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    漏水探測方法之相關分析法的應用
    2022-08-16 10:31:44    瀏覽次數:
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    作者:張春林
    《城鎮供水管網漏水探測技術規程》(CJJ159-2011)中提到九種漏水探測方法,其中包含相關分析法。相關分析法是借助相關儀,通過對同一管段上不同測點接收到的漏水聲音進行相關分析,推斷漏水異常點的方法。
     
     
    一、方法優勢
    在同其它供水管道漏水探測方法相較,相關分析法具有高靈敏度、高精度、高分辨率和抗干擾能力強,受環境因素影響較少,對個人經驗依賴程度較低,較高的探測效率,適宜的儀器價格獲得自來水公司測漏同行的認可,也是我公司除聽音法外,在項目中較常應用的探測方法。
     
    該方法可用于漏水點預定位和精確定位,是利用分析漏水噪聲傳到布設在管道兩端傳感器的相關時間差推算漏水點位置的方法。當采用相關分析法深測時,規程規定管道水壓不應小于0.15MPa。實際應用中,部分低于該壓力管道漏點亦可檢出。
     
    二、漏水噪聲相關原理
    (一)漏水噪聲
    承壓供水管道發生漏水時,由于噴出水與管道、空氣以及泥沙等的摩擦和撞擊,以及附壁現象、卡爾曼渦流等,產生不同頻率的震動,由此產生漏水聲波。相關分析法利用了漏水噪聲的相關性原理。漏水噪聲從泄漏點以一定速度沿管道向兩側傳播,其振動波相關數據可用來進行泄漏點的定位。
     
    (二)定位方法
    使用聽音棒或路面聽漏儀的聽音法,漏水點定位是通過沿著地面檢測噪聲最大值來發現泄漏點位置的。但當漏水噪聲很小、太大或環境噪聲干擾時,就不能進行精確定位,而相關儀可以很好的解決這些問題。
     
    相關儀是通過檢測泄漏噪聲傳播到兩傳感器的時間差進行定位的。詳見下圖。
     
     
    兩個傳感器被分別放置在A和B處,且漏點距離閥門A較近。
    漏水發生時,漏水聲波同時向閥門A和B兩個方向傳播。當漏水噪聲到達A點時,向B點傳播的噪聲剛剛到達X點,因而,聲波到達B點的時間就比到達A點的時間晚了,聲波通過X點和B點之間管段時產生了延遲時間,相關儀可以檢測到噪聲傳播到A點和B點的延遲時間。
     
    設定噪聲的傳播速度為V,兩個傳感器間的管道長度為D,X點到B點管段長度為V·Δt,則D=2L+V·Δt,由此方程可以計算出L的值(見下式),進而測得漏點的位置。
     
    上式中,聲波的傳播速度V可以由管徑和管材計算獲得;兩個傳感器間的管道長度D可以通過實際量取得到,這樣,相關儀就能通過對延遲時間Δt的測量,計算出漏點到達傳感器的距離,從而確定漏點位置。
     
    同時,為了彌補聲波在管道中傳播速度理論值與實際值的差異,相關儀可用來測定聲波在管網中的實際傳播速度,這樣,最大限度地保證了漏點定位的準確性。
     
    (三)相關法檢測時注意事項
    使用相關儀進行相關測量時,漏點必須在兩個傳感器之間。但是有兩種特殊情況須考慮。
     
    1、漏點在傳感器外側
    如果漏點在兩個傳感器外側,相關儀將不測量從漏點到最近傳感器的傳播時間,而是將漏點直接顯示在靠近漏點的傳感器上(并提示“漏點在外側”)。這時須將其中一個傳感器移動,使漏水點處于兩個傳感器間,再進行相關測量。
     
    2、漏點在分支管道上
     
    見上圖,我們把相關儀兩個傳感器分別放置在A、B兩處,如果漏點在檢測管網的分支管道上,相關結果漏點位置將延伸顯示在管道的連接點處,得到一個假的異常。為了精確定位漏點,排除假異常的干擾,這時必須將其中一個傳感器移至分支管道上傳感器C處(把漏點控制在傳感器之間),重新進行相關測量工作,以得到真實的相關結果。
     
    對整個管網資料的詳細分析與了解,可以充分掌握管道的連接關系,準確測量管道長度,正確放置相關儀傳感器位置,保證相關測量的準確性,杜絕漏點在分支管道上假異常的發生。
     
    三、項目使用中需要關注的其它問題
    工欲善其事必先利其器,相關法能否發揮至關緊要的作用,首先在于儀器的選擇,相關分析法根據使用儀器不同分為實時相關與數據采集后事后相關;相關儀的使用會受到環境噪聲和管道噪聲的干擾,在規程中約定了相關儀應具備濾波、 頻率分析、聲速測量等功能。
     
