徐乐云，李洪斌
(河北省邯郸市规划设计院，河北邯郸 056000)
摘要：文中通过对管道泄漏监测系统及其施工和检测方法的研究，结合直埋热水管道的施工过程检验，提出了利用管道泄漏监测系统在工程施工过程中的测试结果发现直埋热水管道外护管及补口的密封性缺陷的方法，进而提出利用泄漏监测系统对直埋热水管道工程实施质量控制，有助于提高热水管网工程建设质量。
关键词：泄漏监测；直埋热水管网；质量控制；外护管；补口；密封
资料显示，截至2011年底，我国北方地区的供热总面积达到了47.38亿m3，集中供热管线总长度超过了13万km，多数为直埋敷设的管线[1]。供热管道的使用寿命平均只有15～20年，二次网管道的寿命甚至更短。
为了解决管道泄漏定位问题，制定了相应的标准和规范，要求供热热水管道配置泄漏监测系统。这些标准和规范有：EN14419:2009 District heating pipes-Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks-Surveillance system;CJJ/T 81-2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》;CJJ28-2004 《城镇供热管网工程施工及验收规范》等。
管道泄漏监测系统在我国直埋热水管道工程建设中使用的案例很少。直埋供热管道平均每10 m就有一个保温补口，外护管严密性不足导致地下水渗入腐蚀工作钢管，最终导致泄漏事故。
通过详细研究管道泄漏监测系统的产品、工程和测试资料[2]，可以利用泄漏监测系统实施直埋热水管道工程质量控制。
管道泄漏监测系统通过数据采集设备与埋设在直埋热水管道保温层中的报警线连接，实时检测和采集保温层潮湿特征数据，并将数据上传到数据处理系统，通过人机界面与操作者进行交互，实现泄漏报警和故障点定位。
管道泄漏监测系统主要用于集中供热和集中供冷管道系统泄漏监测[2]。目前国内管道泄漏监测系统技术和设备主要来自欧洲，有瑞典Pipeguard Monitoring System AB公司的PGMS系统，丹麦EPC公司的EMS系统以及德国的Brandas系统。PGMS系统和EMS系统均采用铜线作为报警线，Brandas系统采用带有保护层的镍铬合金线作为报警线。以铜线作为报警线的泄漏监测系统因造价低、可靠性高而得到广泛应用。图1为管道泄漏监测系统的基本构成[2]。图1中，监测系统元件指安装了报警线的预制保温管道和管件等。中央监测单元与监测系统单元的报警线按照设计接线方式构成监测系统回路，进行保温层潮湿参数测量、数据采集及传输[2]。服务器从中央监测单元接收数据，进行数据分析、整理和存储，并提供网络访问功能。用户数据管理系统是对服务器提供数据进行访问的软件或网页，用户通过数据管理系统了解管道泄漏参数，进行报警界限设定，查看报警历史记录，进行报警确认，查看数据历史趋势，输入中央监测单元的相关信息等。结合GIS或其他软件，配合具有泄漏位置定位功能的中央监测单元，还可以实时显示管网图、接口位置、故障位置等信息[2]。
图1 管道泄漏监测系统组成
根据EN14419标准要求，管道泄漏监测系统的安装及测试过程伴随着管道安装过程。结合这些针对保温层潮湿情况的测试数据，可实现直埋热水管道密封性和管道补口质量控制。
监测系统元件在安装前应进行绝缘电阻值测试，确保保温层干燥，报警线与工作钢管间的绝缘电阻符合要求。利用报警元件测试数据可识别报警元件保温层是否潮湿及报警线是否符合要求，实现预制保温管道/管件保温层质量控制。
泄漏监测系统施工过程中，需要对每个接口的报警线进行绝缘电阻和通断测试，测试对象会覆盖与被测接口连接的所有归属本监测系统回路的已安装管道。利用监测系统施工中对接口报警线的反复测试结果，可发现测试范围内保温补口由于严密性不足导致保温补口保温层潮湿的缺陷，及时整改，将隐患排除在施工阶段，实现管道施工质量控制目的。
施工中会遭遇降雨天气，按照监测系统的施工要求，雨后将对已安装的管道进行报警线参数确认测试[2]，利用降雨后管沟的潮湿条件及时发现密封性不良的保温补口和施工中管道外护层由于其他因素导致的受损点，及时排除隐患。测试结果可作为管道施工质量控制的依据。
按照相关规范，管道的基础回填应采用砂土回填并超过管顶标高200 mm左右。基础回填的回填砂需要夯实，夯实可以采用机械夯实或水撼砂夯实方法[1]。利用水撼砂夯实方法实施夯实作业时，外护层破损点或者保温补口严密性不合格，会导致局部保温层潮湿。可以通过对回填区域管道报警线的测试发现问题。整改修复后，可局部再次漫水，采用监测系统施工测试方法检验修复点质量。实际操作中，水撼砂操作过程与密封不良点保温层潮湿之间可能存在时间差。水撼砂之后立即进行测量不一定能够发现所有不合格点。应设定间隔性的重复检测来确认回填段的外护及保温接口严密性[2]。
素土回填或者原土回填过程一般采用机具回填，存在由于操作不慎或者回填土中尖利物体造成管道外护层局部破损的问题。在未配置监测系统的管线中，质量控制人员无法发现这些破损点。配置了泄漏监测系统的管道，则可以通过检测报警线的通、断情况和保温层的潮湿情况在回填施工过程中通过分段检测及时发现这些破损点，通过及时维修排除这些隐患[2]。
分段测试为某一中央监测设备通道报警线路所监测的管段的整体性线路测试，测试的目的在于确认报警线路无断点和短路点。而这一测试结果，可以用于管道外护层严密性的质量控制，因为断点往往是外护层破损点，而短路点则是外护层的破损点或密封不良的保温补口。分段测试的结果可直接用于管道建设质量控制。
管道静水压试验后，监测系统的线路必须经过重新测试[2]。如果工作管焊口或工作管存在严密性缺陷，在静水压试验过程中，管道保温层会由于泄漏潮湿，造成报警线短路或阻值下降。据此可以识别和定位工作管存在严密性缺陷的点，在路面恢复等收尾施工完成前及时修复，达到压力试验阶段管道施工质量控制目的。
