朝阳输供水工程管线充水方案研究

赵博文

(辽宁西北供水有限责任公司，沈阳 11003)

1 工程概况

朝阳输供水工程主要由85km隧洞和72km管线组成，承担着向双塔区燕都、龙城区中涝、北票市台吉新城、朝阳县二十家子4座地方配套净水厂供水任务，年供水量1.63亿m3。工程水源为白石水库，经隧洞输送至朝阳地下泵站，经泵站加压后，通过输水管线分别输送至朝阳市、朝阳县及北票市。

中涝供水支线经水泵加压后由一根长约33km，直径DN1200的球墨铸铁管送至下游净水厂；燕都供水支线经水泵加压后由一根长约10.7km，直径DN1400的球墨铸铁管送至下游净水厂；北票供水支线经水泵加压后由一根长约17.2km，直径DN1000的球墨铸铁管送至高位水池，高位水池控制点高程为262m，经过高位水池后，由一根长约10.7km，直径DN900的球墨铸铁管通过自流供水至北票净水厂。

2 充水目的及条件

本次充水工作是为后续管线运行做准备，《城镇供水长距离输水管(渠)道工程技术规程》CECS193规定： ①压力输水管道在运行前，应进行充水和试运行。对于复杂和大型压力输水工程，应编写充水启动操作规程，指导充水启动操作。②初次充水及运行时管道检修放空后重新充水，均应关闭末端阀门，控制充水流速，缓慢充水，直到全线排气阀终止排气，末端充满水为止。

泵站及管线应具备的条件：管线及其附属设备全部完成清理工作，并检查合格；泵站内设备安装调试完成；检修阀门安装调试合格；排水阀门井偏心半球阀安装调试合格；空气阀井内的闸阀、蝶阀安装调试合格；流量计、压力表精度校准工作完成；线路末端管道预留接口用封头封堵，并采取加固措施[1]。

3 充水原则

充水操作原则：首先保证安全可靠，其次是尽可能缩短充水工期，节省费用。中涝、燕都、北票三条管线可同时充水。充水过程中，分段对管道进行冲洗。中涝支线以检修阀井ZJX-1为界进行分为2段，先通过排水阀井ZPS-1对检修井上游段进行冲洗，再通过排水阀井ZPS-10对检修井下游段进行冲洗；北票支线分为3段，先通过排水阀井BPS-2对检修井BJX-1上游段进行冲洗，再通过排水阀井BPS-4对检修井-B14+210段进行冲洗，最后通过排水阀井BPS-7对全线进行冲洗。

4 充水水源及流量

输水管线位于输水隧洞下游，管线充水时从上游隧洞取水，经朝阳地下泵站水泵加压后向下游充水。管线段根据《城镇供水长距离输水管(渠)道工程技术规程》规定压力输水管道充水时，宜控制充水流速不超过0.3-0.5m/s，最大不超过1m/s。本工程管道充水速度按0.3m/s执行，则中涝支线管道充水流量为0.34 m3/s；燕都支线管道充水流量为0.46 m3/s；北票支线管道充水流量为0.24 m3/s。

5 充水前的准备工作

5.1 成立组织机构

为充水顺利有序实施，应成立专门的指挥机构，负责协调、处理充水过程中的人员配置、试验进程、事故应急处理等。指挥机构由工程建设单位和监理单位组织，各安装施工单位、设计单位参加。主要操作实施单位为各安装施工单位，各施工单位负责其施工范围内的所有管道、设备、水工建筑物的监视及安全隐患巡视排查。各施工单位应根据本充水方案说明，制定详细的充水操作规程和实施组织方案。各单位应详细列报负责人和操作监视人员职责和工作范围。充水试验工作24h不间断进行，相关各方及个人应做好倒班及交班等相关工作。组织充水试验参加人员进行专业培训，使各岗位人员能够胜任本职工作，熟悉设备和设施的各种性能，熟悉现场设备的安装部位、系统构成及操作程序，熟练掌握设备操作、事故处理操作及其他相关工作。

