜和大型壓力輸水工程，應編寫充水啟動操作規程，指導充水啟動操作。②初次充水及運行時管道檢修放空后重新充水，均應關閉末端閥門，控制充水流速，緩慢充水，直到全線排氣閥終止排氣，末端充滿水為止。

泵站及管線應具備的條件：管線及其附屬設備全部完成清理工作，并檢查合格；泵站內設備安裝調試完成；檢修閥門安裝調試合格；排水閥門井偏心半球閥安裝調試合格；空氣閥井內的閘閥、蝶閥安裝調試合格；流量計、壓力表精度校準工作完成；線路末端管道預留接口用封頭封堵，并采取加固措施[1]。

3 充水原則

充水操作原則：首先保證安全可靠，其次是盡可能縮短充水工期，節省費用。中澇、燕都、北票三條管線可同時充水。充水過程中，分段對管道進行沖洗。中澇支線以檢修閥井ZJX-1為界進行分為2段，先通過排水閥井ZPS-1對檢修井上游段進行沖洗，再通過排水閥井ZPS-10對檢修井下游段進行沖洗；北票支線分為3段，先通過排水閥井BPS-2對檢修井BJX-1上游段進行沖洗，再通過排水閥井BPS-4對檢修井-B14+210段進行沖洗，最后通過排水閥井BPS-7對全線進行沖洗。

4 充水水源及流量

輸水管線位于輸水隧洞下游，管線充水時從上游隧洞取水，經朝陽地下泵站水泵加壓后向下游充水。管線段根據《城鎮供水長距離輸水管(渠)道工程技術規程》規定壓力輸水管道充水時，宜控制充水流速不超過0.3-0.5m/s，最大不超過1m/s。本工程管道充水速度按0.3m/s執行，則中澇支線管道充水流量為0.34 m3/s；燕都支線管道充水流量為0.46 m3/s；北票支線管道充水流量為0.24 m3/s。

5 充水前的準備工作

5.1 成立組織機構

為充水順利有序實施，應成立專門的指揮機構，負責協調、處理充水過程中的人員配置、試驗進程、事故應急處理等。指揮機構由工程建設單位和監理單位組織，各安裝施工單位、設計單位參加。主要操作實施單位為各安裝施工單位，各施工單位負責其施工范圍內的所有管道、設備、水工建筑物的監視及安全隱患巡視排查。各施工單位應根據本充水方案說明，制定詳細的充水操作規程和實施組織方案。各單位應詳細列報負責人和操作監視人員職責和工作范圍。充水試驗工作24h不間斷進行，相關各方及個人應做好倒班及交班等相關工作。組織充水試驗參加人員進行專業培訓，使各崗位人員能夠勝任本職工作，熟悉設備和設施的各種性能，熟悉現場設備的安裝部位、系統構成及操作程序，熟練掌握設備操作、事故處理操作及其他相關工作。

5.2 充水前設備檢查

充水前需檢查管線檢修閥門、旁通閥、固定式消能器、空氣閥、空氣閥檢修閘閥、排水球閥、壓力表、壓力傳感器、流量計、水泵(包括充、排水水泵)等與管道的連接情況，保證連接緊固，無螺絲松動、密封不嚴等情況。閥門需進行開關測試，閥門的啟閉時間應滿足要求。檢查閥板的密封情況，保證密封的嚴密性。檢查檢修蝶閥液壓系統(包括油泵、液壓站、電控柜等)工作情況。所有壓力表、壓力傳感器、流量計等應進行校準，保證其能正常工作，準確示值。充水泵站應進行預充水，保證水泵、柴油發電機及相關設備能夠正常工作。保證主線檢修閥、旁通閥、排水閥在充水之前為關閉狀態。保證空氣閥檢修閘閥在充水之前為開啟狀態。

