供热管道泄漏监测系统选择与实施胡彦彬

1、申报论文（中 级）题目： 供热管道泄漏监测系统 选择与实施 单 位：乌鲁木齐通道供热公司 姓 名：胡彦彬申报专业：供热 2015 年 11 月 9 日摘 要随着我国集中供热系统规模稳步增加和能源问题的日益严峻，集中供热管道系统的遏制跑冒滴漏节能降耗和提高供热管道使用寿命成为目前供热管网的重要问题。长期以来我国集中供热管网施工管理落后，热力管道质量控制缺失，由此造成供热管道密封不严、热力管网散热损失严重、供热管道使用寿命低等问题，使得供热管道恶性事故频出，供热管网失水及能量损失居高不下。为了能有效解决上述问题，城市集中供热管道应选择并加装泄漏监测系统。本文通过分析我国供热管网的现状以及存在的问题

2、，介绍了国外供热管道泄漏监测的现状以及我国供热管道泄漏监测的可选系统。通过对国内几个供热管道泄漏监测系统安装和运行情况的调研，分析其供热管道施工中存在的问题，分析结果显示，安装泄漏监测系统有助于提高供热管道建设质量以及延长供热管道的使用寿命。城市热力管网在设计和施工中都要注意泄漏监测系统建设问题。针对新管线建设和老旧管线的更新，提出了泄漏监测系统的选择原则以及施工管理方法。关键词：泄漏监测系统 泄漏检测 目 录摘 要II绪 论1一、前言2二、国内外供热管线泄漏监测与检测现状32.1、我国供热管线安装施工现状32.2. 我国供热管线的泄露检测现状32.3. 我国供热管线泄露监测系统安装及运行情况

3、现状32.4. 北欧国外供热管线泄露监测系统现状3三、供热管线监测系统选择43-1国内可获得的监测系统43-2供热管线泄漏监测系统的选择原则4四、供热管线泄漏监测系统的实施原则5结论7参考文献8绪 论随着我国城市化进程的加速，在北方地区，需要供热的建筑物和设施成倍增加，截止2011年底，全国供热面积达到47.38亿平方米，供热管道的总里程达到13万公里。但是，现有供热管道的建设水平低，跑冒滴漏严重，造成巨大的能源浪费和管道投资损失。要解决我国热力管道建设质量低、能源浪费严重以及管道寿命短的问题，我们需要考虑给新建热力管线和改造热力管线加装适合的泄漏监测系统，对管道泄漏状态进行实时监测，及早发现

4、泄漏隐患并排除，降低管道运行维护费用，减少能量损失，提高管道使用寿命。同时，提高热力管道施工设计完善程度，对热力管道建设施工提出更高的要求，以避免施工不当对管道带来的损害以及保证泄漏监测系统正常运行。本文通过对我国供热管线安装及监测系统安装现状的分析，给出解决供热管道泄漏监测的办法-安装管道泄漏监测系统并优化热力管道施工过程控制。供热管道检测系统安装供热是一项系统工程，系统的优化包括施工图设计的优化、管道制造技术指标的优化、施工过程的优化、补口质量的提升以及施工检测作业控制的优化。热网工程作为市政现代化建设的主要标志之一，在市政基础设施投资占有相当大的比重。一、前言集中供热在近年来的蓬勃发展，

5、进入了崭新的时代，今后集中供热不仅在规模上会继续扩大，而且伴随技术进步和行业竞争，对供热质量和水平也会提出新的要求。随着市场经济的发展、世界能源价格的冲击等众多因素影响，我国已经开始重视改变现行供热管道能源损失大、使用寿命低和恶性事故频发的问题，通过标准制定、大型供热公司试行等方式积极推行供热管道泄漏监测，改变目前热网建设质量差、管道泄漏查找困难的局面，改变传统的施工理念，研究新的施工方法，合理有效地的发挥热网的节能输送能力、提高热网使用寿命。供热管道泄漏监测系统选择原则以及施工控制正式针对我国供热管道建设的落后现状提出的，旨在理清对管道泄漏监测系统选择原则的正确认识以及施工过程的优化与控制，

6、提高供热管道的建设质量，减少热网能耗，延长热网使用说明。二、国内外供热管线泄漏监测与检测现状2.1、我国供热管道及其安装施工存在的问题1980年代，北欧供热管道技术随着国外政府贷款工程应用到国内集中供热管道工程中，经过30多年集中供热的突飞猛进，以钢管、聚氨酯保温层和高密度聚乙烯外护管以三位一体结构构成的保温管在中国得到了长足的发展，最大管径达到了DN1400，截止2011年底，根据相关资料，中国供热面积已经超过了47.38亿平方米，供热管道总里程超过13万公里。遗憾的是，在我国引进并消化吸收了北欧供热管道制造技术的同时，并没有同步引进北欧供热管道泄漏监测技术，已经铺设的超过13万公里的供热管

