中国市政工程西南设计研究总院有限公司深圳分院 广东省深圳市 518003
摘要：本文以深圳市前海深港现代服务业合作区集中供冷管道项目为例，总结前期方案制定中保温管预置泄漏检测线比选过程，对各种检测系统和原理进行论述，选择适合该项目的检测系统硬件，为类似项目提供可借鉴方案。
关键词：集中供冷；泄漏检测
前言
前海深港现代服务业合作区位于深圳西部，是深圳特区未来向西发展蓝图的一部分，同时也属于国家粤港澳自贸区，目前，合作区内各项设施的建设如火如荼，可以预见，未来将有众多大型写字楼、综合娱乐中心，高端商务酒店等建筑拔地而起，相关的空调制冷需求巨大，因此，对高效低碳可靠的供冷措施有着天然的需求。另一方面，国内外已有的类似的工程案例，从设计施工产品等也为本项目提供了参考。
由于供冷管网具有管网先行建设，用户后期使用的特点，本文就管网建设中泄漏检测系统的硬件预埋设备（如检测缆线预设、缆线接头装置等）的选型做简单介绍。
一、片区供冷管网的布置
前海深港现代服务业合作区（简称‘合作区’）内分为：桂湾片区-- 商务中心片区；前湾片区-- 综合发展片区；妈湾片区-- 保税港片区；宝安中心区-- 宝安区的政治、经济、文化、体育和信息中心；大铲港-- 综合物流服务区5个分区；供冷管网位于桂湾片区。
根据《前海合作区区域集中供冷系统规划布局方案》，桂湾片区设置4个冷站，下图为2~4号冷站位置及相应管网布置，1号冷站待报批。
本工程根据规划要求，供冷管道采用地下直埋敷设方式。直埋供冷管采用预制发泡聚氨酯保温钢管，带高密度聚乙烯保护壳。区域供冷管网的最不利用户的预留资用压头为120kPa，用户换热间冷冻水设计供回水温度为3/12℃，项目采用设有联通管的支状管网的运行模式。
二、供冷管道泄漏检测系统
（1）管道泄漏检测系统的意义
前海片区是新区，开发强度大，对片区内地下管网的运维影响很大，如不做好管网防跑漏措施会带来管网反复开挖，路面沉降崩塌等安全事故，同时，也会导致导热介质流失、中断运行等经济和公司信誉上的损失。因此，管道泄漏检测系统是必不可少的。
（2）参选供冷管道泄漏检测系统
通过对国内外类似已建设项目的了解，鉴于保温管道结构的相似性和传输介质相同的特点，供冷管道的泄漏检测定位系统多是在供热管道泄漏系统平台上发展而来。因此，本次说明选定4家保温管道泄漏检测系统的生产厂商进行比选，分别为北京迈佳伦的布兰德斯BRAUDES系统、天津津能公司的威泰科WIDETECT系统、廊坊华宇天创公司的PIPEGUARD系统、北京杰得公司的JDMS系统，以上四家公司的保温管泄漏检测产品在国内有应用案例，可代表了市场上保温管道泄漏检测技术的主流。
技术交流研讨会议中分别听取了华宇天创&瑞典PG公司的PIPEGUARD系统与北京杰得公司JDMS系统技术人员的详细介绍，另外两家公司补充讲解。结合前期调研报告和与会厂家技术资料及讲解，笔者对保温管检漏技术原理有了充分了解，对不同系统的相似点与不同点也有了认识。
目前，JDMS系统在北京热力部分管网中有使用，PIPEGUARD系统在北京热力管网与山西吕梁供热项目中也有实际案例。会议重点听取了系统的原理和软硬件组成方面的介绍，另一方面咨询了厂商技术人员实际使用中的经验和可能遇到的问题。
（一）所参与比选的四家系统的技术简介与检测硬件
（1）PIPEGUARD检漏系统
1 PIPEGUARD管道泄漏检测系统起源于北欧，在供热管道泄漏检测方面有着丰富的经验，在瑞典自建有面向全球用户的数据中心，数据上传处理后实时显示在用户C/S软件界面上，可显示各设备地理位置、状态、泄漏报警、泄漏点定位和信息反馈等功能。国内代理商也可以针对项目业主的需要在国内搭设服务器，同时联合软件开发公司开发自主的软件平台。
2 泄漏检测系统主要分两步：第一步，利用电阻分压法检测检测线和反馈线所构成的电气回路的电阻值，根据该数值判断的管网是否存在泄漏；第二步，通过TDR（时域反射检测法）来对比管道泄漏前后的检测波曲线的不同，从而确定泄漏点的具体位置。
管道中敷设的硬件为裸铜线+镀锡铜线，一根作为检测线，另一根作为反馈线，两种材质不同的线路封闭成环，构成封闭的电流通路。每个环路最高可检测2km单根保温管道，由于管道中间存在井室，设计中可按1~1.5km考虑；对于长度较长的双管敷设的冷水管道，可将检测设备置于管道中间，4路通道可同时检双方向的一供一回两根管道。
（2）JDMS检漏系统
1 JDMS检测系统为丹麦EMS检测系统国产化产品，的在北京热力管网中应用最早，国产化程度较高，可根据业主需要搭建系统主机和检测软件平台。
