摘要：分析現(xiàn)有埋地燃?xì)夤艿绹?yán)密性試驗方法的缺點，提出一種基于管壁溫度測量的嚴(yán)密性試驗方法。該方法特點：測量管外壁溫度，根據(jù)經(jīng)驗公式換算為管內(nèi)介質(zhì)的溫度，提高了溫度測量精度；在試驗過程中，全程動態(tài)檢測管內(nèi)壓力降的變化，準(zhǔn)確掌握泄漏情況；針對各種試驗用壓力表量程，采用不同的允許壓力降作為嚴(yán)密性試驗的合格判據(jù)。

關(guān)鍵詞：  埋地燃?xì)夤艿溃?span lang="EN-US">  嚴(yán)密性試驗；  溫度測量；  壓力降

Tightness Test of Buried Gas Pipeline Based on Measurement of Pipe Wall Temperature

Abstract：The shortcomings of existing tightness test methods of buried gas pipeline are analyzed，and a tightness test method based on measurement of pipe wall temperature is proposed．The method has the following characteristics：the measured outside pipe wall temperature is converted to the medium temperature inside the pipe according to the empirical formula，so the precision of temperature measurement is improved；the pressure drop inside the pipe is dynamically measured during the test process，and the gas leakage is precisely ascertained；in the light of different measurement ranges of testing pressure meters，the different allowable pressure drop values are used as acceptance criterion of tightness test．

Key words：buried gas pipeline；tightness test；temperature measurement；pressure drop

1 概述

燃?xì)夤艿赖膰?yán)密性試驗是檢驗燃?xì)夤艿蕾|(zhì)量合格與否的關(guān)鍵步驟^[1-2]。目前城市燃?xì)夤艿绹?yán)密性試驗結(jié)果判定按照CJJ 33-2005《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀炇找?guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)進(jìn)行，《規(guī)范》規(guī)定嚴(yán)密性試驗在持續(xù)24 h穩(wěn)壓時間內(nèi)，修正壓力降小于133 Pa為合格，這種判定方法需要準(zhǔn)確測量試驗開始和結(jié)束時的試驗介質(zhì)溫度。另外，修正壓力降小于l33 Pa的判定標(biāo)準(zhǔn)，在實際操作過程中存在管內(nèi)壓力降計算精度較低、嚴(yán)密性判據(jù)設(shè)置不盡合理等問題，嚴(yán)重影響嚴(yán)密性試驗結(jié)論的可靠性，甚至導(dǎo)致誤判，使燃?xì)夤艿肋\行產(chǎn)生很大的安全隱患^[3]。因此，本文針對現(xiàn)行規(guī)范中存在的小合理性，提出管內(nèi)介質(zhì)溫度、管內(nèi)壓力降計算和嚴(yán)密性試驗合格判定的新方法。

2 試驗方法

2．1  現(xiàn)有燃?xì)夤艿绹?yán)密性試驗方法

根據(jù)《規(guī)范》的規(guī)定，埋地燃?xì)夤艿绹?yán)密性試驗在強(qiáng)度試驗合格、管道全線回填后進(jìn)行，嚴(yán)密性試驗穩(wěn)壓的持續(xù)時間為24 h，修正壓力降小于l33 Pa為合格。修正壓力降應(yīng)按式(1)計算：

式中  Δp——修正壓力降，Pa

      p₁、p_a1——試驗開始時的管內(nèi)氣體壓力、大氣壓力，Pa

      p₁、p_a2——試驗結(jié)束時的管內(nèi)氣體壓力、大氣壓力，Pa

      t₁、t₂——試驗開始、結(jié)束時的管內(nèi)氣體溫度，℃

現(xiàn)有的燃?xì)夤艿绹?yán)密性試驗方法存在以下不足：

①管內(nèi)介質(zhì)溫度測量精度較低。目前常用的溫度測量方法采取在閥門井的放散管或試驗管道上開孔焊接短管，裝設(shè)溫度計，測得的溫度受環(huán)境的影響較大；或者直接將溫度計插入管道上部的土壤中，測得的溫度是管道周圍的土壤溫度，與管內(nèi)介質(zhì)溫度存在一定差異；或者在管段的末端裝設(shè)盲板，在盲板上焊接短管，裝設(shè)壓力表和溫度計，這種方法只能測得管道兩端及其鄰近管道內(nèi)的介質(zhì)溫度，與整根管道內(nèi)介質(zhì)的溫度存在較大的誤差。

②修正的壓力降計算只考慮試驗開始時和結(jié)束時兩種狀態(tài)，試驗過程沒有考慮，因此會影響試驗結(jié)果的可靠性。

③判斷管道嚴(yán)密與否，采用統(tǒng)一的修正壓力降小于133 Pa為判斷標(biāo)準(zhǔn)，缺乏合理性和實際可操作性。采用修正壓力降小于l33 Pa為判斷標(biāo)準(zhǔn)，對于試驗壓力在0．1 MPa以下的情況是可行的，但如果試驗壓力大于等于0．1 MPa，壓力表的讀數(shù)誤差將大于等于133 Pa，無法準(zhǔn)確判斷試驗管道的嚴(yán)密性。

2．2 基于管壁溫度測量的嚴(yán)密性試驗方法

如上所述，采用現(xiàn)有的嚴(yán)密性試驗方法無法準(zhǔn)確判斷燃?xì)夤艿赖膰?yán)密性情況，因此本文提出一種基于管壁溫度測量的嚴(yán)密性試驗方法。該方法原理見圖l，具有下列特點：