    1、濾波:濾波是選擇漏水聲波的頻率范圍,可采用自動濾波或手動濾波。如果所選濾波范圍還有干擾,應采用陷波去除干擾,可保證較好的相關結果。
    2、頻率分析:顯示各傳感器頻率信號,以便選擇最佳濾波。
    3、聲速測量:相關儀內存的理論聲速會與實際聲速存在偏差,使漏水點定位也會存在偏差,現場實測管道的聲速可提高漏水點定位精度。
    4、傳感器頻率響應范圍宜為0Hz~5000Hz,電壓靈敏度應大于100mV/(m.s );漏水聲傳播距離受管材、管徑、接口等影響,金屬管道比非金屬管道聲波傳播遠,合理設置傳感器,探測結果可獲得較高的正確率。布設間距應隨管徑的增大而相應地減小、隨水壓的增減而增減,濾波頻率的選擇等等也很重要。需要注意以下事項:應確保傳感器放置在同一條管道上;傳感器宜豎直放置,并應確保與管道接觸良好;正確取得各項計算參數,正確輸入儀器計算。
     
    以上的要求說明了相關法受使用人的經驗影響,因此使用頻率越高積累經驗越多越能在檢測中提供更精準的數據。
     
    四、相關檢測法在金迪測漏發展的應用
    自1996年,金迪成立漏水調查公司,在全國范圍內開展漏水探測檢測工作,初期通過合作的日方與香港、臺灣公司跟蹤國際上先進的檢測技術,按時序引進使用各代相關儀產品,應用于各供水公司漏水探測檢測工作,自日本JEK-52,英國帕瑪公司的MIC5、MIC6系列產品,后期到金迪科技成為英國Primayer公司的獨家代理引進的尤里卡(Eureka)系列等實時相關相關儀自主引進;隨數字采集技術的發展,引進具有數據采集事后相關ZetaCorr、Soundsens,Enigmac的多探頭數字相關儀,在大量項目中使用并推薦給相關供水企業,一批批經過工程檢驗、效果優秀、堅固耐用的設備在行業內普及,真正實現了從工程中來到客戶中去的銷售代理模式,贏得了客戶的信任,其它儀器代理廠家亦以最大檢漏公司使用他們產品作為向用戶推薦的理由,一代代產品為我國供水行業漏損控制提供巨大幫助,創造了大量的經濟效益與社會效益。
     
    2013年金迪以多探頭數字相關探測技術為內核開發的“數字化漏水探測”專利技術,使漏水探測技術發展及應用站上了一個新的臺階,相關檢測技術在金迪發展的各個階段功不可沒。
     
    五、固化技術流程,加強項目應用
    相關法檢測發展已經多年,在具備相關條件前提下,相較其它如雷達法、氣體示蹤法等眾多檢測方法效率不高、投入巨大、應用性較差、其不可替代的特性很明顯,屬于適用技術關鍵技術。具有對人的經驗依賴性較少,檢測不便聽音路段,管道埋設超深路段,無聲漏等,探頭采集相對人耳的高靈敏度,檢測過程可回放、投入合理等優點。
     
    國外儀器廠商利用電子技術、數字技術發展、制造工藝進步,努力提高檢測的精準、抗干擾、皮實耐用、使用便捷的儀器特性,儀器價格也出現較大幅度的下降,從幾十萬到十幾萬下滑到十萬以內,一種檢測儀器大范圍的使用,具有其合理性及現實意義,檢測方法的普及對行業的發展至關重要。
     
    當前,第三方檢測市場魚龍混雜,部分隊伍憑借一個聽漏儀,一支聽音桿,電錘打鉆打天下,用聽音法解決了部分問題,時間短,見效快,投入低,一切以賺錢為目標,其它方法一概不研究,既然簡單的方法可以賺錢,怎么可能考慮其它?企業逐利也無可厚非,但無疑造成了行業簡單、無序、粗暴發展。這種項目開展模式就是解決的簡單漏水事件,而不是系統性的解決管網存在的問題,其檢出率及實際效果不可能與系統性的檢測同日而語,規程規定的多種檢測方法大多應用很少,造成檢測技術未出現系統性的良性發展,同企業管理者過于務實的管理風格有關,因此建議相關行業部門在開展的項目中加強監督檢查,形成行業發展的良性氛圍,避免劣幣驅逐良幣,降低產銷差,系統檢測解決為宜。
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