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【摘 要】本文将针对热力管网在敷设过程中的敞沟预热和覆土电预热两种直埋安装方式进行概述。阐述了两种安装方式的原理、特点及相关数据的计算方法，并指出实际工程中应用两种方式的优势与适应条件。
【关键词】热力管网；覆土电预热；敞沟电预热
电预热安装是热力管网工程广泛采用的热力直埋管道施工技术。其中，直埋供热管道预热安装的最主要的方式是敞沟预热。当受到现场施工条件与气候环境限制，管沟埋设不允许长时间的敞口状态时，就需要利用覆土电预热施工技术。
一、覆土电预热技术概况
覆土电预热施工技术有的也称一次性补偿器预热，是利用电流将热力管道加热至预热温度，主要应用于直埋管网，预热的目的是使热力管道伸长量及热胀应力进行部分释放，然后利用一次性补偿器将伸长量吸收后将锚点焊接固定，从而解决热力管道在运行过程中由于受热快速伸长及膨胀问题。利用好分段长度与一次性补偿器安装间距、电预热温度、管道的伸长与膨胀量是覆土电预热施工技术重要的组成。
首先，分段长度与一次性补偿器安装间距的测量。覆土电预热技术首先要需确定敷设管道分段的长度，即一次性补偿器到锚固点的长度。其中，管道分段长度的考量依据是最小过渡段长度，即管道分段长度不能长于管道的最小过渡段长度。一般来讲一次性补偿器到锚固点或驻点的距离Lpr≤Lmin，一次性补偿器之间的距离应≤2 Lmin，以保证管道不出现锚固段。设计时管道上一次性一次性补偿器之间的间隔要一样。
第二，电预热温度的计算。覆土预热温度的计算公式为循环中间温度tm加上克服土壤摩擦力的附加温度Δt′，即：
tdp=tm+Δt′
Δt′=Lc·F/2AEα×10-6
其中，tdp：计算预热温度；tm：循环中间温度；Δt′：附加温度（℃）；t1：管道工作循环最高温度；t2—管道工作循环最低溫度；A—钢管管壁横截面积。
第三，预热的管道的伸长与膨胀量的计算。在对预热管道伸长量的计算中，由于预热附加温度相关的因素较多，所以在预热时确定管道预热处理时，温度虽然是主要的参考值，但不是唯一的参考值，一般预热管道的伸长量按以下公式计算。
ΔL=α（tm-ti）Lpr
ΔL-预处理管道伸长量（m）
其中，ti：预处理管段初始位移为零时管道温度，一般可取预热前管道内水温。Lpr：预处理管段长度。
对于覆土电预热施工，有以下的限制：一是管道的施工要将一次性补偿器与管道同步焊接，且一次性补偿器与管道焊接的工艺与管道间焊接的工艺相同。两个一次性补偿器之间要保持同轴，角度差不能大于2度，且预热段之间的距离不能超过2米。二是预热管道完成连接后，要将沟与管道之间的空隙用沙层填实。一次性补偿器下不填充，以备维修等作业空间，三是管道施工中要做好防水，避免水的流入影响预热效果。
二、敞沟预热安装方式概况
敞沟预热是最常用的热力管网预热技术。在管道安装完之后覆土之前，管道进行预热。管道被加热到预热温度时，保持温度恒定，将一次性补偿器焊死，接着进行覆土，待整个预热段全部回填完之后，再开始降温。
敞沟预热安装方式分为整体预热与分段预热。要注意的是敞沟整体预热在直管段很长，自然弯头满足不了补偿要求时，可以用一段一次性补偿器。当不具备敞沟整体预热条件时， 可考虑敞沟分段预热。其特点是一段管道预热到预热温度并且热伸长量达到计算值后，保持预热温度，回填夯实， 再进行下一段敷设、预热、回填。整个预热过程是一边敷设，一边预热，一边回填。敞沟分段预热减少了敞口的时间，减轻了居民的交通压力，并且无需设一次性补偿器。但是分段法预热要求有移动热源。
