溝槽式管道連接方式在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應用

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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)中的應用已有一定的時間。它廣泛運用生活給水系統(tǒng)的不銹鋼管、銅管和鋼塑復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)中的運用已得到實踐的認可。而溝槽式管道連接方式對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來說，其運用也具有一定的優(yōu)勢，由于國內的工程應用處于起步階段，且冷卻水管道系統(tǒng)有其自身的特點，在具體的應用中需要注意一些新的問題。

1           溝槽式管道系統(tǒng)的特點 

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

溝槽式接頭和管件均有標準件，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。采用標準加工的連接方式，施工的精度提高，保證了安裝質量。安裝只需緊固螺栓就可完成。接頭的工種壓力可達可達2.5MPa，真空度為0.08MPa，工作溫度為-30℃～145℃.接頭內部采用的是橡膠密封墊圈，其中心空腔在內水的水壓力作用下與管壁緊密接觸，起密封作用，管內的壓力越大其密封效果越好。在經濟上，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的危險，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動，允許角變位于管徑相關，但不允許有軸向線位移。其管端連接時可采用支管接頭，有機械三通和機械四通兩種類型。 

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)主要為空調系統(tǒng)（HAVC）服務的。當空調系統(tǒng)采用水冷時，需要采用水來帶走冷凍機產生的熱量。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程。冷卻水管道系統(tǒng)的允許時間與冷凍機組的允許時間相同，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、管道預膜，其水質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，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)的施工安裝技術措施上可能發(fā)生新的變化。 

3        溝槽式管道連接方式應用的可行性 

溝槽式管道連接方式在國外應用非常廣泛，有給水排水、消防、采暖通風、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目中，溝槽連接產品已用于空調系統(tǒng)，應用管徑最大到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中心項目中，溝槽連接用于泵房、冷凍機、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。國內的上海金茂大廈也將其用于消防、給水、熱水、空調管道。

從國內的規(guī)范來看，有國家和行業(yè)標準《溝槽式接頭》（GB5135.11、CJ/T156-2001）、中國工程建設標準化協(xié)會標準《溝槽式連接管道工程技術規(guī)程》（CECS151:2003）。溝槽式管道連接方式適用于DN20~DN600、溫度不超過80℃的生活和生產冷、熱水及消防給水等鋼管工程。現(xiàn)行的《建筑給水排水設計規(guī)范》和《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(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，便于拆卸調整。它還適用于處理管道的膨脹、收縮、偏轉現(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，以去除管道內的泥污、浮銹，減少了管道酸洗、預膜帶來的費用。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、焊接有明顯的技術和經濟優(yōu)勢，但由于其采用的管徑較大，需要從設計和安裝的角度采取一些不同的技術措施來保證連接的質量。

 4.1 設計的技術措施

（1）設計管材的要求

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，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，建議設計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)格對應的是管道的外徑，故在采用國內的溝槽管件時管材應符合相應的國家標準。鍍鋅焊接鋼管應符合《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符合《低壓流體輸送用焊接鋼管》GB／T3092的規(guī)定，無縫鋼管應符合《輸送流體用無縫鋼管》GB／T8163的規(guī)定，不銹鋼管應符合《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符合《給水涂塑復合鋼管》 (CJ／T120)的規(guī)定，襯塑鍍鋅焊接鋼管和襯塑無縫鋼管應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《給水襯塑復合鋼管》(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加以重視。循環(huán)冷卻水的季節(jié)性運行，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，它需要考慮管道內壓力的變化、水錘的沖擊，設置必要的撓性接頭。在管段上每4~5個連續(xù)的剛性接頭間應設置1個撓性接頭，對于有溫度補償功能的彎管、折線形管道應在其產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的安裝，它可大大減少噪聲和震動，導致震動衰減，使整套系統(tǒng)得到抗震保護。

（4）機械連接的設置

在立管上設置支管時應采用溝槽式管件，不應采用機械三通。當橫管上設置支管時，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。這是因為支管接頭的強度要低于標準規(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、溫度變化產生的軸向力和位移。冷卻水管系統(tǒng)本身的壓強并不如消防給水大，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，設計考慮到建設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80m，當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。

溝槽連接的支架設置應符合下列要求：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置1個；直線管段上2個吊架的間距應小于規(guī)范的要求。

特別要注意的是，循環(huán)冷卻水管道系統(tǒng)中應設有足夠的固定支架(吊架)。其主要位置是進水立管的底部、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   施工質量的控制

在事前控制中，對進場的管道進行檢查。國內—些管材在運輸?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，進行對比。在防止大口徑管材運輸變形方面，韓國對鋼管運輸采用內設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，施工應嚴格按操作規(guī)程的順序進行。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，需按設定的限位控制，以防止影響管道的強度；在滾槽的過程中，管道要保持水平，嚴格防止管道出現(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，應將該部分切割掉重新加工溝槽。若出現(xiàn)的表面裂紋，經金屬探傷后確認不影響強度的情況下，對該部位進行防腐處理后才可安裝。在加工溝槽中發(fā)現(xiàn)的管內外的鍍性層的開裂、掉皮損傷，這與管道材質、鍍鋅質量和滾槽速度等有關。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卡進溝槽的位置后再緊固螺栓，兩邊的螺栓應同時緊固。橡膠密閉圈應無破損和變形，若緊固時發(fā)現(xiàn)橡膠密閉圈起皺應更換新的橡膠圈。嚴格按嚴格規(guī)范設置固定支（吊）架或滑動支（吊）架。

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

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減少。