2 JDMS管道泄漏检测系统的第一步泄漏测试与PIPEGUARD系统类似，不同点是JDMS系统检测的是检测线与金属导管之间的电阻值。第二步通过接收泄漏点的信号反射回波来定位泄漏点位置，因为泄漏时，泄漏点的水分会导致信号线与保温管内壁间的阻抗发生变化，故障定位仪在起始端发出的检测信号遇到阻抗值变化的管段会产生一个反射信号返回故障定位仪，设备根据信号反射时间可精确定出故障点位置。
管道中敷设的硬件为裸铜线+镀锡铜线，每个检测回路两种线组对使用，单回路最高可以检测7km单根保温管道，系统要求每500m管道须设置一个节点检测井。
（3）WIDETECT检漏系统
图3）结合地理信息系统的管道特征波形
WIDETECT检测系统也属于北欧品牌，可以提供X1L、X3：3dc、X4三种不同检测方式，较为灵活，但不同检测方式的布线形式有所不同。X1L检测方式原理与JDMS系统部分相似，采用电阻分压原理；X4检测方式原理与PIPEGUARD系统相似，采用电阻和TDR检测原理；X3：3dc采用阻抗原理，通过三根沿管道周长等距布置的检测线之间的阻抗变化判断漏水点。
X1L、X4两种检测系统在管道中敷设的硬件为裸铜线+镀锡铜线，每个检测回路两种线组对使用，X1L单回路最高可以检测7km单根保温管道，X4系统可检测单回路5km。
X3：3dc检测系统在管道中敷设硬件为平行等间距的三根电缆。
（4）BRAUDES检漏系统
BRAUDES检测系统应用于生产管道报警系统已超过35年，测量原理采用比较电阻法。系统在保温管道内埋设一根高阻抗线路（5.7ohm/m）和一根低阻抗线路（0.036ohm/m）构成检测电气通路，当漏水时，金属管壁与检测线构成电气通路，形成与余下管段的新并联通路，于是，利用阻抗的变化来判断漏水点的位置。
图4）比较电阻法的电路简图
BRAUDES系统的检测线与其他系统均不同，其特殊的高阻抗检测线——镍铬合金线提高了泄漏回路的分压效果，相对其他检测系统，该系统的检测精准度最高。
（二）硬件通用性较好的系统
（1）PIPEGUARD系统与其它检测技术的通用点和突出特点
通用点：
1、PIPEGUARD检测系统需在管道保温层内敷设遵循国标的裸铜线+镀锡铜线，该检测线布置形式可与JDMS系统通用，实现两种不同的检测原理；并兼容WIDETECT系统的‘X4电阻和TDR’双铜线检测方案。
2、PIPEGUARD系统与WIDETECT的‘X4电阻和TDR’检测方案原理与参数无区别。
3、管道安装完毕后，检测器发射脉冲波，脉冲波通过预埋于管道保温层内的铜线传导，经过管道内封闭回路返回至首端，终止于与发射器成对的接收器。‘发射器—接收器’通过对传导波形的记录得出该段检测回路的特征曲线，作为原始模板储存于数据库。当管道泄漏发生时，重新测量线路特征曲线并与原始模板对比，找出曲线不重合处作为备选泄漏点逐一筛查。该特点与WIDETECT的‘X4电阻和TDR’检测方案类似。
突出特点：
PIPEGUARD系统的国内代理商华宇天创可在国内自建数据站，管网的检测数据不需要通过PG北欧公司的数据中心中转，同时，该代理商还可以对所采集的数据联合其它软件公司进行二次开发，以满足客户的定制化需求。
（2）北京杰得公司的JDMS检测系统
通用点：
JDMS的双铜线硬件布设与PIPEGUARD系统通用，兼容WIDETECT系统的‘X4电阻和TDR’检测方案。
突出特点：
1、检测回路为单线检测，检测距离远，检测线终点须设置终点电阻。
2、泄漏点定位技术独特，须每500米设置一个中间检查点。
3、在检测主管存在支管时，建议将主管线和分支管线独立设计检测系统。
4、软件部分国产化程度高，由于在北京热力管网已有案例，方便搭建软件系统。
三、预制泄漏检测线的形式
管道泄漏检测系统的形式包括检测线预埋和检测点（井）的设置两方面。
（一）管道埋设的感温线缆
本次调研的4种检漏系统中，通过检测原理分为一下三种：
1）‘电阻分压检漏和TDR定位’、
2）‘TDR检漏和定位’
3）‘阻抗检测法’
4）‘比较电阻法检漏和定位’
根据上述4种检测方法，对应保温管内的检测线预埋如下：
1）PIPEGUARD的‘TDR检漏和定位’，JDMS的电阻分压检漏和TDR定位’，WIDETECT的‘X4电阻和TDR’方案的双铜线检测均可实现，
2）WIDETECT的3dc检测方案即‘阻抗检测法’可通过三芯电缆实现，
3）BRAUDES的‘比较电阻法检漏和定位’检测方案，可通过镍铬合金线+镀锡铜线实现。
本文主要针对前期管道的硬件实施，即管道测量线的埋设，介于此原因，管道的系统硬件应尽可能多的兼容各种检测系统，以方便下阶段泄漏检测系统的招标。因此，综合前文，共有四种检测线供选择，1裸铜线2镀锡铜线33dc三芯电缆4镍铬合金线
