管道漏水探測技術(shù)

一、 背景 
許多國家正在經(jīng)歷由于人口的增長和經(jīng)濟發(fā)展超過可持續(xù)利用資源的發(fā)展而導(dǎo)致的用水緊缺，并且越來越清楚地認識到由此帶來的對經(jīng)濟發(fā)展的約束。氣候的變化可能增加資源壓力。同時，供水單位受到來自政府、環(huán)境保護主義者、調(diào)節(jié)部門和用戶方面的壓力，要求提高效率和服務(wù)質(zhì)量，最大限度地減少浪費。在21世紀，要求供水單位更有效地供應(yīng)和分配水資源的壓力顯然可能增大。 
除對資源的影響以外，泄漏還通過破壞和瓦解其他基礎(chǔ)設(shè)施對環(huán)境造成影響。這種影響對于香港出現(xiàn)山體滑坡的地區(qū)尤為顯著。據(jù)查證，供水干管泄漏是導(dǎo)致滑坡事故、引起建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施損壞的重要原因之一泄漏管理不應(yīng)對某部門干管獨立進行，而應(yīng)對整供水管網(wǎng)進行探測。 
二、 整體網(wǎng)絡(luò)化管理 
各部分同時進行，整體化方法對處理由水源到用戶的全部運行環(huán)節(jié)的管理尤為重要，而泄漏控制則是重之又重。 
所有管道網(wǎng)絡(luò)都可能泄漏，而供水網(wǎng)絡(luò)尤為如此�？紤]到供水網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，連接復(fù)雜性、難以接近和工作數(shù)據(jù)不確切等因素，主動的泄漏管理具有巨大的潛在效力，最大程度地挽救可能由于泄漏而導(dǎo)致的財物損失。 
三、 泄漏檢測 
1、 簡單聲音探測 
當?shù)孛鏇]有可以看到的水時聲探仍是主要的和最重要的泄漏檢測方法，聲探的原理是當水由管道的孔隙流出時產(chǎn)生不同頻率的“泄漏噪聲”，其頻率由水壓、漏點大小和形狀、管道材質(zhì)及土地填塞材料決定。 
直接聲探在閥門、給水栓及其它管道配件上進行，依賴于聲音在管道材料中的傳播，簡單的木制纏繞仍在廣泛使用并受到一些經(jīng)驗豐富的檢查員的喜愛。使用地面麥克風的間接聲探可用來探測穿過地面的低頻泄漏噪聲。實驗表明高達200HZ的頻率在大多數(shù)地理條件下都能探測到。但由于這也是腳步聲和交通噪聲的頻率段，因此要取得令人滿意的結(jié)果還需要有經(jīng)驗的檢查員來進行檢測。 
探測漏點噪聲時，漏點最有可能位于聲音最大的點，有經(jīng)驗的檢查員可能估計出漏點的大小和漏點可能在干管還是用戶管道。間接聲探時，漏點噪聲沿著阻力最小的聲道到達地面。過多的噪聲會加大直接和間接聲探的難度，有風天氣、交通噪聲、大流量和泵等都會使檢測工作出現(xiàn)問題，所以聲探在夜間進行最有效。 
2、 漏點噪聲相關(guān) 
漏點噪聲相關(guān)技術(shù)作為定位管道泄漏的方法已經(jīng)使用了20多年，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)儀的設(shè)計和性能在這些年中取得了長足進步。泄漏噪聲相關(guān)技術(shù)的工作原理是：在懷疑有漏點的位置兩側(cè)各放置一個傳感器，接收漏點噪聲，然后確定出噪聲到達兩個傳感器的時間差。已知兩個傳感器之間的距離和聲音在管道中的傳播速度可以精確地計算出漏點位置。這項技術(shù)的局限是由漏點聲音可沿管壁傳遞的距離引起的。信號在金屬管中的衰減非常小，理論上相關(guān)信號可能傳遞幾公里。但是在塑料管道中由于管道材料的彈性，信號衰減很快，因而相關(guān)距離有限。干管配件很少的情況下傳感器之間的距離過長，可能不適用。在大管徑主干管中也會因為聲音變形而出現(xiàn)問題。 
3、 地面探測雷達 