5.2 充水前设备检查

充水前需检查管线检修阀门、旁通阀、固定式消能器、空气阀、空气阀检修闸阀、排水球阀、压力表、压力传感器、流量计、水泵(包括充、排水水泵)等与管道的连接情况，保证连接紧固，无螺丝松动、密封不严等情况。阀门需进行开关测试，阀门的启闭时间应满足要求。检查阀板的密封情况，保证密封的严密性。检查检修蝶阀液压系统(包括油泵、液压站、电控柜等)工作情况。所有压力表、压力传感器、流量计等应进行校准，保证其能正常工作，准确示值。充水泵站应进行预充水，保证水泵、柴油发电机及相关设备能够正常工作。保证主线检修阀、旁通阀、排水阀在充水之前为关闭状态。保证空气阀检修闸阀在充水之前为开启状态。

6 充水方案

在进行管道充水前，朝阳泵站上游有压隧洞已完成第二阶段充水，隧洞内水位已达73m，使用隧洞水源进行管道充水，为避免隧洞中过多杂质进入管道，在对管线充水前可启动北票和燕都支线水泵对隧洞进行一定时间排水，将隧洞内水通过朝阳地下泵站北票支线出口压力钢管排至大凌河，观察排出水的浑浊度，至排出水较清时可进行下游管道充水。初步计划当上游隧洞内水位达73m后，启动朝阳地下泵站水泵依次对北票、中涝、燕都支线管线充水。

充水过程中应先对管道进行分段冲洗，隧洞内水经泵站内水泵加压后进入管线，再从管道沿线排水井处排出，以完成对管线的冲洗，观察排水井排出水浑浊度，当排出水较清时，关闭排水阀，即可进行下一段管道冲洗。中涝支线以检修阀井ZJX-1为界分为2段，先通过排水阀井ZPS-1对检修井ZJX-1上游段进行冲洗，再打开ZJX-1检修阀门通过排水阀井ZPS-10对检修井下游段进行冲洗；北票支线分为3段进行冲洗，关闭BJX-1检修阀门，先通过排水阀井BPS-2对检修井上游段进行冲洗，再打开BJX-1检修阀门通过排水阀井BPS-4对桩号B14+210上游段进行冲洗，最后通过排水阀井BPS-7对全线进行冲洗；燕都支线桩号Y0+910上游段可通过排水阀井YPS-1进行冲洗，下游段无排水井，只能通过末端净水厂进行排水。

6.1 北票支线充水过程

上游隧洞水位约为73m左右时，可开始进行管线充水。通过变频器启动水泵，从低频率逐渐调速至频率32Hz左右，观察水泵出口压力表和压力变送器读数，当泵后压力达到0.78MPa(泵前水位73m，BJX-1处管道高程约为151m)以上，压力稳定后，自动开启出口液控蝶阀，逐渐增加水泵频率至33.5Hz左右，水泵流量达1400m3/h，观察水泵出口流量、压力变化，流量应逐渐变小，压力应逐渐变大。当流量变为0时，表示第一段管道充满水，此时打开BPS-2排水井内排水阀，调整水泵频率(35.5Hz)，至水泵流量达1800 m3/h，以此流量对管线进行冲洗。

观察排水井BPS-2处排出水浑浊度，当排出水较清时，降低水泵频率至0流量，关闭排水阀，打开BJX-1检修阀井(桩号2+485)处检修阀门，进行下一段管道冲水。调整水泵频率至水泵流量达1400m3/h，观察水泵出口流量、压力变化，流量应逐渐变小，压力应逐渐变大。当流量变为0时，表示第二段管道充满水，此时打开BPS-4排水井内排水阀，调整水泵频率至水泵流量达1800m3/h，以此流量对管线进行冲洗。

同样观察排水井BPS-4处排出水浑浊度，当排出水较清时，降低水泵频率至0流量，关闭排水阀，调整水泵频率至达到充水流量，进行下一段管道充水，至北票支线全线充满后，开启BPS-7排水井内排水阀，调整水泵频率至水泵流量达1200m3/h，以此流量对管线进行冲洗。当排出水较清时，降低水泵频率至0流量，关闭排水阀，至此北票支线全部充水完成，浸泡观察24h，同时在此期间可进行管道沿线阀门的带水启闭动作试验，检验阀门动作性能。

