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【摘 要】随着城市化进程的不断发展，我国现阶段城市供暖的主要方式为城市集中供暖。至此供热管道的敷设逐渐成为了城市公共事业的重要组成部分。随着集中供暖从机关单位到居民采暖，从大城市到小城镇普及应用，供热管道补偿状态和安装方式都发生了改变，城市供热管道敷设技术面临着挑战。本文从城市集中供暖系统中容易出现的破坏方式入手，分析供热管道补偿状态和供热管道的固定安装方法，探讨根据不同的管道系统角度，合适的补偿装置和安装方式，以期为相关领域的研究提供有价值的参考。
【关键词】供热管道；固定；热补偿
引言
20世纪50年代开始我国的供热系统开始出现在城市建设计划中，在发展建设的60年，供热系统的敷设与安装技术有了长足的进步和提高，但随着改革开放的深入，国民生活水平的提高，居民对居住环境的要求不断提升，对城市供热管道的补偿状态和安装方式也随之有了新的要求。对于直埋热力管道系统，无限塑性流行、循环塑性变形及低循环疲劳、整体失稳等破坏方式成为不安因素，因此，目前在供热管道的敷设过程中都要对供热管道的补偿状态及其安装方式进行选择和对应设计，以此做到节约能源、提高环保、保障社会效益的同时避免和减少供热系统所受的破坏和影响。
一、补偿状态
1、摩擦长度
补偿装置的管道会随着温度的变化出现热胀冷缩的变形情况，但土壤却可以针对装置给予相应的摩擦阻力，管道热胀冷缩变形的释放能且只能出现在靠近补偿装置的有长度限制的管段内，这段管段的长度就是补偿装置的作用范围。因此可以发现摩擦长度就是温度变化过程中，管段向补偿装置释放热胀冷缩变形的最大长度，并且能够制约摩擦长度的因素主要有补偿装置型式、覆盖土层的深度及设计参数、安装方式。在摩擦长度范围内，管道变形释放的程度会有不同，靠近补偿装置的管道变形会比较大，因为该处截面承受力较小，相反，在原理补偿装置的管道截面应力相对大，所以变形程度也小。
2、有补偿段与无补偿段
在补偿装置摩擦长度之内的管段中，管道的热胀变形得到释放，管道会产生滑动段，这个滑动段即为有补偿管段。如图1。
无补偿段又称锚固段，即为在补偿装置膜材长度之外的管段中，管道变形完全不能释放的管段。如图1。
3、管段形成方式
首先，有补偿与无补偿管段是补偿装置自然形成的。当管两端的补偿装置间距是摩擦长度2倍时，就会在两端形成两个不相连的长度，等于摩擦长度的有补偿管段，相应的其余部分就是无补偿管段，二者之间的分界点就是锚固点，如图2所示，两个锚固点见为无补偿管段，两侧为有补偿管段。
当直管两端的补偿装置与摩擦长度相同或者限于摩擦长度时，两个相连的长度为有补偿管段，此时没有无补偿管段，有补偿管段的长度是两补偿装置间距的1/2时，两个有补偿管段的分界点叫做驻点，此时，直管段中只有一个驻点，且驻点与补偿装置之间为有补偿管段。
其次，固定墩控制下的有补偿管段与无补偿管段。固定点即为管道上设置的固定墩处的点。当两个固定墩之间没有设置任何补偿装置时，无补偿管段就形成在两固定墩之间。当固定点与某一段补偿装置的间距比摩擦长度小或等于摩擦长度时，固定点与该补偿装置间的管道全部出于有补偿状态，没有无补偿的管段。此时有补偿管段的长度受固定点的制约。对于另一次管段，当固定墩与该侧补偿装置的间距比膜材长度小时，管道也会全部处于有补偿的状态，否则只能靠补偿装置两端形成的长度与摩擦长度相同时，形成有补偿管段，此时锚固点和固定点的管段为无补偿管段。
二、固定安装方式分类及选择
1、固定安装分类
根据整体焊接管线时温度差或者说温度湿度与回填环境温度相同，可将安装方式划分为冷安装与预应力安装。
冷安装方式在管线焊接和沟槽回填等安装过程完全处于冷态条件下进行，在冷态环境中，管道处于零应力状态，在运行工况下，温度提升较大时，锚固段的应力、内力和滑动段中补偿装置的位移量增大。
预应力安装为管道从环境温度至焊接温度见的热胀变形提前释放，此后，管道温度与环境温度相同时，管道处于拉应力状态中，从而产生预应力效果。在此工况下运行，由于定量的热胀变形提前释放，锚固段的应力、内力和滑动段中补偿装置位移量有大程度的下降。根据管线焊接和管沟回填的先后顺序，预应力安装分位预热安装方式和一次性补偿器安装方式。
2、固定安装选择