敞沟预热的温度的计算，鉴于高温时的屈服应力下降，预热温度应该略高于循环中间温度tm。计算公式如下：
tdp=tm+（0-8） ℃
tm=0.5×（t1+t2）
t1：管道工作循环最高温度；t2—管道工作循环最低温度；tdp：计算预热温度；tm：循环中间温度。
对于敞沟预热，预热前要注意每隔十倍管径的距离是一个固定支撑点，支撑点的高度为管外壳直径的0.6倍，宽度大约1米左右，以防管道纵向失稳。同时，在虚拟固定点和管道转弯处要先回填，以保证管道的稳定。
三、敞沟电预热与覆土电预热比较
1.覆土电预热的优势
采用热力直埋管道的覆土电预热安装技术主要优势是：一是施工过程中施工工期相对减少，减少对交通环境造成的影响，可以实现穿越；二是在施工、环境变化、供热运行时，因为受温度的变化相对小，锚固段的轴向力及滑动段的位移量有很大程度的下降，可以取消管网中的绝大部分一次性补偿器和固定墩等附件，从而提高管网的安全性、稳定性和使用寿命。与敞沟预热方式相比较，首先其不受到气候与环境限制，同时，其焊接一次性补偿器的温度大于预热温度，在补偿器的作用下，可以通过多次变化使得预应力达到均匀分布的效果。
2.敞沟预热的优势
敞沟预热可以把环境温度到预热温度间的热胀变形提前释放，与覆土方式相比，其不受土壤成分的束缚，管道的铺设都比较简单，而且施工过程不用预防热胀的因素，对于预热中，锚固点的轴向力与滑动段的位移，都因为热胀影响小而降低，因此节省了补偿器和固定支架等设备。这样比覆土施工的难度相对来说低，且安全稳定。
3.覆土预热要解决的核心问题
主要是补偿器的安装位置问题，这决定着用一次性补偿器的多少与是否必要。例如，设计压力为1.6MPa时，管线允许在锚固段下运行的强度条件是温升在60℃以内，也就是说只要温差控制在60℃以内，就允许直管段不安装补偿器而进行无补偿敷设，管道在弹性状态下工作。回水管一般最高运行温度不超过70℃，管线最低运行温度为夏季土壤环境温度10℃，冬季最高运行温度为130℃，这两种情况下温差都不超过60℃，所以回水管线不需要安装一次性补偿器。对于供水管线要保证其运行的温差在60℃以内，就必须在管材安装时，将供水管线预热到管网运行时的中间温度，这时就需要在管线中按一定距离安装一次性补偿器。一次性补偿器到驻点的距离不得超过预热温度下的最小过渡段长度，否则一次性补偿器起不到补偿作用。
4.敞沟预热需要解决的核心问题
敞沟预热主要考虑其安装问题，如果供热管一端固定，则应在另一端设置测量装置，并需要专人读取管道伸长量；如果管道两端都没有固定，管道沿两侧伸长，则应在两端分别设置测量装置并由专人读取管道伸长量，然后将两端的伸长量相加即为总伸长量。同时尽量避免不同材质的管道。如果在管道上有三通，则必须在预热之前做出或连通。所有分支三通在预热过程中必须敞沟，不能用覆土方法或其他穿越方式。
四、结论
运用两种方式对直埋管网进行预热和敷设，尤其各自的适用条件与环境，要在做到充分实地调研的基础上来做选择。往往不能说运用哪种方式可以起到节约成本，减少工程时间的作用，有些地质、土壤或是地表建筑决定了不能敞沟预热，有些地理环境需要敞沟预热以降低热胀效果，如果方式选择错误，将大大提高工程难度与成本。随着热力工程的研究对于热力管网的敷设逐步会变得更为成熟，对于敞沟预热还是覆土预热如何运用，都将达到其最好的效果。
参考文献：
[1]张熙娜.浅谈热网工程中的补偿器应用问题[J].山东煤炭科技.2011（05）.
[2]李风雷.直埋敷设中减少补偿器和固定支座的方法[J].煤气与热力.2007（01）.
