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淺談噪聲相關儀在供水測漏中的應用

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噪聲相關儀自九十年代初引進中國以來,在自來水行業(yè)得到了廣泛的應用,解決了我們應用常規(guī)聽漏方法不適宜區(qū)域的漏點定位問題。許多自來水公司除具備傳統(tǒng)的聽音桿、聽漏儀外,大部分都配備了噪聲相關儀。
  任何儀器設備都有其局限性,我們不能寄希望于使用一種儀器就能既快又準確地解決漏水問題,就管網漏水的大面積普查來講,使用相關儀定位,速度和精度仍是一對矛盾。
  一、相關儀的工作原理

  漏水噪聲相關儀的工作原理是:傳感器、發(fā)射機、相關儀主機;也有不使用發(fā)射機靠噪聲記錄和后處理軟件及筆記本電腦組成的。就相關儀的工作過程來說:

  其一,傳感器的靈敏度是很重要的,只有高靈敏度的傳感器才能捕捉到微弱的漏水噪聲;

  其二,發(fā)射機性能好,在其放大、調制、發(fā)射的過程中,對信號不產生畸變;相關儀主機解調后的聲音也不畸變,便于識別漏水噪聲;

  其三、相關過程中的濾波選擇應具靈活的窗口,以濾掉干擾;