6 充水方案

在進行管道充水前，朝陽泵站上游有壓隧洞已完成第二階段充水，隧洞內水位已達73m，使用隧洞水源進行管道充水，為避免隧洞中過多雜質進入管道，在對管線充水前可啟動北票和燕都支線水泵對隧洞進行一定時間排水，將隧洞內水通過朝陽地下泵站北票支線出口壓力鋼管排至大凌河，觀察排出水的渾濁度，至排出水較清時可進行下游管道充水。初步計劃當上游隧洞內水位達73m后，啟動朝陽地下泵站水泵依次對北票、中澇、燕都支線管線充水。

充水過程中應先對管道進行分段沖洗，隧洞內水經泵站內水泵加壓后進入管線，再從管道沿線排水井處排出，以完成對管線的沖洗，觀察排水井排出水渾濁度，當排出水較清時，關閉排水閥，即可進行下一段管道沖洗。中澇支線以檢修閥井ZJX-1為界分為2段，先通過排水閥井ZPS-1對檢修井ZJX-1上游段進行沖洗，再打開ZJX-1檢修閥門通過排水閥井ZPS-10對檢修井下游段進行沖洗；北票支線分為3段進行沖洗，關閉BJX-1檢修閥門，先通過排水閥井BPS-2對檢修井上游段進行沖洗，再打開BJX-1檢修閥門通過排水閥井BPS-4對樁號B14+210上游段進行沖洗，最后通過排水閥井BPS-7對全線進行沖洗；燕都支線樁號Y0+910上游段可通過排水閥井YPS-1進行沖洗，下游段無排水井，只能通過末端凈水廠進行排水。

6.1 北票支線充水過程

上游隧洞水位約為73m左右時，可開始進行管線充水。通過變頻器啟動水泵，從低頻率逐漸調速至頻率32Hz左右，觀察水泵出口壓力表和壓力變送器讀數，當泵后壓力達到0.78MPa(泵前水位73m，BJX-1處管道高程約為151m)以上，壓力穩定后，自動開啟出口液控蝶閥，逐漸增加水泵頻率至33.5Hz左右，水泵流量達1400m3/h，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應逐漸變小，壓力應逐漸變大。當流量變為0時，表示第一段管道充滿水，此時打開BPS-2排水井內排水閥，調整水泵頻率(35.5Hz)，至水泵流量達1800 m3/h，以此流量對管線進行沖洗。

觀察排水井BPS-2處排出水渾濁度，當排出水較清時，降低水泵頻率至0流量，關閉排水閥，打開BJX-1檢修閥井(樁號2+485)處檢修閥門，進行下一段管道沖水。調整水泵頻率至水泵流量達1400m3/h，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應逐漸變小，壓力應逐漸變大。當流量變為0時，表示第二段管道充滿水，此時打開BPS-4排水井內排水閥，調整水泵頻率至水泵流量達1800m3/h，以此流量對管線進行沖洗。

同樣觀察排水井BPS-4處排出水渾濁度，當排出水較清時，降低水泵頻率至0流量，關閉排水閥，調整水泵頻率至達到充水流量，進行下一段管道充水，至北票支線全線充滿后，開啟BPS-7排水井內排水閥，調整水泵頻率至水泵流量達1200m3/h，以此流量對管線進行沖洗。當排出水較清時，降低水泵頻率至0流量，關閉排水閥，至此北票支線全部充水完成，浸泡觀察24h，同時在此期間可進行管道沿線閥門的帶水啟閉動作試驗，檢驗閥門動作性能。

6.2 中澇支線充水過程

同北票支線充水過程相同，啟動中澇支線一臺水泵進行管線充水，啟泵前檢查沿線各閥門、流量計、壓力表和壓力變送器狀態。通過變頻器啟動水泵，從低頻率逐漸調速至所需啟泵頻率，壓力穩定后，自動開啟出口液控蝶閥，逐漸增加水泵頻率至水泵流量達所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應逐漸變小，壓力應逐漸變大。當流量變為0時，表示第一段管道充滿水，此時打開ZPS-1(樁號GZ0+293)排水井內排水閥，調整水泵頻率至水泵流量達所需沖洗流量，以此流量對管線進行沖洗。

