高密度聚乙烯聚氨酯直埋保温管在线监测检漏系统工作原理与技术探讨

吴 近，纪蓝鹏

（大连市热电集团有限公司，辽宁 大连 116000）

关键字：聚氨酯保温；在线监测检漏；铜线；密封

高密度聚乙烯聚氨酯直埋保温管有节能好、造价低、占地少、施工快捷方便等优点，近年来随着我国城镇化建设的不断加快和供热设施配套得以迅速发展。然而，在保障民生供热的同时，供热管道疲劳破坏、管道连接处破损、内部流体工作压力超过承受范围、保温层进水和钢管腐蚀、供热管道泄漏等情况也时有发生。这些不仅影响到百姓用户的正常供暖，也给供热企业带来了较大的经济损失，造成了一定的水耗、热耗、电耗，影响了社会效益、降低了经济效益，是一种资源和能源的浪费。

为此，若能对管道运行情况实时监控、做好预判、提前采取措施，将极大有利于供热系统的安全、稳定和经济运行，可以避免突发性安全事故及重大损失。目前，市场上比较成熟的在线监控系统为“北欧系统”，距今已有50 多年的历史。

1 在线监测工作原理

采用预安装在保温管道保温层中的铜线作为泄漏监测的传感器和线号传输线，通过监测设备对所连接的铜线与钢管之间的绝缘电阻和泄漏电压进行持续监测来发现管道保温破损或密封不严的外泄漏点、钢管泄漏的内泄漏点，达到监测检漏的目的，见图1。

图1 在线监测工作原理示意图

1）由监测设备、传感铜线、定值电阻以及钢管（或者另外一条作为地线使用的信号线）共同构成的一个回路。

2）管道施工安装并通过检测验收后，存储此时检测数据的曲线，作为在线监测的基准参考线。

3）一旦保温层发生进水潮湿，传感铜线和钢管之间会形成一个化学原电池，产生一个原电池电压，称之为泄漏电压或电化电压。同时测得绝缘电阻和泄漏电压的值，形成泄漏时的趋势曲线。

4）根据选定时段全部监测数据构成的趋势曲线，通过与基准参考线对比，可以准确判断管道是否发生了泄漏，严重程度如何，是否有恶化趋势等。

5）通过对泄漏电压和绝缘电阻波动值的分析，可以判断泄漏的性质是外护管密封失效造成的地下水入侵还是钢管受损造成的介质泄漏。

2 泄漏点定位工作原理

利用时域反射的工作原理，达到漏点的准确定位。即信号在某一传输路径传输，当传输路径中发生阻抗变化时，一部分信号会被反射，另一部分信号会继续沿传输路径传输；是通过测量反射波的电压幅度，从而计算出阻抗的变化；同时，只要测量出反射点到信号输出点的时间值，就可以计算出传输路径中阻抗变化点的位置。

3 传感线接入与检测点

据了解，“北欧系统”以监测设备为核心将所监测的管网分为若干个分区，每一台监测设备及其所连接的管道中的传感线及附属配件构成一个独立的监测分区。一个管网的监测系统可能由一个或者若干个监测分区构成。

为了快速、准确找出故障位置，通常每隔500 m 在系统中设置一个检测点。在管线布置较为复杂的地方，除检测点外，还可以将某个特殊标志的建筑物或其他参考点标注在图上，并标明位置，这样将来管网某部位出现漏水或渗水，可以准确定位，及时抢修。

4 管道保温层中传感线的布置

高密度聚乙烯聚氨酯直埋保温管（含管件）主要由：工作钢管、聚氨酯保温层、高密度聚乙烯外护管组成。需要在聚氨酯中预埋二根传感信号线，其中一条为裸铜线，另外一条为镀锡圆铜线，结合需要预埋备用线，对其要求是：

1）标称直径d=1.38 mm，截面积1.5mm2，并有一定拉伸强度和伸长率要求，具体各项指标执行标准满足GB/T 3953-2009 《电工圆铜线》、GB/T 4910-2009《镀锡圆铜线》。

2）裸铜线、镀锡铜线分别为管道横截面上时钟11 点、1 点钟位置，见图2。

3）传感线与工作钢管的距离15～30 mm，见图3。

4）铜线之间的距离至少为50 mm。

5）在外护管正上方即时钟12 点位置统一喷涂白色箭头或加贴管道标签，以便于现场施工对接与安装。

5 需要注意的问题

图2 传感线预埋位置示意图

图3 传感线示意图

1）密封性是监控系统能够发挥正常的使用功能的关键因素之一，其中较为关键的是保温接头的强度和密封性质量。由于保温接头作业与监测系统接线及检测施工作业是相互重叠的，有关方面也建议将二者合并到一个任务包能够节省客观的施工费用，降低工程总体造价。

2）外护管的焊接是保温接头作业过程中最重要的工艺过程，其焊接的质量与焊接温度、焊接时间和焊接时所施加的压力这三个因素密切相关。为此，补口聚乙烯外护管材料必须与保温管及管件生产单位使用的聚乙烯原料熔体质量流动速率一致。

3）为避免雨季及地下水浸入保温层，保温管及保温管件端头须有防水端帽等可靠的密封防水措施。现场断管后，管道、管件单位应及时对切割端进行密封防水处理。

4）施工安装单位须做好管道、管件等材料的保护，配合现场补口单位，做好施工沟槽的预留，若施工空间存有积水则及时排出，确保积水不会对补口操作产生影响。