  其四、具有時間域和頻率域兩種相關技術,便于噪聲的頻譜分析和濾波窗口的設計;其五、漏水的現場情況各有不同,相關儀應便于現場具體設置。

  二、噪聲識別的重要性
  無論是聽音桿、聽漏儀、還是相關儀以及噪聲強度測量設備,其工作原理都是基于帶有壓力的管道漏水產生噪聲。漏水噪聲通過地面、管道和水進行傳播,但無論在地面、管道和水中聽到的、紀錄到的噪聲并不一定就是漏水產生的。這就要求操作者要具有對噪聲進行分辨的能力,在這方面,經驗的積累非常重要。
  噪聲是漏水產生的物理現象,基于此現象的設備使用時操作相對簡捷,在排除其他干擾的情況下檢測結果比較準確,但要求有對漏水噪聲的識別能力。使用聽音桿,聽漏儀要求有對漏水噪聲的分辨能力,使用相關儀同樣如此。通過聽音對比,確認兩個傳感器接收的為同一個噪聲源,并且該噪聲與漏水噪聲相近,由此我們才能確認管道上可能存在漏水點,也才能據此結果現場指導下一步的漏點確認工作。對不具聽音功能的相關儀,或未進行現場聽音工作而判定的漏水點,是不能夠隨便進行開挖的。
  基于噪聲原理的設備,在判定漏水點位置時,現場的噪聲識別至關重要,也是必不可少的。
  三、漏點定位誤差分析
  漏水噪聲相關儀的工作原理是比較水管兩個不同的點探測的噪聲。噪聲不變的速度(取決于各種因素)沿著水管從漏點向兩邊傳播,因此,如果漏點與兩個采集器等距,這兩個采集器會同時接收到漏水噪聲。相反,如果漏點與兩個采集氣的距離不相等,采集器就會在不同的時間接收到漏水噪聲。相關儀通過相關計算測量出這個時間的差異。
  在相關儀的具體使用和對噪聲的判別上,只有正確認識、分辨出漏水噪聲,對現場情況了解,合理的選擇濾波和準確輸入數據,才能得到正確的結果,才能準確地定位出漏點。
  漏點定位公式L=1/2(D-V*T),真正在相關測量過程中,相關儀所測的只是T值,單位是ms,其它都是操作人員輸入的所了解的數據或現場測量來的結果。假如相關儀測量的T值是準確的話,那么漏點定位誤差的大小就和現場工作的管長測量、管材選取、管徑的選取有關了。
  聲速可以根據管道的直徑和材料計算出來,而采集器之間的距離又是可以測量的,相關儀軟件就可以計算并顯示出漏點位置,該位置是以與較近的采集器之間的距離來直接表示的。
  同樣從漏點定位公式也可導出因管材、管徑選取不當,而導致的因速度值的偏差引起的漏點定位誤差正比于T/2,如果時間延遲較大,即使是很小的速度選取偏差,也將給漏點定位帶來很大的誤差。
  具體操作取決于各個采集器的位置。但是,有兩種情況是不適用的。
  (1)采集器之外的漏點
  如果漏點位于各個采集器之外的管道上,相關儀軟件將會忽略噪聲從漏點到較近的采集器之間的傳輸時間。這樣得到的結果是,漏點直接為離漏點較近的采集器處。因此必須移動采集器確定漏點位置。
  (2)連接管上的漏點
  如果漏點出現在與被測管道相連的另外一條管道上,噪聲就好像是從管道的連接處傳出來,因此就好像漏點就在該連接處。這樣就有必要將一個采集器放到連接管上以便對漏點進行準確定位。要求對完整的管網有一個全面的了解,這樣才能保證采集器在管道的正確位置進行測量,并保證漏點發(fā)生在支管上而產生錯誤結果。
  四、測量期間需要引起注意的事項
  其一:不相關或相關很慢,可能原因
  1.傳感器不在一根管上。檢查核實,必要時使用管線儀實際測量。
  2.濾波設置不正確。可采取改變?yōu)V波窗口到至大,直到通過耳機可聽到相似的漏水噪聲。
  3.很弱的漏水噪聲傳到相關儀。縮短傳感器間的距離,清潔管道后,重新放置傳感器。
  4.漏水噪聲來自不同的漏點。修復已知的漏點;移動傳感器,嘗試避開另一個漏水點的干擾,使得漏水噪音兩邊聽起來相似;改變?yōu)V波壓制一方的信號。
  5.沒有漏點。
  6.儀器內部故障。
  其二:中心相關
  1.可能為漏點。可以采用移動一個傳感器的方法來確認。
  2.無線電干擾。相關儀主機遠離發(fā)射機。
  3.空氣中的噪聲到達兩個傳感器,尤其是管道暴露。選擇環(huán)境噪聲小的時段再次測量。
  4.沒有漏點,常規(guī)的噪聲產生的中心相關。
  5.一臺發(fā)射機不工作,或收不到信號,或是傳感器斷線。
  其三、自動游標不斷搜索位置不定
  1、管道上多于一個漏點。
  2、外界噪聲干擾。選擇合適時間段工作。
  3.用戶水龍頭不斷打開。以實際情況或管網圖確定。
  4.規(guī)律性的震動、感應的信號。聽音確認。
  5.有時可能也會有前述的產生不相關或相關很慢以及中心相關的原因造成。
  其四、地面聽音后沒有漏水噪聲或直接開挖后為干孔
  1.傳感器間管道長度量測不正確。重新用管線儀定位管道,沿管道精確測量兩個傳感器間的管長。
  2.速度值不正確。現場實際測量速度值,縮小T值或者使用計算編輯功能,采用回歸分析法重新定位。
  3.管道規(guī)格或材質選擇不正確。依據實際情況校準。
  4.準確定位后從傳感器量測到漏點位置的距離有誤。
  5.沒有漏或不正確的結果解釋。用戶水龍頭開啟,T型連接,管道內的未清除物影響或是中心相關結果的錯誤解釋。
  相關儀做為一種現場漏點定位工具,在檢漏工作中確實發(fā)揮了關鍵作用,尤其是在有無干擾的不適合聽音的管段。如果條件滿足,其定位的精確度是很高的。
  實際工作中既要求較高的定位精度,更要求對漏水從發(fā)生到發(fā)現的快速反應,如果不采用多種方法配合,一味的去用高精度的漏點定位儀器去進行漏水普查工作,就會本末倒置,其結果是既浪費了人財物,同時還有可能因不能及時發(fā)現漏水而造成更大的安全隱患。

  檢漏工作的根本目的就是減少水的漏失。盡早發(fā)現漏點,盡可能多的發(fā)現漏點,也才能做到資源和成本的節(jié)約。因此,在儀器設備的選型上,要真正認識檢漏工作的本質和程序,要充分發(fā)揮原有資源的作用,科學合理的配置設備,避免重復采購,減少不必要的浪費。



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