7、道多数为直埋且基本都没有泄漏监测，无法对管道内、外泄漏情况进行准确判断和定位，带来了失水、能量损失以及恶性泄漏事故频出等问题。低价中标等招标制度的实施和行业恶性竞争愈演愈烈，也给供热管道带来了很多质量问题：1）高密度聚乙烯外护管材质大多达不到现行标准要求，回收料使用泛滥；2）低价采购管道的聚氨酯密度普遍偏小，抗压强度不足，安装过程中容易造成保温层压扁，造成保温性能不足，外表面超温和泄露隐患；3）保温层耐温不足导致主干线高参数运行管道保温层严重碳化失效。热力管道施工中，对工作管焊接、安装以及压力试验等方面的要求一般都比较规范，工作管焊接质量基本可靠。但是，施工中对管道的保温补口以及现场临时接管开

8、口等处的保温密封等施工质量控制却基本被忽视，造成的问题是多数保温补口密封不做气密试验，不做焊口试验，密封不严，发泡密度不足等问题。临时接管、现场制作固定墩等部位对保温层打开后不进行密封，直接在施工过程中就留下了地下水渗入保温层的通道。补口密封不严以及临时接管外护管密封缺失等问题，给管道带来了极大的腐蚀隐患。热力管网中保温补口数量巨大，不合格的补口将直接导致供热管道保温层进水、钢管腐蚀、热损逐步增加和管道使用寿命下降等问题，抬高供热运行成本，降低了管网投资效益。按照正常的逻辑来说，应该是问题越多越需要采取监控措施，恰恰相反，我国的供热管道基本没有泄漏监测手段。全国集中13万公里的供热管道至少也有

9、1300万个补口，管道泄漏隐患之巨大令人触目惊心。2.2. 我国供热管线的泄漏检测现状我国现行供热管道没有装备泄漏监测系统，无法检测到地下水渗入保温层的外泄漏故障。而介质泄漏故障的检测基本上依赖升压、分段关阀门等非常低效和落后的方法查找泄漏管段，再通过相关仪、听音杆、超声波检测仪等查找泄漏点。这些传统的检测方法需要保证管道系统里面有一定的运行压力，而且只能检测到部分介质泄漏严重的故障点。轻微泄漏或者外泄漏故障基本无法检测到。夏季管网维修排查过程中，需要对系统进行升压检测漏点，检测成本高。而且升压后内介质泄漏会进一步加剧保温层潮湿范围，造成进一步的保温层外泄漏故障扩大化，引起更大面积的管道腐蚀。

10、可以看出，目前常用的供热管道泄漏监测手段都是事后检测的方法，缺乏预防性，检测到泄漏点进行维修时，也仅仅是对泄漏位置的局部进行工作管的焊接修补，而不对保温层潮湿范围进行检测，维修不彻底，泄漏点维修后仍会陆续出现其他锈蚀穿孔点。供热管道的内泄漏源于外泄漏，正式由于外泄漏造成的工作管腐蚀才最终导致介质泄漏。所以，供热管道的运行维护应从事后修补的工作方式转换到预防性维护的工作方式，即从修补内介质泄漏点为主转变为修补外泄漏点为主，如此，才能降低管道维修维护成本，切实提高管道的使用寿命。供热管道使用寿命的提高意味着管网能源损失减少和管网投资效益的增加。如何才能实现供热管道运维从被动维修转换到预防性维护呢？

11、管道泄漏监测系统是实现这一转变的关键。预防性维护实施得当的情况下，在供热管道整个使用寿命内，管道泄漏监测系统能为供热企业带来相当于监测系统自身投入上千倍的回报。2.3. 我国供热管线泄漏监测系统安装及运行情况现状10年前，供热管道泄漏监测系统也是由于国外政府贷款项目的要求进入到中国供热管道市场，为多个国外政府贷款项目进行了配套，例如牡丹江供热项目、大连热电供热项目、秦皇岛供热项目、青岛供热项目等等。但大多数监测系统并没有正常运行，而仅仅是满足贷款项目验收的需要。国内投资的供热管道项目极少有安装管道泄漏监测系统的。除了北京热力公司已于近年要求直埋管道供货加装报警线，其他工程的供热管道基本没有加装

12、报警线。经与业内监测系统供应商和多个安装了监测系统或者管道安装了报警线的供热企业相关人员交流，已经安装的系统无法正常运行的主要原因在于施工过程没有做到有效控制。主要体现在：1）报警线由施工单位接线，很少测试，而施工单位人员缺乏相应的培训，无法正确实现监测系统的线路安装和检测；2）施工中出现的补口问题、管道质量问题、施工破坏问题无法及时纠正，导致监测系统施工过程中就无法做到全线贯通；3）项目业主缺少对监测系统施工质量控制的认识，导致工程无法严格控制；4）相应规范、标准和作业规程的缺失导致监测系统施工没有质量控制标准可依赖；5）监测系统供应商捆绑销售监测系统的目的仅仅是为了实现管道产品的销售，自身

