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漏水检测仪技术在供水管网漏水中的应用

编辑:红昆管道工程  时间:2018-09-19

1、漏损控制的必要性和紧迫性

城市生活用水和工农业生产用水都要求有稳定、可靠的供水。我国水资源人均占有量只有2300立方米,约为世界人均水平的1/4,是世界上13个贫水国家之一。一项调查预测表明,我国用水总量已逼近水资源总量,2010年后,我国将进入严重缺水时期,水资源“危机”为期不远。

同时建设部提供的资料表明,根据对408个城市的统计,我国城市供水管网的漏损率平均达21.5%,北方某些城市的供水管网漏损率甚至高达40%左右。由于供水管网漏损严重,造成宝贵的自来水白白流失,给供水企业带来巨大的经济损失。另外供水管网漏损也增加了水的二次污染的机会,影响了供水的连续性、安全性,并且也会给环境带来了一定的影响。

因此对于供水企业,合理控制管网漏损可以创造巨大的经济效益和社会效益。

2、国内外供水企业常用的查漏水控制技术

国内外供水企业常用的漏损控制技术主要有四种:

①压力控制。压力控制的好处:减少爆管事故,提供更稳定的服务;减少背景渗漏及暗漏量;减少设施维修量;延长资产寿命;压力控制所需的费用远远低于管网改造的费用等。

②利用漏水检测仪技术开展主动查漏水。主动检漏的目的:缩短漏水发生到被发现的时间,减少损失、避免灾害的发生;尽早发现更多、更大的漏水点,最大化地减少资源的浪费;经济、合理的监控,不断降低并维持低漏损水平;投入产出比及利益最大化。

③漏水点的维修速度与质量。

④管道等的管理、安装、维护、更换和改造。

国内外的实践经验表明,在上述漏损控制技术中,利用查漏水技术开展主动检漏,具有投资少、见效快、效益明显等优点。因此,利用漏水检测技术主动开展管网漏水检测工作已成为国内供水企业降低管道漏损的重要途径。

3、漏水检测的基本原理

供水管道发生漏水时,喷出管道的水与漏口摩擦,以及与周围介质等撞击,会产生不同频率的振动,由此产生漏水声。在管道破损处,水漏损时会形成声波并以正弦曲线的方式向管道两侧传播,并引起管道振动,同时,在破裂处急速喷出的水流,冲击管道周围的介质,从而产生具有特殊频率的漏水音,由周围介质及管道传播到地面。查漏水在管网中的漏水点,一般用探测漏水点的漏水声法,这就是检漏的基本原理。漏水声的种类通常可分为三种:

①漏口摩擦声:是指喷出管道的水与漏口摩擦产生的声音,其频率通常为300~2500Hz,并沿管道向远方传播,传播距离通常与水压﹑管材﹑管径﹑接口﹑漏口形状大小等有关。在一定范围内,可在闸门﹑消火栓等暴露点听测到漏水声。

②水头撞击声:是指喷出管道的水与周围介质撞击产生的声音,并以漏斗形式通过土壤向地面扩散,在地面可用检漏仪或听音杆听测到,其频率通常为100~1500 Hz之间。

③介质摩擦声:是指喷出管道的水带动周围粒子(如土粒,沙粒等)相互碰撞摩擦产生的声音,其频率较低,当把听音杆插到地下漏点附近时,可听测到,这为漏点最终确认提供了依据。

现在常用检漏设备就是捕捉这三种声音,查漏水进行精确定位。

4、漏水检测的常用设备

4.1、听音杆:直接接触管网,漏水声直接通过金属杆顶端的簧片传入耳中。听音杆结

构简单,重量轻,操作方法简单,成本很低,在中国应用量很大。金属听音杆仍然是预定位和精定位的主要设备,特别是在那些专业查漏水队伍中几乎人持一支。(如图一所示)

4.2、检漏仪:检漏仪是专门探测管道泄漏噪音的设备。漏水声波是由漏口处产生,并通过管道传播,同时也通过土壤从不同的方向扩散到地面。为精确定位漏点位置,把通用拾音器放在管道上方,以1米间隔来比较泄漏噪音的强度。在通常情况下,听测到最大泄漏噪声的地方就是漏点位置。检漏仪一般有主机、通用拾音器、专用耳机三大部分组成。(如图二所示)

4.3、相关仪:相关仪是快速定位压力管道泄漏位置的设备,把振动传感器置于管壁或与管道相连的部位,由于泄漏点产生的泄漏噪声沿管道从泄漏点向远方传播,两个振动传感器可拾到传播的泄漏噪声信号,该信号通过发射机或通过电缆传给相关仪主机,相关仪主机根据接收信号的不同时间来计算漏点位置,并以图形及数据给出测试结果。

这种测试对环境干扰不敏感,因为这些干扰信号可通过交叉相关技术被相关仪滤掉。只要正确操作相关仪,就能准确地确定漏点位置,而不需要丰富的查漏水经验。相关仪一般有主机、无线发射机、振动传感器三部分组成。(如图三所示)

4.4、管线定位仪:管线定位仪利用电磁感应技术来工作,用于定位地下电缆和金属管道精确走向和深度,管线定位仪一般有发射机和接收机两大部分组成,发射机一般配有被动频率并有多种主动频率可选,发射功率可调。(如图四所示)