首先对于冷安装方式的选择。在冷安装方式中，管道补偿装置位置的关系很重要，管道可能处于锚固状态或者滑动状态，采用冷安装方式的热网管道应为无补偿管段与有补偿管段。形成有补偿管段的补偿装置为管道定线时自然的补偿弯管，设计的L型、Z型或U型补偿弯管及补偿器等。自然形成的弯管由于没有人为的干预以及补偿器所需的检查室及补偿弯管多占的线位，相对其他安装，这种冷安装方式比较简单、经济、方便，因此抛开无补偿管段承受高应力和内力，大部分情况下，在管道应力能满足轻度要求，倘若条件达到供水温度≥130℃，覆土深埋≥1.2m，管线敷设平缓、公称直径≤500mm，即可采用冷安装方式。倘若无法满足以上条件，就会衍生部分问题，如水温过高，直管整个横截面的循环塑性会变形，若埋的比较浅，管道会产生整体失稳，管径过大，局部会出现皱结破裂，无补偿管段中关键及管道附近的三通、折角、阀门等也容易出现破坏。
其次预应力安装方式的选择。预应力安装中热网管段分为有补偿管段和无补偿管段，预应力安装会使一部分热胀变形提前释放，因此除自然形成的补偿弯管外，一般不用再设计补偿器及补偿管段。进行预应力安装通常采用两种形式，预热安装与一次性补偿器安装，预热安装预应力效果相对明显，但安装时需要可移动预热热源，且管沟要敞口，对于敷设在城郊的输送管线和敷设在室内现场条件允许敞口的管线，预热安装是不错的安装方式。采用一次性补偿器安装时，需要通过多次温度变化才能达到应有的预应力效果，尽管增加了费用但却省去了预热热源，并且大部分管沟可以立即回填。因此市区内敷设的管线，可以采取预应力安装方式。
三、结语
在直埋管道中，补偿装置有补偿弯道和补偿器，补偿装置与摩擦长度是判断滑动状态和热胀变形释放程度的重要标准，有补偿管段的自由端为起点，锚固点、固定点为终点，通过设置补偿装置或固定墩，利用固定点、驻点可以有效改变补偿管段的长度，补偿状态和安装方式不是整个官网的特性，一个管网可以有不同的补偿状态，也可以选择不同的安装方式，在大多情况下，我们用不需要人为设置补偿装置的冷安装，但如果条件允许，管道系统的角度或局部管段附近设置有补偿装置也可以选择其他合适的安装方式。
参考文献：
[1]王飞，建伟. 直埋供热管道工程设计 [M]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2007.
[2]张兆霞.直埋热水供热管道敷设方式探讨[J].煤气与热力2012.10（6）.
[3]张振国，尹红霞.城市供热管道的补偿与安装[J].区域供热，2012.04（3）.
【关键词】供热管道；固定；热补偿
引言
20世纪50年代开始我国的供热系统开始出现在城市建设计划中，在发展建设的60年，供热系统的敷设与安装技术有了长足的进步和提高，但随着改革开放的深入，国民生活水平的提高，居民对居住环境的要求不断提升，对城市供热管道的补偿状态和安装方式也随之有了新的要求。对于直埋热力管道系统，无限塑性流行、循环塑性变形及低循环疲劳、整体失稳等破坏方式成为不安因素，因此，目前在供热管道的敷设过程中都要对供热管道的补偿状态及其安装方式进行选择和对应设计，以此做到节约能源、提高环保、保障社会效益的同时避免和减少供热系统所受的破坏和影响。
一、补偿状态
1、摩擦长度
补偿装置的管道会随着温度的变化出现热胀冷缩的变形情况，但土壤却可以针对装置给予相应的摩擦阻力，管道热胀冷缩变形的释放能且只能出现在靠近补偿装置的有长度限制的管段内，这段管段的长度就是补偿装置的作用范围。因此可以发现摩擦长度就是温度变化过程中，管段向补偿装置释放热胀冷缩变形的最大长度，并且能够制约摩擦长度的因素主要有补偿装置型式、覆盖土层的深度及设计参数、安装方式。在摩擦长度范围内，管道变形释放的程度会有不同，靠近补偿装置的管道变形会比较大，因为该处截面承受力较小，相反，在原理补偿装置的管道截面应力相对大，所以变形程度也小。
2、有补偿段与无补偿段
在补偿装置摩擦长度之内的管段中，管道的热胀变形得到释放，管道会产生滑动段，这个滑动段即为有补偿管段。如图1。
无补偿段又称锚固段，即为在补偿装置膜材长度之外的管段中，管道变形完全不能释放的管段。如图1。
3、管段形成方式
首先，有补偿与无补偿管段是补偿装置自然形成的。当管两端的补偿装置间距是摩擦长度2倍时，就会在两端形成两个不相连的长度，等于摩擦长度的有补偿管段，相应的其余部分就是无补偿管段，二者之间的分界点就是锚固点，如图2所示，两个锚固点见为无补偿管段，两侧为有补偿管段。
