供水管网爆管原因分析及对策研究论文

供水管网爆管原因分析及对策研究论文（共7篇）

篇1：供水管网爆管原因分析及对策研究论文

供水管网爆管原因分析及防治对策研究

刘胜祥 广州市自来水公司天河供水管理所

摘 要 从研究我国历年爆管事故统计数据入手，详细分析爆管事故原因，从而在管材的选用、施工质量的提高、接口工艺的改进、排气系统的完善、水锤作用的消除、温度应力的防止、给水管道压力的调整；运用给水管网监控和数据采集系统SCADA、理信息系统GIS等进行动态系统管理，建立事故快速反应及处理机制等方面提出了防止爆管的对策。

关键词 爆管 给水管网 防治对策

一、引言

随着社会进步和发展，企业和居民对供水量需求也越来越大。鉴于其运行正常与否，会直接影响供水的安全性和企业的社会效益和经济效益。为此，保证给水管网安全、稳定运行是供水的根本任务。而爆管会引起局部断水和降低水压、甚至造成停产，带来重大损失，对安全供水构成了极大的威胁，因此，有必要对爆管原因、机理进行深入研究，以便提出防治对策。

二、爆管事故的统计分析

为弄清爆管原因，找到引起爆管的主导因素，以总结其规律性，我们对历年爆管事故进行了统计分析，总结出爆管日期、使用材质、接口形式、当时气温、水压情况、交通情况、埋设深度、使用年限、管道口径以及人为因素等方面对爆管的影响。

1、各种管材中，以铸铁管爆管频率最高，而预应力钢筋混凝土管、钢管则爆管频率

较低。在铸铁管中，以连续浇铸铸铁管爆管事故率最高，其次为直浇灰铸铁管、离心浇铸铸铁管，而球墨铸铁管发生爆管现象极少。

2、爆管多数发生在冬季低温期间，而且爆管与气温骤降、回暖密切相关，霜冻、雨

雪过后，气温回升，爆管、断管现象大量发生，可能集中在几天内涌现。各种形

式接口的爆管频率，石棉水泥接口略高于膨胀水泥接口，而青铅接口最小。

3、材质是决定爆管的主要因素，管龄影响较小。但是，同时也发现对于管龄较长的老管道，口径越小，爆管越频繁，无论管材如何均存在此现象，这主要是由于结

垢严重所引起的，口径越小，结垢对通水能力降低影响越大，造成超压爆管。相

同管材的管道，管龄越长，爆管几率越高，这与结垢、腐蚀严重有很大关系。

4、水压越高、埋深越浅，外部负载过大，爆管越频繁，例如：堆积重物、车辆碾压

等均会引起爆管。因此，敷设于快车道的管道较人行道的管道爆管次数为多。

5、地基土质对爆管影响亦较大。地基土质不良的管道爆管频率远远高于正常情况。

尤其在施工、设计不完善时更为严重。

6、因施工质量造成管道爆裂的现象也屡见不鲜。管道附件、爬坡处未砌支墩，打口

质量及接口材料配料不当，钢管焊接有问题，试压过高，冬季试水未做好保温、泄水工作造成冰冻事故时，经常发生爆管现象。

三、爆管的原因总结

给水管道在施工、运行过程中，会受到各种各样因素的影响，因而爆管原因复杂，且有很大的随机性，通过上述统计分析，对爆管原因分析如下：

1、铸管工艺与材质的影响

在给水工程上，大量使用抗拉强度为1.4Mpa普压铸钢管，但往往管内压力小于1.4Mpa 就会发生爆管事故，主要原因是：连续浇铸工艺铸铁管，管体组织疏松、夹气、夹渣、内沟、重皮，可能造成纵向裂缝。浇铸工艺过程中管体剧冷，无退火，收缩不均匀，存在温度应力。管身硬脆，不耐震，不耐冲击，抗弯、抗拉强度差。给水管道往往适应不了高压、重载、震动、冲击和不均匀沉降等环境条件影响，造成管道破裂。

3、管道接口的影响

管道接口是管道施工过程的重要环节之一。接口形式及填料选择是管道工程设计的重要内容之一。目前，管道接口填料存在着过硬、刚性过强的弊病。管道受侧向推力作用，承口受拉，插口受压，而铸铁管抗拉强度差，导致承口破裂。

另外，水泥砂浆和膨胀水泥砂浆填料都具有膨胀性，一旦膨胀强度超过承口强度时，将导致承口破裂。并且这两种填料具有抗压强度高的特点，能够传递侧向位移，这也会导致爆管。

4、温度应力的影响

刚性接口管道中，因温度变化而产生温度应力，造成管路爆裂。特别是在土层中不同土质含水率不同，冻胀系数相异，在春秋溶冻和封冻季节爆管频繁。此外，管道埋深过浅，未敷设于冰冻线以下，也会因产生温度应力而爆管。

5、管网老龄化、腐蚀、结垢的影响

长期埋设在地下的供水管道由于受到土壤腐蚀和电化学腐蚀的作用，造成管壁变薄、强度降低，从而增加发生爆管事故的可能性。此外，管道结垢，造成过水断面减小，通水能力降低，管道阻力增大，管道超负荷运行而引起爆管。而管龄过长的管道，腐蚀、结垢交互作用，管壁疲劳，更加剧了爆管的危险。

6、管道施工质量

⑴管道埋设过深或过浅都会容易形成爆管。管道埋设过深时，由于上部荷载加重管道又没有基础，致使管道发生局部沉陷而产生爆管；管道埋设过浅时，抗重压能力较差，受到管道上面土层，路面的静荷和交通车辆的动负荷作用下，容易造成断裂。比外，如果管道埋深过浅，在冬天气温较低时，由于冰冻的作用，对于使用年限较长的铸铁管更容易造成断裂。

⑵管道安装时没有严格按照规范进行管道基础和回填土的处理。

7、管网运行压力

如果在管网压力调度运行方面采取措施不当，使得管网运行压力超出最不利点压力过高，既不能达到节能的目的，而且管网爆损几率随管道压力的增加而增加；如果管网压力不能保持相对稳定，由于高、低峰水压波动会引起管网爆损事故发生，尤其是相对老化的管网发生事故频率更高。

四、爆管问题的防治对策

爆管问题的防治措施分为主动措施和被动措施两大类。主动措施是一种预防性措施，是事故发生之前采取的。被动措施是指当爆管事故发生之后，采取的及时、有效的救急措施，使事故的影响范围和事故造成的各种损失控制在最小的范围之内。

爆管防治的主动措施主要包括:

1、精心设计，周密考虑

⑴改进铸管工艺，合理选材，推广新型管材，如球墨铸铁管、PE管等。淘汰灰口铸铁管，并采用柔性接口;从源头上减少供水管网爆管的可能性。

⑵在管线工程中应因地制宜设置有效的排气阀、水锤消除器、调压井或空气室，钢管每隔一段距离设置管道伸缩节，泵房设微阻止回阀。

⑶在硬基和软基交接处安装万向伸缩器，消除不均匀沉降造成管道位移，引起管道内部产生的应力。

⑷钢管设计中药注意在适当的位置设置柔口。当从两侧向中间装管时，要严格按闭合温度以防温度应力。

⑸管道设计埋深部宜过浅，以减小气温影响，同时也能增大土壤对管壁的摩擦力。⑹系统设计方案应充分考虑避免可能生成的水锤的条件，并加强防水锤的技术措施，保证水泵供电安全。

2、改进管道接口工艺

过去由于单纯着眼于接口本身强度而忽略了管线整体，以石棉水泥口取代了青铅口，虽节约了投资，但出现了温差爆管事故。因此，应考虑向柔性接口发展，采用刚性、柔性相结合的接口方式，例如采用膨胀水泥和胶圈接口，石棉水泥口与青铅口间用，以提高耐压及抗弯强度。同时用CCTV的方法验收更可以探查管道内部接口等处安装是否符合规范。

