溝槽式管道連接方式在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用

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溝槽式（卡箍）管道連接方式在建筑給水排水系統(tǒng)中的應(yīng)用已有一定的時間。它廣泛運(yùn)用生活給水系統(tǒng)的不銹鋼管、銅管和鋼塑復(fù)合管以及排水管道系統(tǒng)的連接，特別是在消防給水管道系統(tǒng)中的運(yùn)用已得到實(shí)踐的認(rèn)可。而溝槽式管道連接方式對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來說，其運(yùn)用也具有一定的優(yōu)勢，由于國內(nèi)的工程應(yīng)用處于起步階段，且冷卻水管道系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn)，在具體的應(yīng)用中需要注意一些新的問題。

1           溝槽式管道系統(tǒng)的特點(diǎn) 

溝槽式連接具有安裝快速簡易、安全可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、不受場地限制、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。它可應(yīng)用于輸送流體管道的給排水、消防、空調(diào)、化工、造船等管道工程。

溝槽式接頭和管件均有標(biāo)準(zhǔn)件，現(xiàn)場的安裝速度可大大提高，避免了現(xiàn)場的電焊和再鍍鋅等后續(xù)工藝。采用標(biāo)準(zhǔn)加工的連接方式，施工的精度提高，保證了安裝質(zhì)量。安裝只需緊固螺栓就可完成。接頭的工種壓力可達(dá)可達(dá)2.5MPa，真空度為0.08MPa，工作溫度為-30℃～145℃.接頭內(nèi)部采用的是橡膠密封墊圈，其中心空腔在內(nèi)水的水壓力作用下與管壁緊密接觸，起密封作用，管內(nèi)的壓力越大其密封效果越好。在經(jīng)濟(jì)上，溝槽式接頭配管系統(tǒng)比傳統(tǒng)的焊接法蘭連接工程量少，可節(jié)約10%～20%的工程施工費(fèi)用；此外，溝槽式接頭與法蘭接頭所占空間的面積比約為2：3，相對增加了建筑面積的使用率。溝槽接頭的橡膠密封圈和管端連接處可以阻斷噪聲并防止振動傳遞。無明火安裝工藝，可以免去焊接時有火災(zāi)的危險(xiǎn)，有利于工地的防火安全和環(huán)境衛(wèi)生。溝槽接頭的拆卸方便還便于今后的維護(hù)管理。

溝槽式接頭有剛性接頭和撓性接頭。撓性接頭是一種柔性接頭，它用于相鄰管端允許有一定量的相對角變位和軸向轉(zhuǎn)動，允許角變位于管徑相關(guān)，但不允許有軸向線位移。其管端連接時可采用支管接頭，有機(jī)械三通和機(jī)械四通兩種類型。 

2  循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對管道系統(tǒng)的要求

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要為空調(diào)系統(tǒng)（HAVC）服務(wù)的。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)采用水冷時，需要采用水來帶走冷凍機(jī)產(chǎn)生的熱量。建筑給排水從節(jié)水和節(jié)能的角度出發(fā)，將冷卻水的供應(yīng)采用了循環(huán)供水的方式。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)帶走的熱量直接影響到制冷系統(tǒng)的效果。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，除了冷卻塔、水質(zhì)和水量外，管道系統(tǒng)的優(yōu)劣直接決定了冷卻的效果。

建筑空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水的水溫一般在30℃～40℃之間。因流量較大，其管徑也較消防給水管大。冷卻水管的水壓相對較低，其工作壓力是系統(tǒng)所承受的壓力而不是水泵的揚(yáng)程。冷卻水管道系統(tǒng)的允許時間與冷凍機(jī)組的允許時間相同，可能是季節(jié)性使用，管道要考慮水的放空、再充滿的工況。冷卻水的水質(zhì)相對于生活用水要差些，循環(huán)冷卻水需要加藥處理、管道預(yù)膜，其水質(zhì)從某種程度上來看是不確定的。

基于循環(huán)冷卻水的以上特點(diǎn)，其管道系統(tǒng)要求連接方式需要考慮溫度、水壓、耐腐蝕、間隙使用的要求。還需要考慮到隨管徑的增大，在一些常規(guī)的施工安裝技術(shù)措施上可能發(fā)生新的變化。 

3        溝槽式管道連接方式應(yīng)用的可行性 

溝槽式管道連接方式在國外應(yīng)用非常廣泛，有給水排水、消防、采暖通風(fēng)、石油、化工、煤氣、電力、冶金、礦山、造船等管道連接工程。在八十年代處的一些大型溝槽連接項(xiàng)目中，溝槽連接產(chǎn)品已用于空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)用管徑最大到1067mm（42英寸），如蒙特利爾體育館的冷凍水系統(tǒng)。在2002年10月完工的新加坡藝術(shù)中心項(xiàng)目中，溝槽連接用于泵房、冷凍機(jī)、冷凝水、冷卻塔的不銹鋼管道的連接，其管徑從200mm到500mm。香港新機(jī)場的循環(huán)冷卻水管采用的溝槽管件的最大直徑為DN900。國內(nèi)的上海金茂大廈也將其用于消防、給水、熱水、空調(diào)管道。

