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上，明確改造方案，并進行驗證。通過方案設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，不會影響主設備的正常運行，保證了改造的科學性與合理性，可以在同類項目中得到推廣與應用。
關鍵詞：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，在此基礎上合理節(jié)約空間與成本，將部分供水管道架設于其他管道支架上。而隨著使用時間的延長，管道支架會出現(xiàn)老化問題，此時需要重新建設支架，并合理移位脫離部分管道。但采用停水移位方法會導致主線設備停產(chǎn)，且影響人們的正常生活，造成較大的經(jīng)濟損失。對此，相關工作人員應在此基礎上設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，應進行質(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，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的韌性與強度，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。預應力鋼筒混凝土管具備較強的耐腐性，抗壓與抗拉能力較強，且維護方便，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)濟性。
1.2.3管道閥門選擇管道閥門時應盡量減小影響范圍，布置數(shù)量少確保調(diào)度靈活。一般情況下，應盡量選擇操作力矩小、密封性能良好的閥門，保證傳動機構(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，還應保證零件制造精度，任何部門可以達到互換的效果，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，應盡量選擇蝶閥，其重量較強且阻力小，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］。排氣閥應盡量選擇復合式高速進排氣閥，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，且當管道出現(xiàn)負壓問題時，可以自動高速進氣。在選擇止回閥時，應將其作為停水、停泵防止水倒流的設備，最大程度地縮短停水時間。一般情況下，管道應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，在加快關閉速度的基礎上，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，在此基礎上改變管道的走向，適應高程變化的過程被稱為彈性敷設。在標準范圍內(nèi)，管道出現(xiàn)的彈性敷設彎曲不會影響管道的正常使用。但彈性敷設管道曲率半徑應滿足標準要求，不得小于鋼管外徑的1000倍。在計算管道彈性移位參數(shù)時，應假設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置于A區(qū)域內(nèi)，工業(yè)凈水管道設置于B區(qū)域內(nèi)，架設于煤氣管道支架，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，嚴重影響了正常使用。對此，應移位供水管道300m距離，并在管道下方重新設定支架。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)下進行，結(jié)合塑性變形與鋼管變形因素，工作人員應在結(jié)合管道施工經(jīng)驗的基礎上，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理念，明確供水管道在不停水情況下進行移位抬高的設計方案。根據(jù)鋼管敷設規(guī)范，工作人員應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)架的長度設計為22m，以此設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行，發(fā)現(xiàn)可以在停水期間進行移位。結(jié)合實際情況設定管道的改造方案，之后將支架設立于煤氣支架兩側(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)濟效益良好。
4結(jié)束語
本文指出了用水管道在更換設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一步推廣使用。
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作者：尹建萍 單位：山西焦煤西山煤電公用事業(yè)分公