3、提高施工技术水平，加强施工全过程的质量控制保证施工质量，严格按照设计要求和施工规范施工。

施工操作人员要考核上岗，对管道安装过程中的主要工序及隐蔽工程进行检查验收，加强施工的全程质量控制。施工中按验收标准检查，埋深要够，覆土要密实，做好管道基础和回填土的处理工作，管件制作要标准，给水管道必须在冲洗试压及消毒合格后才能投入使用。

4、建立供水管网科学管理的软硬件系统

⑴硬件系统

给水管网监控和数据采集系统SCADA(Supervisory Control and DataAcquisition)，它可对给水管网一些节点的水压和流量进行实时监测，并采用无线传送方式实时将水压和流量信号传回控制中心，以此来监测整个给水系统的工作状况，并设置管网压力限值报警，从而及时采取措施，降低管网中爆损发生的可能性。

⑵软件系统

a．给水管网地理信息系统

建立在地理信息系统(GIS)软件平台基础上的给水管网的图形与数据库系统。主要功能有：准确描述管网及其组件的空间和属性信息：高效、生动地定位管道、阀门、水表等管网组件，为实际生产运行提供可靠的依据；为施工人员提供管线及其组件的空间位置，避免人为的开挖破坏；事故时快速制定关阀策略,定位需要关闭的阀门.b．给水管网水力模型

首先，通过建立管网的水力模型，对现有管网的运行状态做出正确评价，提出今后一年或几年的管网改造计划，便于给水工程的投资管理；其次，通过对管网的分析计算，核定各水厂的布局合理性；第三，结合给水系统优化调度模型的建立：对各水厂的出水流量、出水压力进行合理调配，以满足管网的需要；第四，在供水系统发生重大事故时，利用管网水力模型对配水管网运行状态的模拟，分析事故时管网中存在的供水问题，以便采取合理的调度策略，尽可能减少事故的影响范围。因此，建立一个实际运行的管网水力模型、分析管网运行状态、预测各类操作对供水管网运行状况的影响，是十分必要的.5、调整管网压力

降低过高的管网供水压力是降低管网爆损的有效措施之一。在供水管网建立测压点，根据各测压点的压力变化调度水厂二泵房运行台时，使整个管网压力保持相对稳定，避免由于高、低峰水压波动引起管网爆管。

降低管网中的压力有多种方法，如通过设置减压阀分为不同的压力区，适当降低压力过高地区的压力；泵站的合理调度；装置泄压水池；管网中设置电子控制阀门进行调节等等。这些方法都可以在保证供水服务的前提下，适当降低配水系统局部供水水压，既可减少漏水量，又可减少因水锤造成的瞬间压力巨大波动，确保管道安全。

防治爆管的被动措施，主要是指爆管事故发生后的应急措施，它包括:

1、建立事故快速反应及处置机制。

建立全方位和高效的事故管理网络可以迅速对事故做出反应，包括调动维修队伍、改变事故区供水等等;尝试采用新材料和新的先进设备（如断管设备、小型挖土机、新型抽水设备等），淘汰效率低的旧设备。采用市场上出现的新型材料，如配件抢修器、快凝水泥、止水胶带等以提高抢修效率.2、建立事故处理的优化决策支持系统(例如施工力量的最优调度、最优路线选择等)，合理组织抢修施工，提高抢修速度，减少停水范围及时间;

3、加强管线巡查维护力度

⑴建立健全工作责任制。将全市管网分片划分，落实到巡线人员，实行定线、定时、定人、轮流巡线，明确要求巡线工作人员压熟悉自己职责范围内的管网资料。

⑵外单位在管线周围施工时，巡线工作人员要跟踪监护管线，防止人为挖断管线和影响管线日后维护。

⑶要经常对裸露的钢制供水管道进行检查，定期做好防腐维护工作。

⑷充分调动群众的积极性，—旦发现漏水要及时向供水部门报告。

五、结论

广州供水企业服务于社会的宗旨是：优质供水，诚信服务。供水管道由于各种原因引起的爆管现象，确实影响到安全供水、优质服务和供水企业的形象。爆管问题是值得供水企业研究的一个重要课题，预防和减少突发性爆管显得更为迫切。供水企业面临的紧迫任务是根据具体情况建立管网科学管理的软硬件系统，制定相应的管网爆损预防、管理和及时抢修对策，保证供水管网的安全运行。供水企业的全体员工应该齐心协力，统一认识，形成一个职责明确、协调配合、科学调度、科学管理的机制，利用先进的科技手段和先进的仪器设备，彻底根治爆管这个顽症，确保城市供水动脉的畅通，以达到提高供水企业的社会效益和经济效益的目的。

参考文献：

【1】 何芳，刘遂庆．供水管网爆管事故分析与对策探讨．管道技术与设备。2004；(5)：

20～23

【2】 汪光焘 主编，城市供水行业2000年技术进步发展规划，北京：中国建筑工业出

版社，1993.335~397

【3】 金锥 等著，停泵水锤及其防护。北京：中国建筑工业出版社，2004.257~300

【4】 严煦世 等主编.给水排水管网系统.北京：中国建筑工业出版社，2002.257~236

【5】 田云生．给水管道爆裂的原因和对策．科技资讯，2006；(6)：41—42

【6】 李宏刚．铸铁给水管线的应力分析、爆管原因、处理及预防措施．纯碱工业。2002；

(2)：38

【7】 薛士科，给水管网爆管原因分析及防治对策，2007.1

【8】 连鹏．城市供水管网漏损控制方法的研究．天津大学硕士论文．2004：15-24

【9】 农伟文，供水管道管材的选择，沿海企业与科技．2006，(8)：76—78

【10】 杨姗姗．供水管网地理信息系统中爆管分析的设计与实现．武汉大学硕士学位论

文，2005．4

作者简介 刘胜祥 男 1985年4月24日 本科 武汉工程大学 学士 广州市自来水公司 工程监理 工程管理助理工程师 广州市天河区中山大道西250号 510000 *** yalucha521@163.com

篇2：供水管网爆管原因分析及对策研究论文

一、编制目的

为在供热、供水管网发生突发性爆管事故时，能迅速对爆管事故进行应急抢修处理和救援，避免或减少财产损失，并能在最短时间内处理好事故，恢复供热、通水，特制定本事故应急管理办法。

二、适用范围

本预案适用于供热、供水管网漏水及爆管事故的应急抢修处理，主要是DN50以上的管道。

三、组织机构

成立供热、供水管网漏水事故应急抢修领导小组。组 长 ：陈维新 梁晓丰

副 组 长：宋云鹏 白永卫 苗利生 成 员 ：李晓东 张洪伟 王君华 周志友

王 瑶 毕 盛 依 文 李东升 值班人员：于 勇 姜士学 林 凯 刘国庆

高吉贤 张洪涛 贾 飞

抢修成员：供热一、二、三分公司、供水分公司。

四、抢修物资、车辆、人员等抢修准备

供热、供水管网事故应急抢险领导小组主要负责协调事故应急救援期间各个机构的动作，统筹安排整个应急行动。

分公司应急抢险小组接到报警和出警指令后，立即准备抢修设备、材料、人员、车辆快速出发，20分钟内赶赴抢修现场启闭阀门，并迅速进行事故处理，尽快修复受损设施，恢复供热、供水。（1）分公司负责管网事故发生后的应急抢修处理。（2）分公司抢修队负责向公司领导汇报事故情况。

（3）领导小组负责联系当地消防、医院、公安、环保、城管等有关部门，进行事故现场各部门之间的协调等工作。（4）抢修小组负责抢修现场人员、车辆的疏通。

（5）安全生产部、发展技术部负责事故现场的安全监护工作。（6）采购部负责事故应急抢修物资的供应

（7）调度室当班人员负责抢修期间供热、供水调度。

五、应急处理程序

1、生产值班人员接到险情电话时应问明情况，详细记录，并向公司领导汇报。生产值班人员或相关人员立即到现场启闭阀门。生产调度室负责通知抢修领导小组，小组负责人负责抢修人员的召集、安排、工程车、抢修设备、材料等准备工作。