13、缺乏对监测系统施工的重视。2.4. 北欧国外供热管线泄露监测系统现状北欧国家的供热行业尤其是瑞典的供热行业与我国供热行业的沟通和交流较为频繁，我们也通过交流和访问了解了北欧国家供热管道及其监测系统安装情况的现状。欧洲有统一的供热管道相关标准，制造商数量不多，保温管道基本做到严格按照欧洲标准制造和供货，材料质量有保证、制造工艺有保证，管道质量优良。欧洲管道制造商和管道补口服务商的补口技术较为先进，切实能够做到补口密封严格，管道建设过程中质量控制严格，基本可以杜绝地下水入侵保温层的外泄漏点。即便如此，在北欧国家的供热管道建设中，依然把泄漏监测系统作为管道的标准配置，已经成为供热管道的有机组成部分。

14、而且，管道部分大小，都标准配置泄漏监测系统，甚至小到DN20的入户管道。可靠的产品质量、严格的施工质量控制以及管道泄漏监测系统的配置使得北欧国家的供热/供冷管道的使用寿命都能够达到30年以上，有的甚至可以使用到50年。2.5. 管道泄漏监测系统必不可少比较国内供热管道的材料、施工、补口、运维的现状和北欧供热管道的现状，我们不难得出这样的结论：给供热管道配置泄漏监测系统对我国的供热管网来说，已经不是应不应该配置的问题，而是必须配置，才能减少供热管道的问题，减少资源和能源浪费，提高百姓福祉。在全世界有集中供热的国度里，中国的供热管道质量、工程建设质量是最差的，管道运行维护管理的水平也是最低的，管道

15、的使用寿命是最短的。解决这一突出问题的关键是通过安装泄漏监测系统提高供热管道施工质量，通过监测系统安装过程中的不断检测来反复确认管道补口质量，通过监测系统安装过程中对井室、临时接管等部位容易缺失外护密封性位置的严格要求提高施工作业质量，通过监测系统对管道回填、试压等过程后的检查测量来进一步确认材料和施工质量，排除施工破坏点和故障点，建设完整和符合设计及规范要求的供热管网。应该说，如果管道泄漏监测系统在北欧的供热管道上可以被认为是可有可无的，对于中国的供热管道，确实十分必要而且必须的标准配置，我们的材料、施工存在的问题远远超出北欧供热界人士乃至世界除中国之外其他国家供热界人士的想想。三、供热管线

16、监测系统选择3-1国内可获得的监测系统目前在国内可获得、具有运行可能性的监测系统有如下几种：1）电阻法监测系统 德国布兰德斯系统，采用镍铬合金丝作为传感线，导线有激光打孔的塑料外护，通过电阻法来定位泄漏点和断点等故障；国内的供应商为经销商，没有监测系统现场施工和检测服务；2）阻抗法监测系统 采用安装在保温层中铜线作为传感线，通过测量铜线和钢管之间的阻抗变化来判断泄漏点和断点等故障，可测量线路长度。阻抗法监测系统采用铜线作为监测线的系统古老而成熟，目前多数系统是基于这一原理开发的。目前基于阻抗法的管道泄漏监测系统主要有丹麦的EMS（European Monitoring System）系统和瑞典

17、的PG（Pipeguard Monitoring System，有瑞典PG Monitoring System公司提供）。其中瑞典PG公司在欧洲供热管道泄漏监测市场上是最大的运营商和供应商，在线监测的管道长度超过了4000公里。PG公司的系统采用了“互联网+”的构成方式，各监测设备彼此独立运行，数据通过无线传输，监测软件为基于WEB的SPG5.0监测系统，对访问用户数量、访问时间和访问地点均没有限制，通过监测软件可以实时了解各监测系统上传的监测测量数据，供用户判读，避免任何误报。瑞典PG公司在中国除了提供管道泄漏监测系统外，同时提供基于瑞典技术的监测系统接线、安装、检测和基于瑞典技术的现场保温

18、补口服务。电阻法和阻抗法都能够对管道内、外泄漏进行实时监测。根据欧洲监测系统标准EN14419和中国已经通过审核即将发布的标准城镇供热直埋热水管道泄漏监测系统技术规程，上诉两种方法均可满足标准的要求，只是，为了满足标准中提出的传感线必须适合于不同类型监测系统工作需要的要求，采用电阻法的系统，需要同时在保温层中加装至少2条铜线，以便于采用阻抗法设备接入。3）基于光纤分布式测温的监测系统 基于光纤分布式测温的监测系统的传感线为光缆，光缆敷设在保温管道的外表面，可以识别由于管道保温层损坏或者介质泄漏导致的光缆所处环境温度的变化。也可用于供热管道的泄漏监测，但更多倾向于内介质泄漏监测，对保温层局部潮湿

