談鋼鐵工業(yè)供水管道不停水移位改造

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摘要：研究分析供水管道移位抬高的基本設(shè)計方案，為此后鋼鐵工業(yè)區(qū)域供水管道的改造工作提供更多借鑒依據(jù)。確定供水管道的材料與種類，結(jié)合鋼管彈性變形的基本特征，指出管道支架可移位抬高的最大變形量，在保證不停水的基礎(chǔ)上，明確改造方案，并進(jìn)行驗證。通過方案設(shè)計完成了供水管道的改造工作，消除了安全隱患。生產(chǎn)用水管道的不停水移位操作，不會影響主設(shè)備的正常運行，保證了改造的科學(xué)性與合理性，可以在同類項目中得到推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：供水管道；不停水；移位抬高；改造實踐

引言

供水管道輸水的基本原則便是保質(zhì)保量、安全暢通，在此基礎(chǔ)上合理節(jié)約空間與成本，將部分供水管道架設(shè)于其他管道支架上。而隨著使用時間的延長，管道支架會出現(xiàn)老化問題，此時需要重新建設(shè)支架，并合理移位脫離部分管道。但采用停水移位方法會導(dǎo)致主線設(shè)備停產(chǎn)，且影響人們的正常生活，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。對此，相關(guān)工作人員應(yīng)在此基礎(chǔ)上設(shè)計不停水移位抬高方案［1］。本文便以此為背景，分析了供水管道不停水移位抬高的改造實踐，通過實際案例分析，指出了方案的可行性，保證了改造要求。

1供水管道材料種類及選擇

1.1供水管道材料種類

供水管道材料種類包括：（1）主材，基本的供水管道材料包括球墨鑄鐵管、鋼管、普通鑄鐵管、水泥壓力管、石棉水泥管、PVC－U管、PE管以及PAP鋁塑復(fù)合管等類型；（2）附件，包括止回閥、流量調(diào)節(jié)閥、減壓閥、水表、消防栓以及水龍頭等。

1.2供水管道材料選擇

1.2.1主材在選擇主材時，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量比較，盡量降低使用成本。相較于鋼管、傳統(tǒng)鑄鐵管、鍍鋅管等，塑料管具備更大的優(yōu)勢，其阻力較小、內(nèi)部光滑且具備良好的密封性，可以耐腐蝕。但塑料管的剛性與硬度較差，耐低溫能力較差，防變形與穩(wěn)定能力不足［2］。因此管徑為DN200mm及以下的供水管道可以選擇塑料管。PE管具備良好的可焊接性，抗裂性能較強(qiáng)，正常條件下的使用壽命較長，且可以解決飲水二次污染問題，抗沖擊強(qiáng)度較高，可以直接焊接而不使用管件，適用于DN200mm及以下的供水管道。球墨鑄鐵管具備較強(qiáng)的韌性與強(qiáng)度，耐腐蝕性能好，重量較輕，使用壽命長，可以承受較大的路面荷載力，加之其采用柔性接口，安裝流程簡單，適用于DN300～1200mm的供水管道。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管具備較強(qiáng)的耐腐性，抗壓與抗拉能力較強(qiáng)，且維護(hù)方便，適用于DN1200mm以上的供水管道［3］。

1.2.2管件在選擇管件時，施工人員應(yīng)充分結(jié)合實際的施工條件，管件材質(zhì)、表面光潔度以及尺寸精度比直管差，接口處極易發(fā)生漏水問題，因此應(yīng)保證主材與配件的配套性，比如主材采用球墨鑄鐵管時，配件也應(yīng)采用球墨鑄鐵配件，其次可以考慮使用鋼件［4］。在選擇管道接口時應(yīng)保證密封性，并消除溫差引起的管材線性伸縮問題，保證良好的經(jīng)濟(jì)性。

1.2.3管道閥門選擇管道閥門時應(yīng)盡量減小影響范圍，布置數(shù)量少確保調(diào)度靈活。一般情況下，應(yīng)盡量選擇操作力矩小、密封性能良好的閥門，保證傳動機(jī)構(gòu)的精度，做好防腐工作，最大程度降低故障的發(fā)生幾率。閘閥、蝶閥、球閥、止回閥、排氣閥等均屬于供水管道中的常用閥門，對于DN300mm以下的供水管道，應(yīng)盡量選擇軟密封閘閥，利用橡膠充分包裹，避免出現(xiàn)滲漏問題。同時，還應(yīng)保證零件制造精度，任何部門可以達(dá)到互換的效果，可以不停水更換填料。對于DN200mm以下的供水管道，屬于室外小孔徑，建議采用直接埋地閘閥。DN300mm以上的大口徑閥門時，應(yīng)盡量選擇蝶閥，其重量較強(qiáng)且阻力小，可以提升泵轉(zhuǎn)效率。且安裝時無需使用螺栓固定，結(jié)構(gòu)簡單，密封性良好［5］。排氣閥應(yīng)盡量選擇復(fù)合式高速進(jìn)排氣閥，保證供水管道在充水時可以高速排氣，并在管道運行時自動排出水中的空氣，且當(dāng)管道出現(xiàn)負(fù)壓問題時，可以自動高速進(jìn)氣。在選擇止回閥時，應(yīng)將其作為停水、停泵防止水倒流的設(shè)備，最大程度地縮短停水時間。一般情況下，管道應(yīng)選擇無磨損球形止回閥，其具備良好的密封性，可以立式安裝，也可以平式安裝，在加快關(guān)閉速度的基礎(chǔ)上，保證了止回水的靈敏度，延長使用壽命。

