管道机器人在热网失水控制中的应用

■ 张俊杰 孙冬彬 刘亚男

供热管网安全运行是供热系统的头等大事，如何才能保障管网在供暖季节安全运行昵？要在供暖运行之前，排除安全隐患。每年冬季供暖管网发生的爆管事故频率很高，每次损失都十分惨重。究其原因，是管网腐蚀、渗漏、补偿器老化等隐患未能及早发现，导致事故发生。这些小的渗漏、缺陷以及补偿器轻微的开裂，依靠现有检测手段是很难发现的。因此，非常有必要采用更为先进的检测手段和技术来满足当前供热管网检测的需求。

一、供热管网安全隐患

近几年，供暖企业提出了“冬病夏治”的理念，在停暖检修期间及早把发现的问题和隐患给消除掉，确保供暖季热网的安全运行。

（一）补偿器设计与实际不符

补偿器是供热管网中最薄弱的环节，最容易发生渗漏和爆管等重大的安全事故。因此，补偿器定位、修复、更换和维护显得尤为重要。只有在检修期间，才能有机会更换、维护补偿器。

（二）一次网渗漏

一次供热管网通常管径大、距离长、埋设深（浅则4～5m，深则10m左右），且阀门和排气阀少、气阻大、保温层厚，一些小的渗漏，根本无法形成射流穿透保温层，泄漏噪声很微弱，靠传统声音探测方法很难探测到泄漏点的准确位置。每年夏季检修时，供热单位经常遇到一次网压力保不住，持续补水的问题。

（三）结垢、堵塞

尽管供热管网采用的是软化水，硬度很低，但是因其采用管材基本都是钢管，所以结垢、腐蚀、堵塞、渗漏现象时有发生，一旦发生结垢、堵塞就会导致供热管网的水力失调、流量变小，影响供热系统的稳定。

二、管道机器人原理、组成及应用环境

（一）管道机器人组成以及工作原理

CCTV管道机器人是一套完整的管道内窥检查系统，是由电缆卷盘、导向车、摄像头、控制单元、主机监控显示器等组成。按照CCTV管道机器人推进的方式，又可以分为电动和手动两种。其工作原理是通过CCTV管道机器人放入供热管网内部，检测管道内部的结垢、堵塞、腐蚀、裂纹等管道缺陷情况以及补偿器的定位信息，通过电缆信号将摄像资料和数据实时传输到监控主机，经过专业软件处理和分析工具，评价管道内部存在问题和缺陷，掌握管网真实工况和现状，为后续工作制定解决方案提供了科学的依据，为供热管网的隐患治理、爆管预防起到了积极作用。

（二）管道机器人应用环境和条件

CCTV管道机器人尽管优势十分突出，但也受各种条件、工况、环境的限制和制约。主要应用条件如下：

a. 管道内积水不得超过管道液位20%；b. 管道淤泥、结垢、杂物不能太多；c. 两头开孔且吹扫才能减少雾化；d. 开孔的隐患和危害未来可能存在风险。

三、管道机器人检测思路、流程

（一）检测思路

CCTV管道机器人具体检测思路是根据管网补水、保压的情况以及检测的需求，通过声音探测或关闸闭水锁定可疑的管道，然后通过拆卸阀门或管道开孔，高压水清洗以及吹扫以后，再将管道机器人放入管网中进行检测管道内部情况，并实时将数据上传到显示器，经过软件处理分析，评价管网缺陷。

这种机器人属于常用的机器人，属于非带压作业的机器人。对于带压作业的管道机器人则不需要这么繁琐，但仍需开孔或通过消防栓进入管网即可进行探测，但因为成本太高，至今在国内尚未有应用案例。

（二）检测流程

CCTV管道机器人检测流程要根据管网淤泥、干燥情况、新旧管网、检测需求等灵活掌握，不可生搬硬套、盲目执行。

CCTV机器人管道检测流程图

四、案例分析

宁夏某热力公司为了实现全市热电联产，集中整合了几家私企热力公司。由于小的热力公司以小型锅炉房为热源，管网运行压力0.8Mpa左右，温度90℃左右，而并网以后运行压力要达到1.3Mpa，供热温度110℃～130℃。很明显，原有几家热力公司的一次网补偿器的压力、温度都不能满足热电联产需求，只有更换补偿器，才能消除供热期间安全隐患。可是，管网铺设年限过久、图纸缺失严重，加上补偿器的实际位置与图纸严重不符，无法准确找到补偿器。最后，决定采用CCTV管道机器人来解决这一难题。

（一）拆卸阀门或开孔

通常，一次网管径都很大，阀门间距很长，少则几百米、长则1～2km才有一个阀门，且阀门体积很大，拆卸、安装的工作量很大，费用很高。但CCTV管道机器人又必须进入管道内部才能检测，最后决定直接在管道上开孔作业。鉴于之前热力公司已经按照图纸位置开挖了探坑，只是未能挖到补偿器，正好可以作为开孔位置。由于CCTV机器人的摄像头体积很小，管道开孔的作业面不大，开孔相对简单。

（二）管道中水排净

由于之前开挖探坑位置处于地势低洼地带，管道正好处于管网的最低点，管道内积存了大量的清水，液位已超过管道50%，足以浸没摄像头，影响摄像头成像效果。因此，CCTV机器人在进入管道作业前必须先抽水。通常液位不得超出管道的20%，且淤泥要少，内部相对清洁，才能满足爬行器工作。否则，还要用高压水进行冲洗，把内部沉积的淤泥清理干净，才能把机器人放入管道检测。本次采用的机器人是电动的，而不是手动推进的，在机器人进入管道时相对省力。

（三）吹扫

由于供热管道是密闭的，且积存了很多残留的清水，管道内部的湿度很大。而且，管道内外的温差很大，CCTV机器人一旦进入管道就会在摄像头上形成雾气或水珠。即便是在摄像头涂上防雾化的涂液，也避免不了摄像头雾化。因此，在CCTV机器人进入供热管网内部前，一定要采用鼓风机进行吹扫，烘干管道的湿气。唯有如此，机器人才能正常进入供热管道中。

（四）CCTV检测

当所有工作准备好完毕后，将CCTV管道机器人从开孔处进去供热管道，技术人员利用远程控制器来控制机器人行进的速度和察看的角度，根据传输到地面显示器的影像资料，3600观察管道内部的情况，准确记录补偿器的米数和位置，工作人员利用管线探测仪接收机在地面探测出具体的位置，作上标记，便于施工人员开挖、更换。

（五）现场开挖

根据CCTV检测的补偿器图像和给定的具体位置，组织施工人员根据量测的距离、作好的标记进行现场开挖，开挖验证结果显示，CCTV 管道机器人探测的非常准确。

本次使用CCTV管道机器人共检测出一次网补偿器4处，为热力公司更换补偿器、消除安全隐患、保障冬季的供暖管网安全运行发挥了积极作用，为客户节省了盲目开挖的成本，也节省了大量的检修作业时间。但是在今后热网探测过程中，要根据管道淤泥的情况，科学选择机器人的类型，如果淤泥清洗不干净，还是建议采用电动机器人更为妥当。

总之，CCTV管道机器人对供热管网检测渗漏、结垢、堵塞、腐蚀、私接管线、补偿器定位等有着非常直观的检测效果，对解决供热管网疑难杂症，热网“冬病夏治”理念的贯彻落实有着至关重要的作用。尽管非带压机器人在实际检测和操作中，还有诸多不便，但随着科学技术的发展，带压CCTV管道机器人的出现，管道机器人一定会在供热管网的安全运行中得到广泛应用。