直埋熱網遠距離監測系統原理及關鍵設備

摘要

摘　要：對直埋熱網遠距離監測系統的監測原理、關鍵設備、設計要點進行探討。關鍵詞：直埋熱網；泄漏監測系統；　監測原理；關鍵設備Principle and Key Equipment of Remote Moni

摘　要：對直埋熱網遠距離監測系統的監測原理、關鍵設備、設計要點進行探討。

關鍵詞：直埋熱網；泄漏監測系統；　監測原理；關鍵設備

Principle and Key Equipment of Remote Monitoring System for Directly Buried Heat-supply Network

Abstract：The monitoring pnnciple，key equipment and key design points of remote monitoring system for directly buried heat-supply network are discussed．

Keywords：directly buried heat-supply network；leak monitoring system；monitoring principle；key equipment

在白俄羅斯某燃氣輪機發電一蒸汽聯合循環供熱項目中，設計人員根據白俄羅斯規范TKII 45-4.02-182—2009《熱網》的要求，針對直埋熱網設計了一套遠距離監測系統，通過監測預制直埋保溫管道(以下簡稱保溫管)聚氨酯泡沫塑料保溫層的電導率，發現保溫層的過濕情況并確定故障位置。本文對直埋熱網遠距離監測系統的監測原理及關鍵設備進行探討。

1　監測原理

遠距離監測系統是通過在保溫管保溫層內設置兩根裸露銅質信號導線，并在管段端部將電纜連接成閉合的信號環路，通過監測保溫層電導率，對管段保溫層濕度進行監測。隨著濕度的增大，保溫層的電導率在增大，而保溫層電阻率在下降。

保溫層出現高濕度位置及信號電纜中斷位置的監測基于脈沖反射原理，當出現以上兩種情況時，該位置的信號導線波動特性發生變化。在進行熱網驗收時，利用脈沖式反射儀(即故障位置探測儀)記錄各管段熱反射圖表，作為標準圖表。當某管段出現故障時，將故障圖表與標準圖表進行比較，從而確定故障的具體位置。

2　關鍵設備

2.1　管道部分

①信號導線

為了實現遠距離監測功能，在管子及管件的保溫層中內置2根信號導線，截面積為1.5mm²。信號導線固定在PE保護層支撐塊上，并平行于工作鋼管^[1]，信號導線的設置位置見圖1。

②出線電纜

根據信號導線在管道中的出線位置，可分為端部出線、中間出線。

端部出線位置在保溫結束處，出線電纜采用三芯電纜接入保溫管，其中兩根導線分別連接兩根信號導線，第三根導線連接工作鋼管。端部出線方式分為兩種：第一種，通過安裝在保溫層堵板上的密封裝置引出，主要用于進入建筑物內部管道的信號電纜出線，見圖2。第二種，通過安裝在PE保護層上的密封裝置引出，主要用于建筑物外部管道的信號電纜出線，見圖3。密封裝置斷面見圖4。

中間出線用于將整個管網分成若干一定長度的管段，以滿足監測儀最大監測管段長度的需要。出線電纜采用五芯導線，其中四根導線分別連接4根信號導線，第五根導線連接工作鋼管，出線電纜通過密封裝置引出，見圖5。

③接線成套設備

管道補口信號導線的連接成套設備(見圖6)包括電纜夾、膠帶、壓緊套管、焊料、焊膏等，除可滿足管道補口信號導線的連接要求外，還可滿足其他位置信號導線的連接，以及信號導線與出線電纜的連接。

管道補口信號導線連接的操作步驟為：調直對接的2根信號導線，用砂紙打磨導線對接端面，直至出現銅的光澤。將導線末端涂上焊膏，分別從壓緊套管的兩頭插入，用壓緊鉗壓緊，并采用焊料焊接。冷卻后進行目視檢查，并用手拉拽壓緊套管兩側的導線進行連接強度測試。用萬用表探針跨接壓緊套出線電纜管兩側導線，測量電阻，單位長度導線電阻應在0.012～0.015W/m范圍內。將壓緊套管兩側的導線固定在電纜夾上，并用膠帶固定在工作鋼管上。

2.2　信號部分

①電纜接線端子

為了將監測儀方便地接入監測系統，在監測點附近沒置電纜接線端子。電纜接線端子可以方便接入監測儀、接通或斷開出線電纜，接線方式見圖7。電纜接線端子置于專門設備箱內，根據熱網規模和走向需要布置若干個設備箱，并安裝在干燥及通風良好的環境中。對于相對濕度較高的場所，應采用密封設備箱。

②監測儀

監測儀分為固定式、移動式，監測儀主要用于監測管道故障狀態，并發出報警信號，但不具備確定故障位置的功能。

固定式監測儀由220V電源供電，最大監測管段長度為5km，對于長距離熱網，應根據監測儀的最大監測管段長度，將熱網分為若干獨立的監測回路。固定式監測儀置于專門設備箱內，故障信號可上傳至監測中心，實施遠距離監測系統集中管理。移動式監測儀能夠對2～5km長度范圍內的管段進行監測，可實現對附近沒有電源無法設置固定式監測儀及某些分支管段的監測。固定式監測儀安裝現場、移動式監測儀操作現場分別見圖8、9。