[3]张连军.有关采暖管道外网直埋敷设问题的思考[J].科技致富向导.2012（05）.
【关键词】热力管网；覆土电预热；敞沟电预热
电预热安装是热力管网工程广泛采用的热力直埋管道施工技术。其中，直埋供热管道预热安装的最主要的方式是敞沟预热。当受到现场施工条件与气候环境限制，管沟埋设不允许长时间的敞口状态时，就需要利用覆土电预热施工技术。
一、覆土电预热技术概况
覆土电预热施工技术有的也称一次性补偿器预热，是利用电流将热力管道加热至预热温度，主要应用于直埋管网，预热的目的是使热力管道伸长量及热胀应力进行部分释放，然后利用一次性补偿器将伸长量吸收后将锚点焊接固定，从而解决热力管道在运行过程中由于受热快速伸长及膨胀问题。利用好分段长度与一次性补偿器安装间距、电预热温度、管道的伸长与膨胀量是覆土电预热施工技术重要的组成。
首先，分段长度与一次性补偿器安装间距的测量。覆土电预热技术首先要需确定敷设管道分段的长度，即一次性补偿器到锚固点的长度。其中，管道分段长度的考量依据是最小过渡段长度，即管道分段长度不能长于管道的最小过渡段长度。一般来讲一次性补偿器到锚固点或驻点的距离Lpr≤Lmin，一次性补偿器之间的距离应≤2 Lmin，以保证管道不出现锚固段。设计时管道上一次性一次性补偿器之间的间隔要一样。
第二，电预热温度的计算。覆土预热温度的计算公式为循环中间温度tm加上克服土壤摩擦力的附加温度Δt′，即：
tdp=tm+Δt′
Δt′=Lc·F/2AEα×10-6
其中，tdp：计算预热温度；tm：循环中间温度；Δt′：附加温度（℃）；t1：管道工作循环最高温度；t2—管道工作循环最低溫度；A—钢管管壁横截面积。
第三，预热的管道的伸长与膨胀量的计算。在对预热管道伸长量的计算中，由于预热附加温度相关的因素较多，所以在预热时确定管道预热处理时，温度虽然是主要的参考值，但不是唯一的参考值，一般预热管道的伸长量按以下公式计算。
ΔL=α（tm-ti）Lpr
ΔL-预处理管道伸长量（m）
其中，ti：预处理管段初始位移为零时管道温度，一般可取预热前管道内水温。Lpr：预处理管段长度。
对于覆土电预热施工，有以下的限制：一是管道的施工要将一次性补偿器与管道同步焊接，且一次性补偿器与管道焊接的工艺与管道间焊接的工艺相同。两个一次性补偿器之间要保持同轴，角度差不能大于2度，且预热段之间的距离不能超过2米。二是预热管道完成连接后，要将沟与管道之间的空隙用沙层填实。一次性补偿器下不填充，以备维修等作业空间，三是管道施工中要做好防水，避免水的流入影响预热效果。
二、敞沟预热安装方式概况
敞沟预热是最常用的热力管网预热技术。在管道安装完之后覆土之前，管道进行预热。管道被加热到预热温度时，保持温度恒定，将一次性补偿器焊死，接着进行覆土，待整个预热段全部回填完之后，再开始降温。
敞沟预热安装方式分为整体预热与分段预热。要注意的是敞沟整体预热在直管段很长，自然弯头满足不了补偿要求时，可以用一段一次性补偿器。当不具备敞沟整体预热条件时， 可考虑敞沟分段预热。其特点是一段管道预热到预热温度并且热伸长量达到计算值后，保持预热温度，回填夯实， 再进行下一段敷设、预热、回填。整个预热过程是一边敷设，一边预热，一边回填。敞沟分段预热减少了敞口的时间，减轻了居民的交通压力，并且无需设一次性补偿器。但是分段法预热要求有移动热源。
敞沟预热的温度的计算，鉴于高温时的屈服应力下降，预热温度应该略高于循环中间温度tm。计算公式如下：
tdp=tm+（0-8） ℃