2、到达现场后，首先要迅速对抢修区域实施围挡，设臵安全标牌、隔离板、警示标志，标牌上应注明施工负责人、监督电话、恢复供热、供水时间等温馨提示内容。夜间抢修时，专职电工还须安装并悬挂警示红灯，抢修人员须佩戴安全帽、穿工作服。严禁出现忙而无序的现象，从而导致发生安全事故。抢修过程中对人员车辆进行合理疏导，确保行人及车辆安全通行。

3、抢修人员到达现场后，要能够根据管网位臵、口径、流量等信息迅速判断，初步估算爆管流量、抢修时间、修复完成时间，并将这些信息反馈生产调度室，以备用户电话咨询。并能根据抢修进度列出所需管材及其配件的口径、规格及数量。同时做好现场人员调度、各种材料合理使用和现场总体管理等方面的工作。实行抢修人员质量负责制，对已完抢修工程保证一年内无返修现象发生，否则将追究当事人责任。

六、安全技术措施

（一）一般措施

1、安全生产制度要符合国家和地方以及本企业的有关安全生产政策、法规、条例、规范和标准。项目负责人和各管理人员要认真履行上级安全生产责任制的规定，认真执行国家有关劳动保护标准和安全技术规程，施工人员必须遵守安全操作规程等。

2、专职安全员必须对施工区域内的环境、管线、地质情况进行全面查看和了解。对穿越区内地下管线、防空设施、水渠等必须熟知位臵、走向、深度，在施工中要采取相应技术措施，确保施工安全；

3、技术负责人向参加施工人员认真地进行安全技术措施交底，使广大职工知道采取哪些安全技术措施，说明其重要性和必要性。在 整个施工过程中有效的贯彻执行安全技术措施，同时必须建立安全技术交底制度，必须防止那种只讲形式，不求实际效果的作法。

4、施工现场平面管理必须充分考虑安全，作业区域的孔洞、坑、沟等应盖好填平或架设围栏，加强沟槽支护，并配有明显的警示标志。夜间设红灯示警。对各种安全防护装臵和防护措施、警示牌、安全标志不得任意拆除或随意挪动。

5、现场施工人员整齐佩戴安全帽、工作服。在施工现场明显位臵设臵符合国家标准要求的安全警示牌。对用火、用电、易燃、易爆物品做好防护，分类放臵，配备消防器材，并设立明显标志。

6、现场的材料、设备都要存放整齐，堆放在指定的场所，不得超高。

7、便道要平坦，并具有足够的承载能力，能保证施工车辆和设备的行驶安全。施工便道经过埋设较浅的地下管道、线缆等地下构筑物或设施时，要与使用管理单位及时联系，商定保护措施。

8、施工现场应做好安全保卫工作，现场周围设围护设施，非施工人员不许入内。施工现场应依据情况配备消防器材。

9、用电设备必须全部接地、接零，线路绝缘完好、无破损，线路按功能和电压等级分别敷设，过路套管，保证施工现场临时用电安全。

（二）、雨期施工安全措施

1、雨季施工安全措施

（1）、施工现场设臵有效围挡及警示标志，防止行人误入施工区域而导致人身伤害。

（2）、雨后及时对施工现场情况进行检查，包括现场路面情况、沟槽边坡稳定状况、现场电缆线路是否完好。施工人员进入现场前必须确认周边环境，确认安全后方可进行作业。

（3）、加强沟槽支护，沟槽周边1m范围内不得堆土或堆放重物。（4）、加强用电安全检查，要经常检查电源线路、照明、电器开关等运行状况，发现隐患立即排除，防止降雨引起触电事故。

2、雨季防触电安全措施

（1）、施工现场的电焊机、切管机等比较固定的机电设备应搭设 防雨棚或对电机加防护罩，防止雨淋。

（2）、所有的机电设备都要在投入使用前做好保护电流的测试，严格控制在允许范围内。机电设备的安装、电气线路的架设严格按照临时用电方案措施执行。

（3）、各种机电设备的电器开关应有防雨、防潮措施。（4）、雨后对所有机电设备、临时线路等进行巡视检查，发现问题立即整改。

（5）、施工现场的移动配电箱及施工机具全部使用绝缘防水线。用后放回仓库或遮盖防雨布，不得在露天淋雨，不得放在坑内，防止雨水浸泡、淹没。

（6）、加强用电安全巡视，检查每台机器的接地接零是否正常，检查线路是否完好，若不符合要求，立即整改。

（7）、落实雨施期间的安全生产责任制；针对事故多发地点，有针对性的加大管理力度，减少安全隐患，避免安全事故的发生。

（8）专职电工经常巡视电力线路，发现线路破损或老化及时替换，特别是拖地电线，防止雨天电力伤害。

（三）、管道吊装安全措施

1、排管、下管应使用起重机具进行，严禁将管子直接扔入沟槽内。

2、下管前，必须检查沟槽边坡状况，确认稳定；下管中，应在沟槽内采取防止管子摆动的借施和设临时支墩。

3、在沟槽外排管时，场地应平坦、不积水；管子与槽边的距离应根据管子质量、土质、槽深确定，且不得小于lm；管口应挡掩牢固。

4、起重机具下管应将管子下放至距管沟基面或沟槽底50cm后，作业人员方可在管道两侧辅助作业，管子落稳后方可摘钩。

5、对口作业应符合下列要求：

(1)对口后，应及时将管身挡掩，并点焊固定。(2)对口时，严禁将手脚放在管口或法兰连接处。(3)采用机具配合对口时，机具操作工必须听从管工指令。(4)人工调整管子位臵时必须由专人指挥，作业人员应精神集中，配合协调。

(5)点焊时，施焊人员应按规定佩戴面具等劳动保护用品，非施焊人员必须避开电弧光和火花。

（四）、管道焊接安全措施

1、焊接作业场所应符合下列要求：

(1)、焊接设备、焊机、切割机具、气瓶、电缆和其他器具等必 须放臵稳妥有序，并不得对附近的作业与人员构成妨碍。

(2)、作业场地应平整、清洁、干燥，无障碍物，通风良好。(3)、施焊区周围l0m范围内，不得放臵气瓶、木材等易燃易爆物；不能满足时，应采用阻燃物或耐火屏板（或屏罩）隔离防护，并设安全标志。

2、作业人员必须按规定佩戴齐全的防护用品，并符合下列要求：(1)、焊工作业必须佩戴耐火、干燥的防护手套。(2)、作业人员应根据具体的焊接（切割）操作特点选择穿戴防护服。

(3)、需要对腿做附加保护时，必须使用耐火的护腿或其他等效的用具。

(4)、作业人员身体前部需要对火花和辐射做附加保护时，必须使用经久耐火的皮制或其他材质的围裙。

(5)、在仰焊、切割等操作中，必要时必须佩戴皮制或其他耐火材质的套袖或披肩罩，也可在头罩下佩戴耐火质的防灼伤的斗篷。

(6)、防护用品必须干燥、完好，严禁使用潮湿和破损的防护用品；在潮湿地带作业时，作业人员必须站在铺有绝缘的垫物上，并穿绝缘胶鞋。

(7)、作业人员观察电弧时必须使用带有滤光镜的头罩或手持面罩，或佩戴安全镜、护目镜，或其他合适的眼镜；辅助人员应佩戴类似的眼保护装臵。

3、焊接（切割）作业中涉及的电气安装引接、拆卸、检查必须 由电工操作，严禁非电工作业。

4、焊接（切割）作业后必须整理缆线、锁闭闸箱、清理现场、熄灭火种，待焊件余热消除后，方可离开现场。

5、管道抢修人员要合理安排和认真掌握施工进程，要在确保安全和质量的前提下，按照承诺必须做到直径600mm以下（含直径600mm）的管道12小时以内修复；直径700mm以上（含直径700mm）的管道24小时以内修复。根据现场情况可以采取打夹子或其它快捷方式修复，提高抢修速度；管道腐蚀严重无法处理的，进行分段换管。