觀察排水井ZPS-1處排出水渾濁度，當排出水較清時，降低水泵頻率至0流量，關閉排水閥，打開ZJX-1檢修閥井(樁號Z5+390)處檢修閥門，進行下一段管道沖水。調整水泵頻率至水泵流量達所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，當流量變為0時，表示第二段管道充滿水，此時打開ZPS-10排水井內排水閥，調整水泵頻率至水泵流量達所需沖洗流量，以此流量對管線進行沖洗。當排出水較清時，降低水泵頻率至0流量，關閉排水閥，至此中澇支線全部充水完成，浸泡觀察24h，同時在此期間可進行管道沿線閥門的帶水啟閉動作試驗，檢驗閥門動作性能。

6.3 燕都支線充水過程

同北票支線充水過程相同，啟動燕都支線一臺水泵進行管線充水，啟泵前檢查沿線各閥門、流量計、壓力表和壓力變送器狀態。通過變頻器啟動水泵，從低頻率逐漸調速至所需啟泵頻率，壓力穩定后，自動開啟出口液控蝶閥，逐漸增加水泵頻率至水泵流量達所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應逐漸變小，壓力應逐漸變大。當流量變為0時，表示第一段管道充滿水，此時打開YPS-1(樁號Y0+702)排水井內排水閥，調整水泵頻率至水泵流量達所需沖洗流量，以此流量對管線進行沖洗。觀察排水井YPS-1處排出水渾濁度，當排出水較清時，降低水泵頻率至0流量，關閉排水閥，則燕都支線第一段管道充水完成。

由于燕都支線YPS-1下游段無排水井，只能通過末端凈水廠進行排水。當靜水長具備條件后，調整水泵頻率至所需充水流量，觀察水泵出口流量、壓力變化，流量應逐漸變小，壓力應逐漸變大。當流量變為0時，表示燕都支線管道全部充滿水，此時打開末端出水閥，調整水泵頻率至水泵流量達所需沖洗流量，以對管線進行沖洗。觀察排出水渾濁度，當排出水較清時，降低水泵頻率至0流量，關閉排水閥，則燕都支線管道全部充水完成。浸泡觀察24h，同時在此期間可進行管道沿線閥門的帶水啟閉動作試驗，檢驗閥門動作性能。

7 檢查及處理

7.1 充水過程中設備檢查

在充水過程中應對沿線各設備進行檢查：檢查各類閥門及閥門與管道連接處是否存在滲漏情況；檢查各壓力表、壓力傳感器、流量計是否正常顯示壓力及流量數值，并做好記錄，通過壓力和流量數據，判斷管道滲漏情況；利用管線壓力表顯示數值，校準壓力傳感器。

由于管道壓力<2m水頭時空氣閥會漏水，管道全線空氣閥井數量較多，如果每個閥井都派人看守需要人員較多，因此可根據充水時間，按照充水時閥門工作的先后順序進行值守。充水期間，充水段范圍內的所有檢修閥井、排水閥井、空氣閥井按照充水時間順序設置固定點監視人員。充水段上游所有開啟的檢修蝶閥須有操作人員在場固定監視。

7.2 事故或缺陷處理

發生管線、設備較大漏水等事故，應關閉充水閥門，并立即上報。組織檢查，查明漏水原因，帶壓維修存在安全隱患的，應排出管道內的水，滿足維修安全條件下，對管道或設備進行維修。維修后，應經監理檢查合格，才能繼續充水。在充水期間，發現管道及附屬設備的一些不影響充水的缺陷，在保障安全的條件下，可以不停止充水作業而進行維修。所有事故或缺陷處理，均應有詳細記錄和事故處理報告。在報告中，應明確事故或缺陷原因、處理方案、處理結果及檢測。