19、，基本不具备检测能力，局部小范围外泄漏监测的灵敏性低于采用电阻法或者阻抗法的系统。3-2供热管线泄漏监测系统的选择原则存在多种系统可供选择的情况下，如何选择合适的供热管道泄漏监测系统呢？根据对国内外监测系统工程实践的了解，结合中国供热管线施工中的特殊性，总结泄漏监测系统的选择原则如下：1）从早期报警角度来说，尽可能首先选用电阻法或阻抗法的监测系统，早期外泄漏预警功能更强；2）从施工便利角度来说，最好采用报警线埋设在保温层中的监测系统，因为报警线一般较为纤细，埋设在保温层中的报警线更容易受到保护，而且，对泄漏的监测也最直接；3）从施工的可行性的角度来说，最好选用采用电阻法或阻抗法的监测系统，因为

20、这两种方法对线路接头的数量没有限制，更有利于在无法连续施工的条件下，与施工进度和安排配合安装。在中国，由于施工审批项目繁多，尤其是在城市条件下，不一定能够实现连续施工与辐射。光纤分布式测温监测系统由于需要连续敷设才能满足对光缆接头数量的控制要求，不是很适合分段施工的工况。4）从系统安装可靠性和实际施工协调难度方面考虑，尽可能选择能够提供配套现场接线、测试、补口、调试、施工报告、竣工图纸等一些列系统+施工+补口一条龙服务的供应商，避免由于施工协调不畅和补口质量问题影响监测系统的最终运行效果。5）从系统可靠性角度来说，最好选择各监测设备独立运行，互不依赖，数据无线传输，监测软件基于网络的系统，系统

21、可靠性高，数据访问便利。6）从监测系统提供数据内容上说，最好选用能够实时提供实际监测数据的系统，便于排出干扰信息，做出准确判断，提供更多的决策参考。7）对于无法解决施工质量控制和补口质量控制的供热管道工程，建议采用阻抗法和光纤分布测温系统并行安装的方式，最不利条件下保证内泄漏故障报警信息有效。8）对于老旧管道改造的工程，建议采用阻抗法系统，便于未来与其他管道衔接和系统扩展。9）从施工经验上来说，尽可能选择具备国内、外使用和工程安装业绩的系统供应商，以保证工程安装可以以正确的方式进行。供热管道工程多数属于隐蔽性工程，监测系统的接线、测试等工作都要求一次性做对，运行后再改错的成本太高，因此，监测系

22、统在国内工程上的成功施工经验和管理经验很重要。以上原则结合工程实际，可协助实现对管道泄漏监测系统的审慎选择。四、供热管线泄漏监测系统的实施原则为了保证管道泄漏监测系统能够顺利完成安装和交付运行，施工过程的安排和控制至关重要，以下是工程设计和施工中应尽可能遵守的原则：1）监测系统设计、变更应与管道设计和变更同步进行，二者不可脱钩，以保证系统接线的准确性以及与管道系统的匹配性；2）监测系统施工中报警单元检测、接头检测、分段检测、管沟回填检测、水压试验后检测均应有明确的表格和图片记录，清晰记录检测位置和监测数据，并得到质量控制人员的复查认可；3）有报警线的管道和无报警线管道连接处应将报警线引出到地面

23、上的测点箱中；4）所有井室中的保温管外护管进井长度不小于500mm，对所有进井保温管的保温层端部均应采取永久性防水密封措施；5）保温管进井的穿墙密封管件应采用集成了监测系统跨接接线并采取相应密封措施的工厂预制总成式井壁密封管件，避免施工单位现场装配井壁密封件；6）将监测系统接线和保温管补口作业打包，统一由监测系统的供应商承担，以避免施工过程中由于目标不同导致难以协调，甚至造成监测系统在安装过程中出现已知故障点无法排除和解决的问题；7）对竣工图应有明确的规定，应提供接口位置、关键点坐标、线路长度、路由长度等全面的信息，以方便日后检测定位时参照竣工图纸确定故障点位置，也便于将管网信息合并到GIS系统当中；8）除了上述原则外，其他施工中的规程完全按照EN14419和城镇供热直埋热水管道泄漏监测系统技术规程的要求执行；9）保温管道的质量应符合GB/T29047的质量标准要求，基于中国保温管道材料的现状和工程材料采购制度的现状，最低限度应保证保温层端部密度不小于50kg/m3且高密度聚乙烯外护管的强度和断裂