七、施工完毕应及时清理抢修现场，合格后立即回填土方、夯实，对属于市政恢复路面，应将余土回填堆拢成型，防止意外发生，并及时通知市政恢复。抢修人员撤离前应将抢修现场清扫干净，不留污水、杂物、渣土。

篇3：供水管网爆管原因分析及对策研究论文

1. 供水管网爆管原因分析

通过相关的研究发现造成供水管网爆管的原因可以分为以下几类: (1) 因供水管网所使用的管道材料缺陷或是管道接口强度不足所导致的供水管网爆管; (2) 供水管网管道内外部受压而导致的供水管网爆管; (3) 供水管网外界温度变化所导致的温应力变化所引起的供水管网爆管; (4) 供水管网管道基础缺陷所导致的供水管网爆管等。根据供水管网在安装完成后爆管时间的不同可以将其分为施工质量或是管道质量所导致的爆管问题, 这一事故多发生于供水管网安装完成后的初期, 这一时期当发生供水管网爆管事故后此种爆管问题将会频繁出现直至被修复后才会使得事故发生的频率降低。在供水管网进行正常运行时, 这一阶段供水管网爆管发生的几率较低除因外界载荷所造成的突发爆管事故外爆管率较低。当供水管网使用时间较长后供水管网的使用性能下降由于供水管网管道的老化将会导致供水管网爆管事故频发。

通过对供水管网爆管事故进行分析后发现, 小管径供水管道爆管的几率要远高于大管径的管道。一般来说DN75-DN200之间的管道的爆管率最高。此外在爆管发生的时节上冬季发生供水管网爆管事故的几率要远远高于其他季节。尤其是在冬季冰冻到解冻期间供水管网爆管发生的几率最高, 最高可以占到全年爆管发生几率的一半以上。现今在供水管网管道材质主要使用的铸铁管、钢管、预应力钢筋混凝土管等。在城市供水管网主管网上多使用的是预应力钢筋混凝土管, 根据管道所使用的管材的不同以及管道的安装技术的不同从而使得供水管网管道发生爆管的几率也大不相同。其中, 使用球墨铸铁管基本上不会产生爆管事故。在供水管网管道爆管事故的原因中由于供水管网管道管壁内外腐蚀是造成供水管网管道爆管的重要原因之一。从自来水厂出来的水由于灭菌需要在水中都含有一定的余氯且在水中还可能含有其他各种微量的化学成分。从而使得钢铁材质的供水管网管道在长期的使用过程中由于化学反应从而导致管壁变薄从而导致爆管。此外在某一处进行供水管网管道爆管维修后这一故障段周边的供水管出现爆管事故的几率大增。这是由于爆裂的管道所涌出的水破坏了周边管道的基础将会使得事故管道周边的管道在故障发生率上要远远高于其他区段。

2. 供水管网管道爆管事故的应对措施

针对供水管网管道爆管事故维修时在管材的选用上推荐使用球磨铸铁管, 并在管口接口处采用柔性胶圈来进行接口以提高供水管网管道的密封性和连接的可靠性。此外, 针对由于施工质量和管道材质问题所导致的供水管网管道爆管事故需要在供水管网施工阶段加强对于供水管网的施工质量的检查控制, 确保严格按照相关设计规范进行供水管网管道的施工确保供水管网的施工质量。此外还需要提高供水管网运行安全数据现场监测技术, 以提高供水管网管道爆管事故发展时的反应速度。此外还应强化对于供水管网管道的科学管理。在城市供水管网的运行调度中, 一般是以宏观区域压力和流量调度为主要目标, 确保用户供水压力的正常。为提高供水管网管道的安全运行, 在供水管网运行管理的过程中应当加强管道安全保护运行调度的关注力度, 通过采用供水管网管道压力控制阀或是减压阀来对供水管网管道的进行供水压力的控制, 避免破坏性的“水锤压力”的形成, 减少供水管网管道爆管事故发生的几率。此外, 应当对供水管网管道建立起完善的健康“体检表”从而对城市供水管网管道的使用“健康度”有着充分的了解及监控。此外还需要对以往发生的供水管网管道爆管事故进行原因分析, 针对造成供水管网管道爆管的影响因素进行控制, 从而将供水管网管道爆管事故的发生率降至最低。此外, 针对由于季节原因所导致供水管网管道爆管事故应当通过对供水管网管道的运行操作进行优化, 针对不同的时节采用不同的供水管网管道运行模式, 从而将供水管网管道爆管事故率降至最低。此外, 还应对供水管网管道运行中的运行压力和实际操作行为影响因素的爆管事故建立事故预测或是预报模型, 通过科学的研究为供水管网的优化调度提供切实可靠的理论依据。此外, 通过在供水管网的运行管理中运行信息化的管理手段建立起城市供水管网地理信息管理系统, 从而对城市管网运行中的压力分布及压力变化进行及时地掌控以便对供水管网中的薄弱环节及易发事故进行重点监测以降低供水管网管道爆管发生的几率。

结语

供水管网是城市重要的基础设施之一。针对日益频繁的供水管网管道爆管事故应当在总结分析事故原因的基础上采取相应的措施来加强供水管网的改造和科学的管理, 降低供水管网爆管事故发生的几率。

参考文献

[1]张海亚, 田一梅, 裴亮.基于GIS的供水管网爆管空间分析模型的建立与应用[J].中国给水排水, 2010, 26 (19) :71-73.

[2]胡新玲, 张宏飞.供水管网地理信息系统中爆管分析的算法研究[J].测绘科学, 2008, 33 (4) :225-226.

篇4：供水管网爆管原因分析及对策研究论文

关键词：供水管网暗漏影响因素防治建议运行管理措施

0引言

供水管网暗漏是指通过城市供水系统输配水管网漏失水量到外界，一般不容易被路人和用户发现，但可以通过主动检漏措施检测到的漏点。具有排查难、危害大和存续时间长等特点。笔者以深圳市某区域的管网探漏情况为契机，根据漏点特性分析，以期为管网探漏提供指导性的意见，同时也为日后科学合理的管网改造工作和日常运行维护提供依据。

1暗漏探测项目概况

1.1供水管网系统概况深圳市D区供水管网长约990Km，2008年平均供水最约为40万m³／d，管网平均压力为0.3MPa。主要管材为镀锌管、PVC管、灰口铸铁管、钢筋混凝土管等。其中DN≤100mm管长500Km，100mm＜DN≤300mm管长205Km，300mm＜DN285Km，管道埋深平均为1.1m。

1.2暗漏探测工程概况2008年9月至12月，深圳某区域对现状给水管线进行了阶段性的全线探漏普查工作，共探查管网漏水点86个，漏水量共计5429859.72m³／年，约占全年供水量的3.5％。本次管道探漏主要采用阀栓听音和路面听音方法进行检测，结合管线探测仪和相关仪进行检测。探测仪器主要有相关式漏水探测仪、管线探测仪、音听式漏水探测器、金属测位器、听音棒等等。计量方式主要采用容积法。

2暗漏原因分析

根据此次探漏的探查的各种管材的暗漏发生情况，从管材本身研究管网发生暗漏的本质原因，是了解暗漏发生规律进而提出相应的防治措施的有效手段和根本途径。

2.1镀锌管镀锌管的暗漏点个数和漏水量均较大。而且镀锌管目前使用量还较大，因此分析镀锌管的暗漏发生情况有重大意义。镀锌管暗漏点中，埋深≤05的漏水点共53处，占镀锌管总漏水点的84.1％。此类漏水点中，管身腐蚀穿孔和接口分别有42处和17处，分别占66.7％和27.0％。由上述情况可以得知，镀锌管的暗漏水点主要发生在埋深较浅管道，主要形式为管身腐蚀和接口漏水。