当直管两端的补偿装置与摩擦长度相同或者限于摩擦长度时，两个相连的长度为有补偿管段，此时没有无补偿管段，有补偿管段的长度是两补偿装置间距的1/2时，两个有补偿管段的分界点叫做驻点，此时，直管段中只有一个驻点，且驻点与补偿装置之间为有补偿管段。
其次，固定墩控制下的有补偿管段与无补偿管段。固定点即为管道上设置的固定墩处的点。当两个固定墩之间没有设置任何补偿装置时，无补偿管段就形成在两固定墩之间。当固定点与某一段补偿装置的间距比摩擦长度小或等于摩擦长度时，固定点与该补偿装置间的管道全部出于有补偿状态，没有无补偿的管段。此时有补偿管段的长度受固定点的制约。对于另一次管段，当固定墩与该侧补偿装置的间距比膜材长度小时，管道也会全部处于有补偿的状态，否则只能靠补偿装置两端形成的长度与摩擦长度相同时，形成有补偿管段，此时锚固点和固定点的管段为无补偿管段。
二、固定安装方式分类及选择
1、固定安装分类
根据整体焊接管线时温度差或者说温度湿度与回填环境温度相同，可将安装方式划分为冷安装与预应力安装。
冷安装方式在管线焊接和沟槽回填等安装过程完全处于冷态条件下进行，在冷态环境中，管道处于零应力状态，在运行工况下，温度提升较大时，锚固段的应力、内力和滑动段中补偿装置的位移量增大。
预应力安装为管道从环境温度至焊接温度见的热胀变形提前释放，此后，管道温度与环境温度相同时，管道处于拉应力状态中，从而产生预应力效果。在此工况下运行，由于定量的热胀变形提前释放，锚固段的应力、内力和滑动段中补偿装置位移量有大程度的下降。根据管线焊接和管沟回填的先后顺序，预应力安装分位预热安装方式和一次性补偿器安装方式。
2、固定安装选择
首先对于冷安装方式的选择。在冷安装方式中，管道补偿装置位置的关系很重要，管道可能处于锚固状态或者滑动状态，采用冷安装方式的热网管道应为无补偿管段与有补偿管段。形成有补偿管段的补偿装置为管道定线时自然的补偿弯管，设计的L型、Z型或U型补偿弯管及补偿器等。自然形成的弯管由于没有人为的干预以及补偿器所需的检查室及补偿弯管多占的线位，相对其他安装，这种冷安装方式比较简单、经济、方便，因此抛开无补偿管段承受高应力和内力，大部分情况下，在管道应力能满足轻度要求，倘若条件达到供水温度≥130℃，覆土深埋≥1.2m，管线敷设平缓、公称直径≤500mm，即可采用冷安装方式。倘若无法满足以上条件，就会衍生部分问题，如水温过高，直管整个横截面的循环塑性会变形，若埋的比较浅，管道会产生整体失稳，管径过大，局部会出现皱结破裂，无补偿管段中关键及管道附近的三通、折角、阀门等也容易出现破坏。
其次预应力安装方式的选择。预应力安装中热网管段分为有补偿管段和无补偿管段，预应力安装会使一部分热胀变形提前释放，因此除自然形成的补偿弯管外，一般不用再设计补偿器及补偿管段。进行预应力安装通常采用两种形式，预热安装与一次性补偿器安装，预热安装预应力效果相对明显，但安装时需要可移动预热热源，且管沟要敞口，对于敷设在城郊的输送管线和敷设在室内现场条件允许敞口的管线，预热安装是不错的安装方式。采用一次性补偿器安装时，需要通过多次温度变化才能达到应有的预应力效果，尽管增加了费用但却省去了预热热源，并且大部分管沟可以立即回填。因此市区内敷设的管线，可以采取预应力安装方式。
三、结语
在直埋管道中，补偿装置有补偿弯道和补偿器，补偿装置与摩擦长度是判断滑动状态和热胀变形释放程度的重要标准，有补偿管段的自由端为起点，锚固点、固定点为终点，通过设置补偿装置或固定墩，利用固定点、驻点可以有效改变补偿管段的长度，补偿状态和安装方式不是整个官网的特性，一个管网可以有不同的补偿状态，也可以选择不同的安装方式，在大多情况下，我们用不需要人为设置补偿装置的冷安装，但如果条件允许，管道系统的角度或局部管段附近设置有补偿装置也可以选择其他合适的安装方式。
参考文献：
[1]王飞，建伟. 直埋供热管道工程设计 [M]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2007.
[2]张兆霞.直埋热水供热管道敷设方式探讨[J].煤气与热力2012.10（6）.
[3]张振国，尹红霞.城市供热管道的补偿与安装[J].区域供热，2012.04（3）.