①管內(nèi)溫度測量比較準(zhǔn)確

該方法通過粘貼在管外壁上的熱電阻傳感器測量管壁溫度，再根據(jù)不同材料管道的經(jīng)驗公式換算為管內(nèi)介質(zhì)溫度。這種管內(nèi)溫度測量方法的精度大大提高。同時考慮管道長度方向溫度分布不均的影響，在溫度測量受環(huán)境影響較小的管段沿管道長度布置l個或多個溫度測點，把測得的溫度平均值作為測量時刻的管壁溫度。

②動態(tài)檢測管內(nèi)壓力降

在嚴(yán)密性試驗持續(xù)24 h的穩(wěn)壓時間內(nèi)，每隔0．5 h測量一次管內(nèi)壓力和溫度，計算修正壓力降。在試驗周期內(nèi)，只要有l次修正壓力降大于規(guī)定值，即判定嚴(yán)密性試驗不合格。因此，在新的試驗方法中，修正壓力降計算公式見式(2)。

式中  Δp_i——第i次檢測得到的修正壓力降，Pa

      p₀、p_a0——試驗開始時管內(nèi)氣體壓力、大氣壓力，Pa

      p_i、pa_i——第i次檢測的管內(nèi)氣體壓力、大氣壓力，Pa

      t₀、t_i——試驗開始時、第i次檢測的管內(nèi)氣體溫度，℃

這種壓力降計算方法能反映試驗全過程的嚴(yán)密性情況，避免現(xiàn)有試驗方法只考慮試驗開始和結(jié)束兩種工況可能帶米的誤判。

③采用與壓力等級對應(yīng)的壓力降許用值

CJJ 33-2005把壓力降l33 Pa作為嚴(yán)密性試驗合格判據(jù)，其含義是不允許有壓力降。因為采用水銀壓力計測量壓力降時，最小刻度lmm汞柱對應(yīng)的壓力為133 Pa。這個值實際上是當(dāng)試驗壓力在0．1 MPa以下，采用水銀壓力計時產(chǎn)生的最大讀數(shù)誤差。因此，l33 Pa的規(guī)定明顯不合理。試驗用壓力表的量程規(guī)定為試驗壓力的1．5～2倍，針對不同的試驗壓力，試驗用壓力表的精度等級、表盤直徑和分度值均有具體規(guī)定，見表l。

即使取量程為0～0．1 MPa的壓力表，其分度值為0．5 kPa，一般讀數(shù)誤差為250 Pa，大于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的l33 Pa，用這樣的壓力表來測量基本不能滿足計算修正壓力降的要求。表l中其他壓力表的分度值遠(yuǎn)大于0．5 kPa，讀數(shù)誤差更大。因此，CJJ 33-2005提出的允許壓力降在實際中沒有可操作性。

本文針對各種試驗用壓力表量程，選取不同壓力降許用值，見表l。這樣規(guī)定的壓力降是讀數(shù)誤差，實際上相當(dāng)于不允許泄漏。

3 試驗系統(tǒng)組成

基于管壁溫度測量的埋地燃?xì)夤艿绖討B(tài)嚴(yán)密性試驗系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，見圖1。

硬件主要包括：

①壓力測量系統(tǒng)：選取l個或多個合適的壓力測量點，安裝壓力表，測量管內(nèi)的壓力。試驗用壓力表的量程根據(jù)試驗壓力選定，一般為試驗壓力的1．5～2倍，精度等級和分度值見表l。

②溫度測量系統(tǒng)：將熱電阻傳感器粘貼于試驗管道外壁，外面覆蓋保護(hù)傳感器的防潮和保溫層，再外加管道保溫。考慮溫度在管道軸向分布不均，沿管道長度布置1個或多個溫度測點，取平均值作為管壁溫度。

③計算機(jī)控制系統(tǒng)：根據(jù)試驗要求對壓力和溫度進(jìn)行定期測量，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號。對試驗過程中的進(jìn)氣和排氣程序進(jìn)行控制。

④加壓和泄壓系統(tǒng)：由氣源、進(jìn)氣閥、排氣閥和相應(yīng)管路組成。

軟件主要包括：試驗順序控制程序，數(shù)據(jù)采集、存儲和處理系統(tǒng)：溫度和壓力信號的采集、管內(nèi)介質(zhì)溫度換算、修正壓力降計算和嚴(yán)密性的判斷等。

4試驗步驟

①敷設(shè)埋地試驗管段，安裝嚴(yán)密性試驗系統(tǒng)，并啟動計算機(jī)測試平臺。

②在試驗管段內(nèi)注人壓縮空氣，直到管道內(nèi)壓力達(dá)到所需要的試驗壓力為止，通過計算機(jī)測試平臺自動記錄初始管內(nèi)壓力p₀管外壁溫度t₀^b和試驗現(xiàn)場大氣壓力p_a0。

③通過計算機(jī)測試平臺定期檢測管內(nèi)壓力p_i，管外壁溫度t_i^b和試驗現(xiàn)場大氣壓力p_ai，計算修正壓力降Δp_i。

④嚴(yán)密性試驗結(jié)果判斷：在連續(xù)24 h試驗過程中，如果修正壓力降卸。均小于許用值，則該試驗管段嚴(yán)密性試驗合格。否則，只要出現(xiàn)1次壓力降超過許用值的情況，嚴(yán)密性試驗不合格。

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本文作者：潘柏定    徐松強(qiáng)   盧志明

作者單位：嘉興市特種設(shè)備檢測院   嘉興市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司  浙江工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院