经过观察和分析，认为发生上述情况的原因有：①镀锌钢管是在小口径钢管上镀一层锌进行防腐，但这层锌起到的防腐作用有限，锌本来是用来防锈的，但是锌本身也较易氧化，从而造成在使用中易产生腐蚀、结垢，进而导致漏水点的出现；②丝口连接部分对镀锌管道内、外防腐层的破坏造成金属与空气、水等媒介的直接接触，极容易造成腐蚀结垢，发生漏水并影响水质；③由于管道埋深较浅，管道本身受地面荷载变化和扰动影响大，加上管材本身的先天不足，耐压性能羞，容易因为管材的荷载分布不均而产生管线接口扭裂，形成漏水；④目前在用的镀锌管一般位于相对不规整小区，地下空间有限，地下管线复杂且分布无序，给水管与污水、雨水、杂物、硬块等物质接触的概率较大，导致给水管道在后续的运营中处于不良环境，对管道造成极大损坏，容易发生腐蚀；

2.2钢管钢管的暗漏点共8处，占漏水点总个数的9％，漏水量占总漏水量的27.99％，呈单个漏水量较大的态势。其中有3处管身穿孔、3处接口漏水、1处管道裂缝和1处排泥阀关闭不严，由于排泥阀关闭不严系人为管理不到位造成，因此管道腐蚀穿孔漏水和接口漏水是钢管漏水的主要形式，漏水点管径主要集中于100mm＜DN≤500mm。

经分析，得出形成上述情况的主要原因有：①深圳地区寓海较近，土壤酸碱性较大，同时由于净水中含有的余氯，对管材有一定的腐蚀，特别是对钢管的焊缝和防腐层破损处等薄弱环节；②给水管线的施工质量较差、不规范，同时与其它管线施工的横向沟通和协调不及时、不到位，导致给水管道在后续的运营中处于不良环境，导致漏水出现，也是造成给水管道接口和管道断裂漏水的重要原因；③由于现场焊接的施工环境较差，施工不规范，导致焊接质量下降，焊缝质量不达标，同时管身和焊缝处防腐效果欠佳，导致腐蚀较为严重。对于DN500以下钢管，由于内腔空间不足，无法进行内侧焊接且无法防腐，造成极大隐患；④供水管道(100mm＜DN≤500mm)主要为市政管道，此类钢管的漏水点多属于横跨排水沟、电缆沟等情况，管道没有加强防腐措施，对管道腐蚀较为严重，同时此类管道多位于城市主要道路且敷设较深，周边噪音较大，管网探漏难度较大，时间长就进化为较大的漏点，为此类暗漏水点逐渐变大提供了客观条件；⑤随着城区内部分道路相继加宽和变坡以及旧城区的改造，造成供水管道中心位置由人行道移至慢车道、快车道上或者压在建筑物下，使此类管道长期受压或者受地面荷载变化和原土层扰动，从而导致部分管线产生开口或者裂缝，由于位置空间的因素制约，无法及时发现漏水点，造成漏水量变大，从而呈现单点漏水量较大的态势。

2.3灰口铸铁管灰口铸铁管漏水点共12处，主要漏水形式为管身腐蚀裂缝漏水和接口漏水。产生上述情况的主要原因有：①灰口铸铁管没有韧性，延展率几乎为零，从材质上看其属于典型的脆性管材，连续烧制的工艺使管道的强度降低，而填料接口刚性强，当产生不均匀沉降、外力冲击时，常会造成管身裂缝和接口的扭裂。②由于灰口铸铁承插口一般采用膨胀水泥或者石棉水泥封口，接口刚性较强，不能产生纵向移动，那么温度下降水管收缩或者外力影响时可能导致填封材料和承插口错位分离，导致管道漏水。

3管网暗漏防治建议

3.1在管网优化评测的基础上，加快旧管网改造，推广使用新型给水管材。供水管网漏损主要发生于旧管网，直接说明加快旧管网改造的必要性和紧迫性。其中镀锌钢管、灰口铸铁和旧钢管作为主要危险源，是改造和淘汰的重点对象。球墨铸铁管未发生暗漏情况，安全性能高；HDPE作为新兴管材，优点明显，但需加强施工质量的监管。

3.2加强供水管网工程的施工质量控制，从源头上减少漏水点的发生。着重加强对钢管现场焊接的质量控制，同时加强防腐处理。特别是现场焊缝和管身防腐层破损处的防腐处理。

敷设管道时，管底应是好的粘土或者砂，有一定承载力，尽量避免不均匀的沉降。靠近管道部分的基础或者覆土不能含有石块等硬物，以免此类物质破坏管道防腐层并形成集中负荷，引起管道爆裂。

3.3成立专门的巡查、检漏队伍，加强对管网的巡查和检漏力度。重点加强DN≤300mm给水管道的探查，同时加强管网附属设备的日常巡查，确保管道附属设备的正常使用和运营。对旧城区及道路改建地区进行重点巡查，避免或减少由于上述建设造成的供水管道位于车道下和或者建筑物压住而导致的管道损坏。同时加强同各市政建设单位的沟通和协调，减少其他市政建设工程对给水管道的损坏。由于管网漏水点具有往复循环的动态特性，管网探漏工作应保持持续性，将漏损控制在合理范围。

3.4对拆迁区域及时进行断管作业。合理安排人员对供水区域内的不明给水管线进行调查，对不明管线进行加装阀门，若一段时间后，并未发现报无水的用户，需废除阀门后给水管线；对未接用户又必须保留的管线加强监测，以便及时发现问题，避免长期漏水现象的产生，造成漏水点的变大。

3.5科学规划和设计、优化管网及附件布置，同时对管网进行分区管理，并在合适位置加装考核表和阀门，积极推进区域流量计(DMA)项目的实施，区域计量通过其管理体系的建立，可以通过水量突增及时发现漏点，解决探测仪器定位的盲目性和压差变化不明显从而无法确定管网漏损严重区域等缺点，为有针对性地开展专项管网检漏工作提供依据和指导。

篇5：供水管网爆管原因分析及对策研究论文

摘 要：针对某电厂高温对流过热器爆管检查情况，进行爆管原因分析;提出了治理对策，制订了锅炉高温对流过热器检查、处理计划，强化了“防止锅炉四管爆漏管理”工作;对于锅炉四管爆漏治理工作，具有一定的借鉴意义。

关键词：高温对流过热器 爆管 原因分析 治理

概况

某电厂装机容量2台125MW机组，采用上海锅炉厂生产的 SG420/13.75-M418型锅炉，额定蒸发量420t/h，主蒸汽压力13.7MPa，主蒸汽温度 540℃，于1999 年04月投产发电。

高温对流过热器布置于折焰角的斜坡上方，共104排，每排由外、中、内三圈共计312 根蛇形管，顺烟气流动方向布置，每排蛇形管有三个下弯，由3根管子套弯而成。蛇行管束的横向节距为 90mm，纵向节距为77mm。进口段管子材质为12Cr1MoV，出口段为钢102，管子规格均为Φ38mm×6mm，泄漏处管子材质为12Cr1MoVG。

2015年02月26日，#2 机组点火启动，03月13日发现对流过热器发生泄漏，3月18日泄漏加剧，#2炉停运。

现场检查情况

2.1对流过热器北向南数第24排内管圈、中管圈吹损泄露，外管圈吹损刷薄。

2.2对流过热器北向南数第25排内管圈、中管圈、外管圈有多处爆管破口

对流过热器北向南数第25排中管圈下部有一处纵向“爆口1”，“爆口1”呈粗糙脆性断面的张口，管壁减薄不多，管子蠕胀也不甚显著。第25排外管圈上部呈现点状吹蚀“爆口2”，“爆口2”由多个小孔组成，爆口周边管壁减薄不明显，呈深坑状。