6.2 中涝支线充水过程

同北票支线充水过程相同，启动中涝支线一台水泵进行管线充水，启泵前检查沿线各阀门、流量计、压力表和压力变送器状态。通过变频器启动水泵，从低频率逐渐调速至所需启泵频率，压力稳定后，自动开启出口液控蝶阀，逐渐增加水泵频率至水泵流量达所需充水流量，观察水泵出口流量、压力变化，流量应逐渐变小，压力应逐渐变大。当流量变为0时，表示第一段管道充满水，此时打开ZPS-1(桩号GZ0+293)排水井内排水阀，调整水泵频率至水泵流量达所需冲洗流量，以此流量对管线进行冲洗。

观察排水井ZPS-1处排出水浑浊度，当排出水较清时，降低水泵频率至0流量，关闭排水阀，打开ZJX-1检修阀井(桩号Z5+390)处检修阀门，进行下一段管道冲水。调整水泵频率至水泵流量达所需充水流量，观察水泵出口流量、压力变化，当流量变为0时，表示第二段管道充满水，此时打开ZPS-10排水井内排水阀，调整水泵频率至水泵流量达所需冲洗流量，以此流量对管线进行冲洗。当排出水较清时，降低水泵频率至0流量，关闭排水阀，至此中涝支线全部充水完成，浸泡观察24h，同时在此期间可进行管道沿线阀门的带水启闭动作试验，检验阀门动作性能。

6.3 燕都支线充水过程

同北票支线充水过程相同，启动燕都支线一台水泵进行管线充水，启泵前检查沿线各阀门、流量计、压力表和压力变送器状态。通过变频器启动水泵，从低频率逐渐调速至所需启泵频率，压力稳定后，自动开启出口液控蝶阀，逐渐增加水泵频率至水泵流量达所需充水流量，观察水泵出口流量、压力变化，流量应逐渐变小，压力应逐渐变大。当流量变为0时，表示第一段管道充满水，此时打开YPS-1(桩号Y0+702)排水井内排水阀，调整水泵频率至水泵流量达所需冲洗流量，以此流量对管线进行冲洗。观察排水井YPS-1处排出水浑浊度，当排出水较清时，降低水泵频率至0流量，关闭排水阀，则燕都支线第一段管道充水完成。

由于燕都支线YPS-1下游段无排水井，只能通过末端净水厂进行排水。当静水长具备条件后，调整水泵频率至所需充水流量，观察水泵出口流量、压力变化，流量应逐渐变小，压力应逐渐变大。当流量变为0时，表示燕都支线管道全部充满水，此时打开末端出水阀，调整水泵频率至水泵流量达所需冲洗流量，以对管线进行冲洗。观察排出水浑浊度，当排出水较清时，降低水泵频率至0流量，关闭排水阀，则燕都支线管道全部充水完成。浸泡观察24h，同时在此期间可进行管道沿线阀门的带水启闭动作试验，检验阀门动作性能。

7 检查及处理

7.1 充水过程中设备检查

在充水过程中应对沿线各设备进行检查：检查各类阀门及阀门与管道连接处是否存在渗漏情况；检查各压力表、压力传感器、流量计是否正常显示压力及流量数值，并做好记录，通过压力和流量数据，判断管道渗漏情况；利用管线压力表显示数值，校准压力传感器。

由于管道压力<2m水头时空气阀会漏水，管道全线空气阀井数量较多，如果每个阀井都派人看守需要人员较多，因此可根据充水时间，按照充水时阀门工作的先后顺序进行值守。充水期间，充水段范围内的所有检修阀井、排水阀井、空气阀井按照充水时间顺序设置固定点监视人员。充水段上游所有开启的检修蝶阀须有操作人员在场固定监视。

7.2 事故或缺陷处理

发生管线、设备较大漏水等事故，应关闭充水阀门，并立即上报。组织检查，查明漏水原因，带压维修存在安全隐患的，应排出管道内的水，满足维修安全条件下，对管道或设备进行维修。维修后，应经监理检查合格，才能继续充水。在充水期间，发现管道及附属设备的一些不影响充水的缺陷，在保障安全的条件下，可以不停止充水作业而进行维修。所有事故或缺陷处理，均应有详细记录和事故处理报告。在报告中，应明确事故或缺陷原因、处理方案、处理结果及检测。