地面探測雷達以往被用來尋找埋在地下的物品，其原理是雷達能夠探測到地下物質(zhì)密度的變化。地面探測雷達技術(shù)需要帶著便攜式設(shè)備走完主干線，該設(shè)備使用電脈沖確定泄漏位置。地面探測雷達設(shè)備用于探測被管道中泄漏出的水充滿的區(qū)域。當從管道傳回的脈沖頻率與工程師設(shè)定的預(yù)計頻率不同時就找到了泄漏處。 
四、 檢漏設(shè)備 
目前普遍使用的檢漏設(shè)備大多數(shù)是采用聲學原理工作的，雖然采用其他原理的檢漏設(shè)備在不斷出現(xiàn)，在我國使用得還比較少。通常為更好地進行檢漏工作，還有必要配置如管線儀之類的輔助設(shè)備。 
1、 聲學檢漏設(shè)備 
1)聽音棒 
       聽音棒是最原始的檢漏設(shè)備，由棒體和聽筒組成。聽音棒價格低，使用方便，在檢漏作業(yè)中還是能發(fā)揮很大作用的。 
2)電子聽音儀 
       電子聽音儀是聽音棒的技術(shù)延伸，一般簡稱聽音儀，聽音儀由探頭、主機、耳機構(gòu)成。 
     聽音儀的高放大倍數(shù)，使很微弱的漏水聲音能夠被聽到，這是聽音棒無法相比的。 
       聽音儀的檢漏方式與聽音棒基本一致。在被測區(qū)域的管道的配件設(shè)施逐個查聽有無漏水聲音，初步判斷哪一段管道有漏水，再沿管道上地面每走一、二步聽一下，接近漏水點附近要仔細慢慢移動聽，直到能夠確定漏水點。 
       聽音儀的放大功能，使操作者的聽力要求可以下降，但是對各種聲音的分辨和分析能力與使用聽音棒是有同樣要求，這是需要相當多的實踐經(jīng)驗積累的。 
3)相關(guān)儀 
     漏水時會發(fā)出噪音傳向四方，聽音棒和聽音儀是在被測管道區(qū)域地面上測聽漏水聲，一般將漏水聲最大處的地下管道定為漏點。這種方法是依據(jù)漏水聲波的幅度衰減大小來確定漏點的，由于傳播媒質(zhì)的聲學性質(zhì)各異，經(jīng)常難以確定漏點位置，現(xiàn)代城市的各種強烈的干擾噪音更使這類儀器無法工作。相關(guān)儀則是根據(jù)漏水聲沿管道傳播到達分置的探頭的時間差來確定漏點的。 
當管道存在漏水時，漏水聲音會沿管道傳播，在兩端放置的探頭會收到漏水信號。如果漏水正好在中間，漏水信號同時到達。如果不是在中間，會有先后而得到時間差。根據(jù)總長度與聲音在管道中的傳播速度可得知漏點位置。 
2、 非聲學檢漏設(shè)備 
地質(zhì)雷達 
地質(zhì)雷達是由電腦、控制機和收發(fā)天線組成。在控制機的控制下，發(fā)射天線將高頻或超高頻電磁波朝地下發(fā)射，遇到地下物質(zhì)性質(zhì)有差異的界面會部分反射回來，并讓接收天線收到，通過控制機送達電腦。 
當管道發(fā)生漏水后，水流沖擊會使附近土壤產(chǎn)生異常，如沖擊形成的空洞、水的高介電常數(shù)使電磁波波速變化，地質(zhì)雷達能發(fā)現(xiàn)這些異常，從而推定異常處 發(fā)生漏水。 
五、 檢漏輔助設(shè)備 
管線儀 
檢漏作業(yè)時經(jīng)常需要確定地下管線位置，因此要配置地下金屬管線探測儀。 
管線儀由發(fā)射機和接收機組成，是通過對地下金屬管線產(chǎn)生的電磁場的探測來得到管線的信息，如走向、深度等。發(fā)射機能產(chǎn)生多種頻率的交流信號，經(jīng)過功率放大后通過不同模式給地下管線施加探測信號電流;接收機的內(nèi)部天線用于接收來自管線的電磁場信號。 
如果管道位置都搞不清，怎么能夠查到漏水？管線儀是檢漏工作的重要輔助設(shè)備，是必須配置的設(shè)備之一。 
六、 綜合使用檢漏設(shè)備和手段 
  每一種設(shè)備的使用都需要滿足一定的工況條件，否則工作效果可能不理想甚至不能正常工作，不存在一種先進的設(shè)備能夠解決所有的問題。簡易的設(shè)備工具，應(yīng)用得當也能發(fā)揮很大作用。因此，在實施檢漏工作的時候，要根據(jù)現(xiàn)場情況和擁有的設(shè)備能力，利用和創(chuàng)造條件，靈活地綜合應(yīng)用各種設(shè)備和手段來完成檢漏任務(wù)。