2.3对流过热器北向南数第26排中管圈、外管圈吹损泄露，内管圈吹损刷薄

2.4对流过热器北向南数第27排内管圈、中管圈、外管圈吹损刷薄

2.5对流过热器北向南数第28排外管圈吹损刷薄

2.6确定此次对流过热器泄露的第1漏点

通过检查分析，确定第1漏点位于对流过热器北数第25排，前数第2组中圈后弯下部，开口朝下，具体泄漏位置见(图1)。试验分析情况

3.1宏观检查情况

第 1 漏点位于前数第 2 组下弯、北数第 25 排中圈后弯弯管外弧处，此漏点处于弯管下部，见(图2)。爆口长约 39mm、宽约 3mm，开口较小，爆口边缘未减薄，无明显胀粗现象，爆口附近外壁有密集的纵向开裂现象，外壁有较厚氧化皮、颜色发黑，见(图 3)。北数第 25 排外圈和北数第 26 排中圈两根对流过热器管外壁氧化皮也较厚经测量，3根管内、外壁氧化皮厚度均达到 0.3mm。

3.2材质合金成分分析

对第 25 排中圈、第 25 排外圈、第 26 排中圈 3 根管进行了合金成分分析，合金成分分析结果见(表1)。3 根对流过热器管合金成分符合标准要求。

部件位置材质CrMoVMn

北数第 25 排下弯外圈12Cr1MoVG0.980.280.210.61

北数第 25 排下弯中圈(爆管管段)12Cr1MoVG0.990.290.230.59

北数第 26 排下弯中圈12Cr1MoVG0.970.310.220.62

GB 5310-200812Cr1MoVG0.90-1.200.25-0.350.15-0.300.40-0.70

表 1 对流过热器管合金成分分析结果

3.3力学性能检测情况

对 3 根对流过热器管进行了拉伸性能检测，检测结果见(表2)。

部件位置抗拉强度(MPa)

Rm下屈服强度(MPa)

Rel

北数第 25 排下弯外圈(水平直管部分)504、531、475 343、366、316

北数第 25 排下弯中圈(垂直直管部分)488、486、479 336、339、331

北数第 26 排下弯中圈(垂直直管部分)509、554、526 336、380、359

GB 5310-2008 12Cr1MoVG 470～640 ≥25表 2 对流过热器管拉伸性能结果 根对流过热器管的力学性能均在标准要求的范围内。对流过热器下弯中圈部分无法加工拉伸试样，故拉伸试样取在出口段的直管部分。北数第 25 排下弯中圈(泄漏管段)部分抗拉强度值已接近标准下限;北数第 25 排下弯外圈以及北数第 26 排下弯中圈试样抗拉强度不均，最小值偏下限。

3.4微观检查情况

在北数第 25 排下弯中圈(泄漏管段)泄漏处取一环形管样进行微观检测，发现爆口附近外壁有较为密集的纵向裂纹，裂纹附近有呈链状蠕变孔洞，基体组织已达到5级严重球化，见(图 4)。

爆管管段迎烟侧与背烟侧组织照片见(图 5)、(图6)，(图 5)组织中有蠕变孔洞，组织 5 级严重球化，(图6)组织中未见蠕变孔洞，组织球化3级，迎、背烟侧组织球化级别差距较大。

分别在北数第 25 排下弯外圈、北数第 26 排下弯中圈后弯处取一环形管样进行微观检测，其迎烟侧组织球化均已接近或达到5级，组织照片见(图7)、(图8)。

4泄漏原因分析

通过第一时间对泄漏现场进行调查取证，对泄漏部位对流过热器受热面管材试样进行材质、力学性能和微观检测，在此基础之上进行泄漏原因分析工作。

从对流过热器爆口宏观来看，爆口开口较小、边缘较钝，外壁氧化皮较厚、有大量纵向裂纹;从微观组织来看，基体中有众多纵向从外壁沿晶间发展的蠕变裂纹，属于长期过热泄漏的特征。

从3根对流过热器管的金相组织和力学性能来看，组织已达5级严重球化、力学性能偏下限。3根管组织均球化严重，可排除异物堵塞的可能性。泄漏发生第2组下弯，此处烟温相对高，容易发生爆管。

查阅 #

1、#2 炉历次爆管记录发现，2003年3月至2007年5月期间，#

1、#2 炉高温对流过热器频繁发生爆管，并且爆管均发生于机组启动后短时间内。其中：#1炉发生8次爆管，11个爆口有10个位于第一组U形弯，1个位于第二组U形弯，集中于南数22排—37排(北数28 排1个)，中圈6个，外圈5个;#2炉发生6次爆管，10个爆口有9个位于第一组，1个位于第二组，集中于南数22排—29 排和北数35排—52排，中圈U形弯3个，内圈7个(U形弯1个，直管段管卡处6个)。经分析，由于启动时减温水投放的不规范，导致对流过热器多次发生水塞爆管泄漏。在规范了减温水投放，并对两台锅炉对流过热器前数第1组下弯和附近管材进行局部升级，大幅度降低了爆管次数。

此次爆管位于前数第2组下弯处，以前因水塞导致的爆管频繁发生，水塞时管内介质通流不畅导致后面管子超温运行、第2组下弯又处于烟气温度较高区域，此处材质仍为 12Cr1MoVG，当累计到一定程度后就发生了长期过热爆管(爆口1)。

第25排中管圈下部长期超温爆口1泄漏蒸汽量较小，细小的蒸汽流对第25排外管圈上部呈现点状吹蚀，形成爆口2，爆口2由多个小孔组成，爆口呈深坑状。爆口2泄漏的蒸汽，造成第25排中管圈吹损减薄爆破，形成爆口3。

在这3个爆口泄漏蒸汽的吹蚀作用下，造成第24排内管圈、中管圈吹损泄露，外管圈吹损刷薄;第25排内管圈、中管圈、外管圈吹损多处泄露;第26排中管圈、外管圈吹损泄露，内管圈吹损刷薄;第27排内管圈、中管圈、外管圈吹损刷薄;第28排外管圈吹损刷薄。处理情况及治理计划

5.1处理情况

2015 年03月21日至2015年03月23日，安排进行#2炉对流过热器共13根泄露、吹损减薄的受热面管子更换工作;乙侧从北向南数第24、25、26、27排内圈、中圈、外圈、第28排外圈，新更换管子型号：φ38*6，材质T91，更换高度1.5米。

5.2治理计划

由于送检的3根对流过热器管子组织最差处均已达到 5级严重球化，计划利用2016年检修机会对高温对流过热器第 2组下部弯头和附近12Cr1MoVG管材进行割管检测，评估材质劣化情况，依据评估结果确定第2组下弯附近12Cr1MoVG管段升级改造方案。

结论

总结处理经历，得出如下结论：#2炉对流过热器泄漏的原因是由于管子长期超温，造成金属基体组织长期过热老化、性能下降而发生泄漏。为了避免对流过热器管子长期超温，要加强运行人员培训;在机组启动初期，应通过燃烧调整来控制主汽汽温，规范减温水投用，避免在对流过热器内形成水塞;建全锅炉四管运行台帐(或数据库)，包括锅炉运行时间、启停次数、超温幅度及时间、汽水品质不合格记录等数据，严格落实超温考核制度，防止发生受热面管子长期超温。

篇6：谈供水管网爆管预警系统

在我国城市供水系统中管线爆管事件时常发生, 严重影响了供水服务和城市交通。而从爆管发生到发现再到抢修结束, 这个时间段会给供水公司造成很大的经济损失, 因此, 城市中供水管网爆管已经成为供水公司的一个隐患, 对建立和完善供水管网安全体系也构成了潜在的威胁[1]。所以, 建立供水管网爆管预警系统, 从而有效预测爆管事故, 对城市供水具有重要的经济效益和社会效益[2]。

1 爆管的原因

1.1 管道因素

供水管网爆管的原因主要出自管网, 主要包括以下几方面:

1) 管道材质因素。管道材质与壁厚决定着管道的结构强度, 强度越大则抗爆管能力越强。根据我国及发达国家多年来对管材漏损的统计经验, 相同条件下, 管材漏损率比较大小如下:灰口铸铁管>球墨铸铁管>镀锌管>钢管>塑料管。给水管材、阀门附件大都敷设在地下, 而金属材质的管道在土壤中会受到周围介质的作用, 其表面会发生化学或电化学反应, 金属单质被氧化成化合物。则管道的强度、塑性、韧性等力学性能会显著降低, 管材寿命也会缩短, 发生爆管事故的可能性也会大大增加。