tm=0.5×（t1+t2）
t1：管道工作循环最高温度；t2—管道工作循环最低温度；tdp：计算预热温度；tm：循环中间温度。
对于敞沟预热，预热前要注意每隔十倍管径的距离是一个固定支撑点，支撑点的高度为管外壳直径的0.6倍，宽度大约1米左右，以防管道纵向失稳。同时，在虚拟固定点和管道转弯处要先回填，以保证管道的稳定。
三、敞沟电预热与覆土电预热比较
1.覆土电预热的优势
采用热力直埋管道的覆土电预热安装技术主要优势是：一是施工过程中施工工期相对减少，减少对交通环境造成的影响，可以实现穿越；二是在施工、环境变化、供热运行时，因为受温度的变化相对小，锚固段的轴向力及滑动段的位移量有很大程度的下降，可以取消管网中的绝大部分一次性补偿器和固定墩等附件，从而提高管网的安全性、稳定性和使用寿命。与敞沟预热方式相比较，首先其不受到气候与环境限制，同时，其焊接一次性补偿器的温度大于预热温度，在补偿器的作用下，可以通过多次变化使得预应力达到均匀分布的效果。
2.敞沟预热的优势
敞沟预热可以把环境温度到预热温度间的热胀变形提前释放，与覆土方式相比，其不受土壤成分的束缚，管道的铺设都比较简单，而且施工过程不用预防热胀的因素，对于预热中，锚固点的轴向力与滑动段的位移，都因为热胀影响小而降低，因此节省了补偿器和固定支架等设备。这样比覆土施工的难度相对来说低，且安全稳定。
3.覆土预热要解决的核心问题
主要是补偿器的安装位置问题，这决定着用一次性补偿器的多少与是否必要。例如，设计压力为1.6MPa时，管线允许在锚固段下运行的强度条件是温升在60℃以内，也就是说只要温差控制在60℃以内，就允许直管段不安装补偿器而进行无补偿敷设，管道在弹性状态下工作。回水管一般最高运行温度不超过70℃，管线最低运行温度为夏季土壤环境温度10℃，冬季最高运行温度为130℃，这两种情况下温差都不超过60℃，所以回水管线不需要安装一次性补偿器。对于供水管线要保证其运行的温差在60℃以内，就必须在管材安装时，将供水管线预热到管网运行时的中间温度，这时就需要在管线中按一定距离安装一次性补偿器。一次性补偿器到驻点的距离不得超过预热温度下的最小过渡段长度，否则一次性补偿器起不到补偿作用。
4.敞沟预热需要解决的核心问题
敞沟预热主要考虑其安装问题，如果供热管一端固定，则应在另一端设置测量装置，并需要专人读取管道伸长量；如果管道两端都没有固定，管道沿两侧伸长，则应在两端分别设置测量装置并由专人读取管道伸长量，然后将两端的伸长量相加即为总伸长量。同时尽量避免不同材质的管道。如果在管道上有三通，则必须在预热之前做出或连通。所有分支三通在预热过程中必须敞沟，不能用覆土方法或其他穿越方式。
四、结论
运用两种方式对直埋管网进行预热和敷设，尤其各自的适用条件与环境，要在做到充分实地调研的基础上来做选择。往往不能说运用哪种方式可以起到节约成本，减少工程时间的作用，有些地质、土壤或是地表建筑决定了不能敞沟预热，有些地理环境需要敞沟预热以降低热胀效果，如果方式选择错误，将大大提高工程难度与成本。随着热力工程的研究对于热力管网的敷设逐步会变得更为成熟，对于敞沟预热还是覆土预热如何运用，都将达到其最好的效果。
参考文献：
[1]张熙娜.浅谈热网工程中的补偿器应用问题[J].山东煤炭科技.2011（05）.
[2]李风雷.直埋敷设中减少补偿器和固定支座的方法[J].煤气与热力.2007（01）.
[3]张连军.有关采暖管道外网直埋敷设问题的思考[J].科技致富向导.2012（05）.