從國內(nèi)的規(guī)范來看，有國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《溝槽式接頭》（GB5135.11、CJ/T156-2001）、中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《溝槽式連接管道工程技術(shù)規(guī)程》（CECS151:2003）。溝槽式管道連接方式適用于DN20~DN600、溫度不超過80℃的生活和生產(chǎn)冷、熱水及消防給水等鋼管工程。現(xiàn)行的《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》和《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》對循環(huán)冷卻水管道的連接方式未做具體的規(guī)定。因此，在管徑不大于DN600的情況下，采用溝槽連接方式是有依據(jù)的。

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中采用溝槽式管道連接方式，除了安裝速度提高、管道開槽方便外，它可節(jié)省安裝的空間，便于拆卸調(diào)整。它還適用于處理管道的膨脹、收縮、偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可以減少或消除震動，吸收膨脹和收縮。

4  循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中溝槽式連接的技術(shù)措施 

循環(huán)冷卻水管采用鍍鋅鋼管或涂塑鋼管可避免每年的管道清洗，以去除管道內(nèi)的泥污、浮銹，減少了管道酸洗、預(yù)膜帶來的費(fèi)用。從而提高了熱效值的利用。在鍍鋅鋼管的連接中，采用溝槽式管道連接方式相對于法蘭連接、焊接有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，但由于其采用的管徑較大，需要從設(shè)計(jì)和安裝的角度采取一些不同的技術(shù)措施來保證連接的質(zhì)量。

 4.1 設(shè)計(jì)的技術(shù)措施

（1）設(shè)計(jì)管材的要求

循環(huán)冷卻水管道系統(tǒng)的材料包括管材、管件、溝槽連接件等。管材和連接件之間的配套顯得極為重要。由于冷卻水量大的特點(diǎn)，其管道的口徑也相對要大，管材—般采用熱鍍鋅的卷板鋼管、直縫鋼管、無縫鋼管，但焊接鋼管的焊縫突出，不利于管道的壓槽。從溝槽連接的方式來看，建議設(shè)計(jì)選擇的排序是熱鍍鋅的無縫鋼管、直縫鋼管、卷板鋼管。由于溝槽連接的規(guī)格對應(yīng)的是管道的外徑，故在采用國內(nèi)的溝槽管件時管材應(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。鍍鋅焊接鋼管應(yīng)符合《低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管》GB／T3091的規(guī)定，焊接鋼管再鍍鋅的鋼管應(yīng)符合《低壓流體輸送用焊接鋼管》GB／T3092的規(guī)定，無縫鋼管應(yīng)符合《輸送流體用無縫鋼管》GB／T8163的規(guī)定，不銹鋼管應(yīng)符合《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》 GB／T14976的規(guī)定，涂塑鍍鋅焊接鋼管和涂塑無縫鋼管應(yīng)符合《給水涂塑復(fù)合鋼管》 (CJ／T120)的規(guī)定，襯塑鍍鋅焊接鋼管和襯塑無縫鋼管應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《給水襯塑復(fù)合鋼管》(CJ／T136)的。溝槽連接方式對鋼管還需要有—個最小壁厚的要求。

 （2）溝槽管件的要求

溝槽管件的工作壓力一般都能滿足冷卻水系統(tǒng)的承壓要求。但在橡膠密封材料上應(yīng)加以重視。循環(huán)冷卻水的季節(jié)性運(yùn)行，要求橡膠材料抗疲勞；冷卻水的加藥處理，要求橡膠材料抗老化。這兩個因素是必須考慮的。對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來說，建議采用合成橡膠或硅橡膠。

（3）剛撓性連接

溝槽連接的剛性和撓性連接方式對循環(huán)冷卻水都是必要的。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不同于消防給水系統(tǒng)，其管徑大、受力的面積也大，它需要考慮管道內(nèi)壓力的變化、水錘的沖擊，設(shè)置必要的撓性接頭。在管段上每4~5個連續(xù)的剛性接頭間應(yīng)設(shè)置1個撓性接頭，對于有溫度補(bǔ)償功能的彎管、折線形管道應(yīng)在其產(chǎn)生角變位的管段上采用撓性接頭。

撓性接頭特別適用于泵房內(nèi)的安裝，它可大大減少噪聲和震動，導(dǎo)致震動衰減，使整套系統(tǒng)得到抗震保護(hù)。

（4）機(jī)械連接的設(shè)置

在立管上設(shè)置支管時應(yīng)采用溝槽式管件，不應(yīng)采用機(jī)械三通。當(dāng)橫管上設(shè)置支管時，可采用支管接頭連接，但支管的管徑不得太大且不能隨意使用。這是因?yàn)橹Ч芙宇^的強(qiáng)度要低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的溝槽三通、四通等管件，其鉆空的精度要求也較高。