2管道彈性移位的參數(shù)計算方法

鋼管受自身重力與外力的影響，很容易發(fā)生彈性彎曲變形問題，在此基礎(chǔ)上改變管道的走向，適應(yīng)高程變化的過程被稱為彈性敷設(shè)。在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，管道出現(xiàn)的彈性敷設(shè)彎曲不會影響管道的正常使用。但彈性敷設(shè)管道曲率半徑應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不得小于鋼管外徑的1000倍。在計算管道彈性移位參數(shù)時，應(yīng)假設(shè)曲率半徑所在圓與彎曲形狀重合，管道彈性彎曲變形量較?。?］。支架可變性抬高的最大值即為兩個支架間的長度與管道偏離最大處。

3工程實例分析

3.1工程概述

本次不停水供水管道移位抬高項目位于大型鋼鐵企業(yè)部分工業(yè)區(qū)域內(nèi)，供水管道型號為DN500mm，分支兩路。分別為工業(yè)凈水與生活用水，其中生活用水管道設(shè)置于A區(qū)域內(nèi)，工業(yè)凈水管道設(shè)置于B區(qū)域內(nèi)，架設(shè)于煤氣管道支架，保證兩個支架的間隔距離為11m。隨著使用期限的延長，煤氣管道支架開始出現(xiàn)老化問題，甚至開裂，嚴(yán)重影響了正常使用。對此，應(yīng)移位供水管道300m距離，并在管道下方重新設(shè)定支架。在安裝支架過程中，可以停水移位生活用水管道，但無法脫水移位部分生產(chǎn)用水的管道。

3.2改造方案

管道移位期間，工業(yè)凈水管道的移位抬高不可在停水狀態(tài)下進(jìn)行，結(jié)合塑性變形與鋼管變形因素，工作人員應(yīng)在結(jié)合管道施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，做好管道錯位的矯正工作，及時更新閥門，并打斜鐵加固，結(jié)合供水管道彈性敷設(shè)理念，明確供水管道在不停水情況下進(jìn)行移位抬高的設(shè)計方案。根據(jù)鋼管敷設(shè)規(guī)范，工作人員應(yīng)計算支架處最大變形量。在移位抬高過程中，會逐漸減小管道變形量，因此應(yīng)根據(jù)單個煤氣支架移位抬高數(shù)據(jù)計算最大變形量。移位管道支架相鄰側(cè)架的長度設(shè)計為22m，以此設(shè)定待抬高管道的最短長度，確定移位抬高前與移位抬高后供水管道最大偏離值，并在支架可變性抬高中作為最大抬高值［7］。隨著曲率半徑的減小，供水管道彎曲量不斷增大，最大變形量也隨之增加，通過引用專業(yè)公式計算管道支架可提升的最大變形量，可知為148mm，但整個計算過程中并未包括管道徑向拉伸量。但抬高期間，若不斷開供水管道，則會在移架時產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。不停水在線運行過程中，供水管道還會受到水壓等因素的影響。通過實際計算，在本次供水管道移位抬高實例中，當(dāng)抬高量在20～30mm范圍時，則可以脫離煤氣支架，與臨界值存在一定的富余量。

3.3實施及效益估算

通過上述移位抬高方案的制定，理論層面，抬高量與臨界值存在一定富余，但管道移位時還會受到管道水壓、拉伸應(yīng)力等因素的影響，且無法定量描述，施工人員只可以根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行分析。為了保證工業(yè)凈水管道不停水移位抬高的可行性與可靠性，施工人員在實驗時先在生活用水管道進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)可以在停水期間進(jìn)行移位。結(jié)合實際情況設(shè)定管道的改造方案，之后將支架設(shè)立于煤氣支架兩側(cè)，保證6～8m的間距范圍，利用千斤頂緩慢抬高制作托架，發(fā)現(xiàn)原支架上管道存在脫離問題［8］。當(dāng)抬高千斤頂30mm時，煤氣支架管道隨之抬高，距離大約為18～22mm，但兩側(cè)原支架的管道并未隨之抬高，整體變形程度較小。在此改造工程中，根據(jù)此種方法移位抬高所有點位，且在生活用水管道試驗中并未發(fā)現(xiàn)任何問題，半個月后工業(yè)凈水管道也順利實現(xiàn)不停水移位抬高。驗收時觀察供水管道支架開裂程度、彎曲度等因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在本次抬高改造過程中，主線設(shè)備保持正常運行，順利完成了供水管道的整改工作，保證了安全性，估算可減少200萬元以上的停產(chǎn)損失費用，經(jīng)濟(jì)效益良好。

4結(jié)束語

本文指出了用水管道在更換設(shè)備支架或移位時存在不方便停水的問題，據(jù)此指出了不停水移位抬高的設(shè)計方案和優(yōu)化改造方法，明確了不停水移位抬高的具體流程。發(fā)現(xiàn)不停水改造可以為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)費用，消除安全隱患，值得在此后工程中進(jìn)一步推廣使用。

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［8］吳國智，孫明剛．淺析供水管道檢漏及維修技術(shù)［J］．區(qū)域治理，2019（1）：267．

作者：尹建萍 單位：山西焦煤西山煤電公用事業(yè)分公