2) 管道接口因素。通过对管道爆管维修情况的调查分析发现, 当爆管发生在接口上时, 大多数都发生在焊接的钢管接口和承插式管道的刚性接口上。对钢管施工时, 绝大多数都是现场对焊, 焊完后进行防腐, 都是人工进行的, 因此质量不好控制。而管道承插式刚性接口可挠性差, 易传递侧向的力矩和轴向的拉力, 当温度陡变或短时间内土质不均匀沉降时, 就会引起爆管[3]。

3) 管龄因素。目前我国许多城市的供水管网已经老化, 以致漏损。资料显示有很大一部分爆管事故的发生, 究其原因正是由于管段使用寿命大于其理论寿命, 因此, 采用合理的、经济的管网修复和更新策略, 可减少爆管事故发生的可能性, 以提高供水安全。通过建立合理模型和供水管道更换决策系统, 预测供水管道更换时间, 为在最佳时间更换管道及维修时供水调度作出合理决策。

4) 管道施工因素。不规范的施工或是采用落后的施工技术以及质量差的施工会导致供水管网受到外力作用而发生爆裂, 因此建议各地方要加强对供水工程施工的审批和巡查, 加强施工管理, 保证供水管网的施工质量, 减少事故的发生。

1.2 供水管网因素

供水管网的优化调度, 对爆管有很大的影响, 主要有以下几方面:

1) 水锤作用。水锤现象形成的压力是正常工作压力的2倍~3倍, 往往对管段造成较大的破坏[4]。正水锤压强过高, 引起管子爆裂, 负水锤压强过低, 经常会引起管子的凹陷。因此在施工和设计的过程中应注意水锤影响的消除, 例如增大输水管管径, 降低水流流速, 增加水锤消除装置 (调压室、气压罐、水锤消除器、缓闭止回阀等) 可以从一定程度上减轻水锤的影响。

2) 供水压力。压力过小无法满足用户水压要求, 压力过大则对管材承压性能要求较高, 且极易造成爆管, 对供水企业来说也造成一部分的能量浪费。而且用户用水不均匀, 居民用水变化很大, 这要借助水泵进行调节, 水泵频繁启动极易对管道造成破坏。因此在实际操作中, 应尽量采用变频泵, 水泵流量大小容易调节, 也更节省能量。

1.3 外界自然条件因素

通过研究统计资料分析, 外界自然条件因素对供水管网爆管也有一定的影响, 主要有以下几方面:

1) 土壤性质因素。德国燃气与水工业协会通过对100多家供水企业的调查研究表明, 土壤性质是影响供水管网漏损的主要因素[5]。不同土壤的腐蚀性不同, 管道沉降性能也不同, 管道漏损被发现的难易程度也不一样。

2) 地面沉降因素。近几年地面下降现象较多, 桥面与路面严重高低错位, 现状地面的布局与河道的分布走势已呈现不均匀性, 导致过桥管网和普通供水管网因移位、折断、脱节而爆管[6]。

2 爆管预警系统的发展现状

2.1 基于GIS系统的爆管预警系统

GIS (Geographic Information System, 地理信息系统) 是以地理空间数据为基础, 在计算机软件、硬件环境的支持下, 通过对空间相关数据进行采集、存储、管理、操作、分析、模拟和显示, 实时提供空间和动态的地理信息[7]。地理信息系统将图形管理和数据管理结合起来, 不仅克服了传统数据库和图形系统固有的局限性, 而且实现了二者优势很好的结合[8], 使其功能更加强大。

王玲玲和王滨等基于GIS系统, 采用生存分析和贝叶斯定理建立爆管模糊预测模型, 建立了爆管的缓冲区分析模型和关闸搜索分析模型, 对爆管在空间的分布规律进行了分类和综合评价。该系统可为管网管理者提供爆管查询统计、空间分析和预测预警等快速、多层次、直观的信息, 以保证管网供水安全[9]。

2.2 基于SCADA系统的爆管预警系统

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 系统, 即数据采集与监视控制系统。

黄廷林和曹梅花等通过对管网测压点进行优化布置, 利用SCADA系统监测到的供水管网爆管前后监测点的信息, 同时对管网进行正常和爆管状态下的状态估计, 根据整个管网爆管前后节点水压的变化, 考虑各节点在管网中的权重, 对监测点赋予较大的权重, 用模糊相似优先比法快速准确地寻找爆管管段[10]。

2.3 危险率模型

危险率模型是由Cox[11]提出的, 随后Andreou等[12,13]深入研究了危险率模型。

王祎和田一梅等采用生存分析的方法建立了供水管网爆管危险率模型, 提出了管道个体的概念, 详细分析了选取模型变量的方法, 并采用贝叶斯定理将变量分级, 结果表示该模型有着较好的拟合效果和预测精度, 可以有效地筛选出爆管危险率较大的管道[2]。

2.4 遗传程序模型

遗传程序设计 (Genetic Programming, GP) 是进化计算方法的一个新分支, 由美国斯坦福大学的JRKoza教授于1992年创立[14]。

刘俊和俞国平通过训练以管径为分类依据的不同样本, 利用遗传程序设计建立了故障强度与管径、平均绝对压力、平均管龄和抗拉强度之间相关关系的爆管预测模型[15]。

2.5 爆管预警系统的不足

从我国国内现有的研究成果看, 对供水管网自动化的研究方法还处在初级阶段, 主要集中在爆管事故原因分析及控制措施、爆管预测模型、供水管道更新时间预测模型等。国内较多采用的是SCADA (监控和数据采集系统) , 利用测压点反馈的信息模拟管网运行趋势面, 通过对比管网正常工况和异常工况, 通过对比残差图, 综合用户情况, 来确定是漏损还是用户用水量增加。当前, 大多数城市仍然不能充分利用SCADA系统的信息进行爆管位置的检测, 而只能停留在通过测压点水压的剧烈变化来判断爆管管段的位置, 还未能建立起对供水管网进行实时检漏和检爆的有效方法, 在遇到大的爆管事故时, 仍难以及时找出事故发生的具体位置。

综上所述, 之前学者的研究主要集中在供水管网的爆管成因及爆管定位上, 关于爆管预警方面的研究较少, 鉴于爆管发生后的影响和危害之大, 学者们今后的研究方向应向供水管网空间分析转移, 结合供水管网运行静态因素和动态因素, 采用合适的数学分析方法, 利用计算机强大的计算功能, 对爆管事故提前进行预测分析。因此, 对供水管网爆管的研究要结合计算机的计算功能、地理信息科学的已有先进成果, 并结合数学、水力学等学科, 辅之以先进的理论, 建立起爆管预测分析模型, 通过对问题管段进行求解, 确定其爆管概率, 并与实际状况相对比, 得到此模型的准确程度。

3 管网爆管预警系统前景

在供水管网爆管事故发生的初期, 通过SCADA系统采集到的数据会显示出部分管网在线压力点压力突降, 甚至是所有管网的测压点压力普遍下降。但爆管的具体位置在哪里很难从数据中推断。只有利用管网水力模型对管道爆管进行进一步的模拟, 在爆管区域确定的前提下, 利用SCADA系统和相关系统对爆管区域内各管段辅以爆管模拟, 即可以实现对爆管管段的准确定位。尽早获知爆管发生的位置, 就能尽早抢修和补救, 可以避免或减少其对生产、生活的影响和经济损失。

近几年, 新一代的GIS软件技术———Com GIS (ComponentsGIS, 组件式GIS) 已迅速兴起。组件式GIS的基本思想就是把GIS的各大功能模块划分为几个控件, 每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间, 以及GIS控件与其他非GIS控件之间, 可以方便的通过可视化的软件开发工具集成起来, 形成最终的GIS应用。控件则如同一堆各式各样的积木, 分别可实现不同的功能。而在供水管网的漏损评价过程中一些需要集成的功能如果采用这种模块化设计思路, 就会使得系统在功能选择上具有良好的可配置性和可扩展性, 而且可以使系统更加灵活。若实现组件式GIS系统与漏损评价的结合, 就会使漏损评价方法变得更加智能与实用, 该系统的升级、定制也会变得更加便捷。