4.2   安裝的技術(shù)措施 

4.2.1  支架形式選擇

管道支架(吊架)是循環(huán)冷卻水管道系統(tǒng)中安裝的重要問題之—。采用溝槽管道連接的循環(huán)冷卻水管道，其支(吊)架系統(tǒng)不但要支撐管道重量，還要承受管道試壓和冷卻水工作狀態(tài)下水壓、溫度變化產(chǎn)生的軸向力和位移。冷卻水管系統(tǒng)本身的壓強(qiáng)并不如消防給水大，但其管徑的作用面積很大，最終作用在支架上的壓力是很大的。例如，上海某辦公樓的安裝中，設(shè)計(jì)考慮到建設(shè)周期緊張并為減小管道的留洞尺寸，在循環(huán)冷卻水管道上采用了溝槽式連接方式。但安裝冷卻水管道中均采用于活動支架，管道僅靠5cm寬的鋼板壓在管道的上部。由于冷卻水的管道為DN600、長度達(dá)80m，當(dāng)在管道試壓到一半時，管道吸水的壓力過大：出現(xiàn)了溝槽的接口移位。因此，支(吊)架的位置、間距和類型(滑動支架、固定支架)對冷卻水管道的溝槽連接是極為重要的。

溝槽連接的支架設(shè)置應(yīng)符合下列要求：立管支架(管卡)在樓層高度不大于5m時，每層必須安裝1個支架；在樓層高度大子5m時，每層不少于2個支架。橫管上的吊(托)架在每一直線管段上必須設(shè)置1個；直線管段上2個吊架的間距應(yīng)小于規(guī)范的要求。

特別要注意的是，循環(huán)冷卻水管道系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有足夠的固定支架(吊架)。其主要位置是進(jìn)水立管的底部、立管接出支管的配件部位、立管因自由長度較長而需要支撐重量的部位、橫管接出支管與支管接頭和配件連接的部位、需要控制管道伸縮等部位。

4.2.2   施工質(zhì)量的控制

在事前控制中，對進(jìn)場的管道進(jìn)行檢查。國內(nèi)—些管材在運(yùn)輸?shù)耐局锌赡艹霈F(xiàn)擠壓，現(xiàn)場主要檢查其壁厚、不圓整度。不圓整度檢測可在管道上將截面分成8等分，測量4條直線的尺寸，進(jìn)行對比。在防止大口徑管材運(yùn)輸變形方面，韓國對鋼管運(yùn)輸采用內(nèi)設(shè)十字架的方式以防止管道受壓變形。同時也需抽查溝槽管件和螺栓的材料性能。

在過程控制中，溝槽的加工十分重要，施工應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程的順序進(jìn)行。注意不能滾槽過快，否則會損傷管道和鍍鋅層；滾槽也不能太深，需按設(shè)定的限位控制，以防止影響管道的強(qiáng)度；在滾槽的過程中，管道要保持水平，嚴(yán)格防止管道出現(xiàn)縱向位移和角位移。

在溝槽加工的部位出現(xiàn)破損性裂縫時，應(yīng)將該部分切割掉重新加工溝槽。若出現(xiàn)的表面裂紋，經(jīng)金屬探傷后確認(rèn)不影響強(qiáng)度的情況下，對該部位進(jìn)行防腐處理后才可安裝。在加工溝槽中發(fā)現(xiàn)的管內(nèi)外的鍍性層的開裂、掉皮損傷，這與管道材質(zhì)、鍍鋅質(zhì)量和滾槽速度等有關(guān)。在局部出現(xiàn)這種情況時，也可在出現(xiàn)部位噴涂紅丹兩道再噴鋅處理。

安裝中，溝槽式管件的凸邊應(yīng)卡進(jìn)溝槽的位置后再緊固螺栓，兩邊的螺栓應(yīng)同時緊固。橡膠密閉圈應(yīng)無破損和變形，若緊固時發(fā)現(xiàn)橡膠密閉圈起皺應(yīng)更換新的橡膠圈。嚴(yán)格按嚴(yán)格規(guī)范設(shè)置固定支（吊）架或滑動支（吊）架。

在冷卻塔和機(jī)房的安裝中，總管的尾部可采用溝槽式接頭的盲板，以便于設(shè)備擴(kuò)容時的拆卸。

一旦溝槽連接方式在工程中出現(xiàn)問題，可從管材產(chǎn)品、溝槽管件、施工方法這三方面先去找問題。雖然溝槽管件采用的螺栓少于法蘭連接，但對于安裝出現(xiàn)誤差的差錯概率也相應(yīng)減少。