监测系统整体线路测试是监测系统最终验收的要求，线路整体测试阶段，将配置中央监测设备，通过中央监测设备所监测到的泄漏电压、绝缘电阻、报警线通/断等数据，可以进一步发现可能存在内/外泄漏情况的故障点，这些故障点可通过测试数据判断是否为密封不良点[2]。以此实现最终检验阶段管道施工质量控制。
管线投入运行后，有些焊接强度较差的保温补口可能会发生开裂而不够严密。其他临近管道施工也可能导致热力管道外护层的破损，故障点和破损点均应及时发现并维修，以防止工作管由于长期面临地下水浸蚀而造成腐蚀穿孔和工作管泄漏的事故，同时有助于大幅度降低管道维修费用。通过监测系统报警线通/断及绝缘电阻、泄漏电压等数据以及历史趋势曲线，可以准确发现这些故障点，有助于直埋热水管道运行维护。
供热管网检修一般安排在非供热季，检修过程中，对需要维修的泄漏点进行准确定位。采用铜线报警线的泄漏监测系统可在管网检修过程中为检修点的识别提供准确的数据参考，避免错误开挖和漏修。
管网检修过后，回填之前，可通过泄漏监测系统的数据确认受潮保温层维修是否彻底以及维修管段严密性是否达到要求，实现对管网检修的工作过程的质量控制。
管道泄漏监测系统在瑞典、芬兰、丹麦、德国、英国等欧洲国家是供热管网标准配置设备。在国内，自从管道泄漏监测系统引入后，已经逐步应用于相关工程中。近年来，泄漏监测系统越来越多被供热企业接受，已经在北京热力集团供热管线工程、实创科技北京供热厂集中供热管线工程、山西吕梁集中供热管线工程、西安热电供热管线新建及维修工程等项目中得到了成功应用。
管道泄漏监测系统在施工过程中的工程测试为直埋热水管道施工质量控制提供了有效手段。在管网运行维护过程中，管道泄漏监测系统也为管道在使用阶段的质量控制提供了有效的数据支持和维修效果确认手段。可见，管道泄漏监测系统可作为直埋热水管网从建设到维护全阶段的质量控制手段。
国家相关规范的发布与实施为直埋热水管道建设配置泄漏监测系统提供了规范与标准依据。建议在新建供热/供冷管道项目中充分考虑配置管道泄漏监测系统。
参考文献：
[1] 中华人民共和国建设部.城镇供热管网工程施工及验收规范: CJJ 28—2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2004：11-12.
[2] Pipeguard Mornitoring System AB.PGMS User Manual [Z], 2013.
[3] CEN.District heating pipes-Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks-Surveillance systems：EN14419:2009[S], 2009.
[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.城镇供热直埋热水管道技术规程:CJJ/T 81—2013[S].北京：中国建筑工业出版社， 2013.
[5] 胡彦彬.供热管道泄漏监测系统选择与实施[Z],2015.
[6] 雷翠红.供热管网泄漏故障诊断的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.
Monitoring System Based Quality Control for Hot Water Pipeline
XU Le-yun，LI Hong-bin
(Planning and Design Institute of Handan City of Hebei Province, Handan 056000, China)
Abstract：By investigation of leakage monitoring system and its method of installation and test, combining the work process inspection of installation of hot water pipeline, the method to find the failures of tightness of casing pipes and repaired mouth by pipeline leak monitoring system in the process of engineering construction was proposed, and then the method for quality control of installation of hot water pipelines using leak monitoring system was proposed, which may help to promote the engineering quality of hot water pipeline.
Key words:leakage monitoring; directly buried hot water pipeline; quality control；casing pipe；repaired mouth；sealing
E-mail:815703620@qq.com
收稿日期：2016-02-26
中图分类号：TU995
文献标识码：A
文章编号：1004-9614(2016)02-0055-03
作者简介：徐乐云(1964—)，高级工程师，从事城市供热规划设计工作。E-mail: 793115057@qq.com
联系客服