4 结语

供水管网爆管预警系统模型的构建包括城市供水管网模型的构建和爆管预警模型的构建。基于GIS的供水管网爆管预测预警信息系统和基于SCADA系统的供水管网爆管实时监测系统, 经过有关专家的研究已取得了一定的成果。如何准确定位爆管管段是我们进一步研究与试验的重点。

摘要：针对爆管时管网中压力变化等因素, 列出了几种基本的供水管网爆管预警系统, 阐述了现阶段爆管预警系统的基本情况, 并指出供水管网爆管预警系统在未来有广阔的发展前景。

篇7：供水管网爆管原因分析及对策研究论文

关键词：电厂锅炉 过热器 爆管 原因 对策

中图分类号：TM6212 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0059-01

电力生产的发展是伴随社会发展而来的，在电力生产中火力发电是一种重要的发电方式，而电厂锅炉是火力发电中的一种重要设备。虽然火力发电的效率较高，但是火力发电也存在一定的缺陷和问题，其中包括环境污染、安全事故等。因此，要不断地改进火力发电的不足之处，特别是火力发电的安全问题。要解决火力发电的弊端可以从电厂锅炉设计、电厂运行管理方面入手，切实地做好发电的每一个环节。

1 导致发电厂锅炉过热器爆管的因素介绍

1.1 锅炉设计本身存在缺陷

要想搞清楚电厂锅炉过热器爆管的原因存在着很大的困难，这是因为导致电厂锅炉过热器爆管的原因非常多。其中也包含了锅炉设计方面的缺陷，在锅炉设计过程中，涉及到很多内容。这些设计内容中，每一个都可能存在一定的误差，最终综合起来就产生了很大的偏差。特别是在锅炉设计时，很可能存在热力计算误差，而热力计算误差很可能导致锅炉在运行中因气温和预算值的较大差异而发生爆管。另外，如果当所设计的锅炉受热系数与锅炉炉膛实际温度存在较大差异时，也会造成锅炉过热器爆管事故发生。而且电厂锅炉的结构设计也是导致锅炉过热器爆管的一个关键因素。虽然由锅炉自身设计缺陷导致过热器爆管事故发生的几率较小，但是这种因素的消除存在较大的难度，所以需要加强这方面的研究力度[1]。

1.2 锅炉制作工艺存在的问题

导致电厂锅炉过热器爆管的因素还包含锅炉制作工艺方面，这是通过大量的锅炉过热器爆管事故调查得出的结论。而锅炉制作工艺方面的问题主要展现在以下方面：首先是材料问题。在锅炉制作过程中，根据锅炉设计需要选择不同的材料，但是如果在制作时选错了材料，就会造成很大的安全隐患；其次是制作工艺问题，制作工艺问题主要说的是锅炉制作的精细程度，通常在锅炉制作中会存在焊接缺陷，焊接缺陷具体指的是在焊接过程中，存在未熔合、出现焊透现象、裂纹，还有存在气孔、咬边以及夹渣等现象。这些缺陷中裂纹的危害是最大的，并且裂纹分为热裂纹和冷裂纹，裂纹会带来巨大的安全隐患；再次是现场安装问题，锅炉在实际安装过程中，也可能因操作人员的素质和一些特殊情况而带来一定的安全隐患。影响锅炉制作工艺的因素也是比较多的，像管壁厚度、管材质量等都会对锅炉制作产生很大的影响，制作工艺受到影响继而将会影响到锅炉的实际运行效率，甚至会发生重大的安全事故[1]。

1.3 锅炉运行中存在的问题

通过大量的锅炉过热器爆管事故调查还发现锅炉运行状况也可能会造成过热器爆管。锅炉运行中产生的问题主要体现在以下方面：第一，锅炉受到自身结构和运行条件的综合影响，会产生热偏差现象（锅炉在运行中管子产生蒸汽温度和焓增量超过了管组的平均值），这会导致锅炉长期处于超温状态，而长期超温会促使锅炉过热器爆管。而产生热偏差现象的原因在于锅炉过热器受热不均，还有就是烟气温度场和速度场存在分布不均的现象；而且管内流量也可能间接地导致热偏差现象，而燃烧不稳定就会使得管内流量不均匀；第二，锅炉运行中气温产生的影响。锅炉运行过程中，如果气温不稳定，则容易发生过热器爆管。而锅炉内气温取决于锅炉的烟气侧和蒸汽侧。在烟气侧对锅炉气温产生影响的因素主要有燃料因素、风量配比变化情况、喷燃器的运行方式以及受热面的清洁度等；在蒸汽侧对锅炉气温产生影响的因素主要包含锅炉负荷变化情况、锅炉饱和蒸汽湿度变化情况、给水温度变化情况以及减温水变化情况等[2]。

2 电厂锅炉过热器爆管原因分析工作必要性的分析

随着社会和经济的快速发展，我国的用电量也在逐年地增高。为了满足国家和人民用电的需求，就需要加大发电的力度。在火力发电中，锅炉的需求量是很大的，而且为了顺应发电量增大的趋势，很多传统的锅炉经过了改造，这样提高了发电效率。但与此同时，也出现了一些问题，特别是电厂锅炉过热器爆管的现象出现的频率增高。电厂锅炉过热器爆管可能带来很严重的后果，并且过热器爆管也出现过往复的现象。究其原因在于导致锅炉过热器爆管的原因很多，需要采取综合措施来解决这个问题。所以电厂锅炉过热器爆管原因分析工作是具有重要意义的，只有彻底地搞清楚过热器爆管的原因，才能采取有效的应对措施。这项工作不仅是消除锅炉安全隐患有效途径，同时也是发电企业增加效益的必经之路[2]。

3 预防电厂锅炉过热器爆管发生可采取的办法

3.1 完善锅炉设计及制作工艺

锅炉设计和制作工艺直接决定了锅炉的质量，所以要想降低过热器爆管事故发生率，就一定要加强锅炉设计和制作。锅炉设计要结合锅炉实际使用情况进行，并且要在设计开始前做大量的调研。而制作工艺质量提高的关键在于锅炉焊接，一定要控制好锅炉的焊接，避免出现锅炉焊接缺陷[3]。

3.2 加强锅炉运行管理

解决电厂锅炉过热器爆管还要加强锅炉的运行管理，而加强锅炉运行管理可以从以下方面入手：首先，采用二级减温水比例调整手段，第一级可以作为减温水粗调，二级作为减温水细调，这样可以有效地保证减温水的比例合理；其次，对烟气侧进行调节。在锅炉运行中可以通过过热器的烟气量和烟气温度来控制过热器的对流吸热量；再次，需要合理地调整电厂锅炉的燃烧风量。总之，做好锅炉的运行管理就可以很大程度地降低过热器爆管的发生率。

3.3 提高燃煤的质量

提高燃煤的质量是降低过热器爆管事故发生的一个有效途径，燃煤的质量跟炉膛的燃烧情况有着直接的关系，而炉膛燃烧状况又会影响锅炉的运行状况，所以一定要加强锅炉燃料的管理工作，严格控制燃煤的质量，这样可以很大程度地避免锅炉过热器发生高温腐蚀和磨损[3]。

4 结语

总而言之，我国要想实现经济又快又好地发展，就一定要注重电力产业的发展。电力是发展其它行业的重要支撑，而在电力生产过程中面临的一个重大难题也是重大任务就是电力生产安全问题，只有真正实现电力安全生产才能最终地实现经济和社会的和谐发展，才能为人民谋求更多更大的福利，这应该成为国家奋斗的最终目标。

参考文献

[1]谭建坤.电厂锅炉过热器超温问题分析与对策[J].华中电力，2012（4）：11-13.

[2]王孟浩.消除大容量电厂锅炉过热器及再热器局部超温的措施[J].中国电力，2013（3）：22-24.