4.5、区域泄漏普查系统:是由多台数据记录仪和一台控制器组成的整体化声波接收系统。当装有专用软件的计算机对数据记录仪进行编程后,只要将记录仪放在管网的不同位置,如消火栓、阀门及其它管道暴露点等,按预设时间同时自动开/关记录仪,可记录管道各处的漏水声信号,该信号经数字化后自动存入记录仪中,并通过专用软件在计算机上进行处理,从而快速探测装有记录仪的管网区域内是否存在漏水。人耳通常能同到30dB以上的漏水声,而泄漏噪声自动记录仪可探测到10dB以上的漏水声,部分设备集漏水预定位和精定位于一体。(如图五所示)

4.6、常用的其他辅助设备:发电机、冲击钻、寻闸仪、测压表等。

5、查漏水常用方法

目前国外通常采用的检漏方法有:音听检漏法,相关检漏法,区域泄漏噪声自动监测法和分区检漏法等。前三种检漏法是靠漏口产生的声音来探测漏点的,这对无声的泄漏就没有办法了。而分区检漏法是通过计量管道流量及压力来判别有无漏水存在,就是所谓的最小流量法。现在国内水司通常采用的检漏方法有区域环境调查法、音听检漏法和相关检漏法,有些水司也采用了区域泄漏噪声自动监测法。随着供水管网管理的规范和技术的进步,许多水司会逐步引进区域泄漏噪声自动监测法或分区检漏法,这对快速降低漏损,控制漏耗将起到积极的作用。

5.1、环境调查法

最直观的一种判定漏水线索和范围的方法。根据供水管网图及有关人员提供的情况,对供水管道进行详细的调查。包括管道连接情况、分布、材质及周围介质的情况。并通过观察路面情况、冬季积雪先溶、管线上方草木茂盛、下水井等沟渠清水长流等情况判定漏点。

5.2、压力测试比较法

管道破损漏水,如漏量较大,一般会造成管网局部压力降低,离漏点越近压力越低。利用消防栓进行测压比较,可以快速锁定漏水区域。

5.3、余氯检测法

按照国家规定的出厂水标准,氯和水接触30分钟后余氯含量要不低于0.3毫克/升,管网末梢水中游离性余氯的含量不低于0.05毫克/升。利用余氯与邻联甲苯胺反映生成黄色的醌式化合物的原理,通过对采集到的水样进行检测,通过目试比色就可判断是否是供水管网发生泄漏。

5.4、音听检漏法

音听检漏法分为阀栓听音、路面听音、钻探定位三种,前一种用于查找漏水的线索和范围,简称漏点预定位;后两种用于确定漏水点位置,简称漏点精确定位。

5.4.1、阀栓听音法

阀栓听音法一般是用听音杆直接在管道暴露点(如消火栓、阀门及暴露的管道等)听测由漏水点产生的漏水声,从而确定漏水管道,缩小漏水检测范围。金属管道漏水声频率一般在300~2500Hz之间,而非金属管道漏水声频率在100~700Hz之间。听测点距漏水点位置越近,听测到的漏水声越大;反之,越小。(如图六所示)。

5.4.2、地面听音法

当通过预定位方法确定漏水管段后,用测漏仪在地面听测地下管道的漏水点,并进行精确定位。听测方式为沿着漏水管道走向以间距50-70cm左右逐点听测比较,异常点处要求小于20cm,并在异常点处反复进行听音分析,以确定异常点位置。当地面拾音器靠近漏水点时,听测到的漏水声越强,在漏水点上方达到最大。为了避免干扰,一般在晚上11:00至凌晨5:00内进行作业。(如图七所示)

5.4.3、钻探定位法

当路面听音进行完毕,确定异常点后,用管线定位仪定准异常点附近管线,在管线正上方用冲击钻钻探,然后利用听音杆直接接触管体听音。利用此方法可进一步对漏点进行精确定位。

5.5、相关检漏法

相关检漏法是一种先进有效的检漏方法,特别适用于环境干扰噪声大、管道埋设太深或不适宜用地面听音法的区域。用相关仪可快速准确地测出地下管道漏水点的精确位置。

其工作原理为:当管道漏水时,在漏口处会产生漏水声波,并沿管道向远方传播,当把传感器放在管道或连接件的不同位置时,相关仪主机可测出由漏口产生的漏水声波传播到不同传感器的时间差Td,只要给定两个传感器之间管道的实际长度L和声波在该管道的传播速度V,漏水点的位置Lx就可按下式计算出来。

          Lx=(L-V×Td)/2

式中V取决于管材、管径和管道中的介质。

5.6、区域泄漏噪声自动监测法

区域泄漏噪声自动监测法是利用区域泄漏普查系统,对某小区或一定区域内供水管网进行集中检测。首先对检测探头进行检测设置,并把探头按一定距离放置在管网附属设施上,被设置好的探头将按预定的要求对管线的噪声状况进行测试并自动记录在探头之中。探头按预定的时间与要求完成测试后既可以将其取回,向主机或计算机下载数据,然后将下载成功的数据及时存盘再进行分析。该方法一次可完成对一片区域管网漏水状况的测试,不仅可以减低测漏人员的工作强度,而且可以明显的提高检测工作效率,缩短漏水检测周期。

6、漏水检测的一般程序

供水管网的漏水检测是一个系统工作,必须按照一定的工作程序来进行,以下是一些必要的工作程序,在工作中根据所使用的设备情况和所掌握工作现场的具体情况,可以参照执行。

①区域流量与管网压力分析调查;

②调用管网基础资料(如图件资料等);

③熟悉现场管网具体情况;

④进行实地环境调查和阀拴听音调查;

⑤路面听音调查;

⑥相关分析调查;

⑦钻探定位调查;

⑧漏点确认工作;

⑨修复后漏水复查工作及资料归档。


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