可知，若埋设4种检测线可兼容所有厂家的检测方案，但经济性差，存在较大的浪费，结合检测线的通用性及价格，推荐采用双铜线方案，于管道中埋设裸铜线、镀锡铜线。可以兼容JDMS、WIDETECT的‘X4电阻和TDR’、PIPEGUARD三种测量方法，但会排除BRAUDES方案和WIDETECT系统的3dc方案。
（二）管道敷设中检测井的设置
1、北京杰得公司的JDMS测量系统要求每500m须设置一个检测井，井内设置检测断点，便于故障发生时定位泄漏点位置。
2、PIPEGUARD系统与WIDETECT系统没有严格要求检测点、井间距，但是对于管道距离超长的、中间无阀门、检修井的需设置检测井。
3、BRAUDES系统要求每500m设置一个检测井，井内或放置检测断点或检测主机。
综合以上要求，推荐采用≯500m的管长段内设置检测井，如有条件应首先考虑与阀门井与检查井合用。
综上所述：规定系统的构成如下：
一、管道的保温层内应敷设泄漏检测线，检测线分为裸铜线和镀锡铜线两种。
二、管道敷设段距离≯500m应设置井，井可与阀门井、检查井共用。
（三）确定技术要求
（1）管道内检测线的敷设位置与距离
1、JDMS系统中，要求两根铜线分别位于管道断面中的11点与1点方向，线与线之间距离≮50mm，两根线颜色应醒目且不同，检测线与内层管道外壁距离≮15mm。
2、WIDETECT系统中除3dc方案采用单根三芯偏平电缆外，其余的X1L，X3方案与JDMS系统类似。
3、PIPEGUARD系统要求两根铜线分别位于管道断面中的10点与2点方向，其余要求与JDMS系统类似。
（2）管道内检测线的技术参数与敷设要求
1、JDMS、PIPEGUARD、WIDETECT的X1L、X3方案三种系统的裸铜线+镀锡铜线的双铜线规格要求通用，均需满足GB/T 39353-2009《电工圆铜线》中相关裸铜线和镀锡铜线规格。JDMS系统要求检测线的直径为1.38mm。PIPEGUARD系统要求的检测线直径为1.5mm。
WIDETECT系统的3dc方案要求敷设三芯扁平电缆，该检测电缆为专用电缆。
2、JDMS对检测线敷设的要求最高，检测线敷设时，需在线缆两端吊锤拉直，以保持检测线与管道钢壁的距离严格一致，从而保持阻抗均匀；另外检测线的支架间距不大于1m。
WIDETECT系统和PIPEGUARD系统要求检测线距离内层管道外壁距离≮15mm。
3、技术要求中，各种检测方案都要求管道接驳口在出厂至补扣完毕的整个过程中严格防潮，防止水湿潮气潜伏于管道对接点的保温层内造成先天的泄漏点。
（四）综述
综上所述：规定保温管道预埋检测线的技术要求如下：
（1）管道的保温层内敷设泄漏检测线应严格平行于管道轴线方向，并与内层管壁的外层平行间距≮15mm。检测线支架间距≯1m。
（2）管道内检测线的间距≮50mm。根据管径不同，所敷设的检测线数量不同，DN400以下：2根检测线；DN400~600：3根检测线；DN600以上4根检测线。以上检测线数量为单一系统的检测线数量，若考虑冗余一种以上系统，所敷设的检测线也应满足冗余系统的要求。
（3）管道敷设段距离≯500m应设置井，井可与阀门井、检查井共用。井内设置浮球开关等积水报警装置。
四、成本与施工事项
根据预埋线缆的不同，检测系统另行增加的费用为10~12万每公里管道。
本文为针对前海供冷管道建设的说明，由于前海供冷管道项目分期实施的特点，因此，本文主要针对管道检测线预埋敷设，对后期变送器、控制报警主机等控制系统的实施没有涉及，只需预留变送器、主机的安装位置即可。根据上述情况可以想见，施工中管道的安装与检漏系统的安装存在工作面交叉和时间间隔，可能导致系统调试中的问题不容易厘清责任方。鉴于此，对施工质量的监测和合同条款拟定需斟酌总结。
五、小结
供冷管道在国内已建项目不多，配套设备、施工、管理尚处于起步，同时，前海片区开发强度大，管道也采用直埋方式，因此，后期的非正常情况导致的泄漏很值得关注。同时，本次所比选的各家检漏系统多用于供热管道检漏，本次供冷管道的冷水泄漏具有与热水不同的物理性质，如凝结、不易蒸发、不易发现等问题也可能对检漏系统的工作带来挑战，因此，在接下来的检漏系统招标和管网片区划分可对各家系统充分比较，选择更适合深圳前海片区管网特点的泄漏检测系统。
论文作者:何冠宏,刘杰
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
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