在供水管道漏水檢測中 ,聲波檢測技術(shù)目前已得到廣泛應(yīng)用 ,并且成為主要的檢測手段。聲波檢測技術(shù)是以聲學(xué)原理為基礎(chǔ) ,借助電子學(xué)和頻譜分析理論 ,對漏點(diǎn)的聲波信息進(jìn)行處理、分析 ,以發(fā)現(xiàn)漏水區(qū)域進(jìn)而準(zhǔn)確定位漏點(diǎn)的技術(shù)。但是由于管材、管徑、埋深以及管道周圍環(huán)境的不同 ,在實(shí)際檢測過程中判斷是否漏水仍然比較困難。供水管道聲波檢測技術(shù)根據(jù)聲波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律來進(jìn)行漏水點(diǎn)定位。筆者從聲學(xué)原理角度論述了供水管道的漏水聲波的產(chǎn)生、沿管道的傳播特性以及在區(qū)域漏水檢測中的應(yīng)用 ,從而對供水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)漏水監(jiān)測并指導(dǎo)具體的漏水檢測 ,做到有針對性地進(jìn)行漏水調(diào)查 ,最終達(dá)到降低漏損的目的 ,為供水企業(yè)創(chuàng)造**的經(jīng)濟(jì)效益。

1　漏水聲波的產(chǎn)生、傳播途徑和特點(diǎn)

1.1漏水聲波的產(chǎn)生及傳播特性

供水管道是壓力管道 ,一旦破損 ,由于管內(nèi)外壓力差的作用 ,水會(huì)從破損點(diǎn)以一定的速度漏出 ,從而會(huì)產(chǎn)生 3種噪音。

①漏孔邊緣的摩擦聲由于水具有粘滯性及流速 ,漏水時(shí)水會(huì)摩擦管壁形成震動(dòng) ,該震動(dòng)以波動(dòng)形式沿管道向兩側(cè)傳播。該波動(dòng)屬于線狀波 ,聲源為漏水點(diǎn) ,聲音能量呈指數(shù)規(guī)律衰減 ,衰減系數(shù)與管道的材質(zhì)、管徑、水壓大小和漏口形狀有關(guān)。漏孔邊緣的摩擦聲主要沿管道向兩側(cè)傳播 ,通常使用聽音棒、相關(guān)儀和噪聲記錄儀監(jiān)聽這種聲音以發(fā)現(xiàn)漏水或定位漏水點(diǎn)。

②泄漏水頭和周圍介質(zhì)的撞擊聲當(dāng)水從管道破損處泄漏時(shí) ,由于其具備質(zhì)量和速度 ,水頭會(huì)沖擊管道周圍的土壤介質(zhì) ,形成震動(dòng),并以球面波的形式向四周發(fā)散傳播。這種聲音有一部分會(huì)傳到路面 ,通過電子聽漏儀拾取該聲音可對漏水點(diǎn)進(jìn)行定位。

③漏出的水在排走的過程中和介質(zhì)的攪拌聲

1.2　漏水聲波的傳播途徑

漏水聲波有 3種傳播途徑: ①沿管道向兩側(cè)傳播; ② 沿介質(zhì)向四周傳播; ③ 在水中傳播。

1.3 漏水聲波的主要特點(diǎn)

漏水一旦發(fā)生 ,在一段時(shí)間內(nèi)通常不會(huì)發(fā)生大的變化 ,只要未被發(fā)現(xiàn) ,漏水始終存在 ,因此漏水聲具有連續(xù)性和穩(wěn)定性兩個(gè)主要特點(diǎn)。在實(shí)際檢測過程中 ,這兩個(gè)特點(diǎn)是判斷所檢測到的聲音是否為漏水聲的重要依據(jù)。噪聲自動(dòng)記錄法就是利用漏水聲的這兩個(gè)特點(diǎn) ,在夜間 2: 00—4: 00記錄管道上的噪聲 ,根據(jù)記錄聲音的特點(diǎn)判斷管道是否存在漏水。

2　漏水調(diào)查的基本流程

漏水調(diào)查的基本流程如圖 1所示 , 漏水的檢測方法主要有觀察泄漏跡象、閥栓聽音、路面聽音和采用 Per mal og +監(jiān)聽管道。由于閥栓聽音和路面聽音要求檢測人員有較多的檢測經(jīng)驗(yàn) ,且受人為因素和外界環(huán)境影響較大 ,因此采用 Per mal og +這種噪音

監(jiān)測的方法逐漸受到認(rèn)可 ,并陸續(xù)開始應(yīng)用。

3　噪聲自動(dòng)監(jiān)測法及 Per malog +區(qū)域漏水

監(jiān)測系統(tǒng)

3.1　噪聲自動(dòng)監(jiān)測法

泄漏噪聲自動(dòng)監(jiān)測儀是一個(gè)由多個(gè)記錄儀 (探頭 )組成的整體化的聲波接收系統(tǒng)。記錄儀安裝在管網(wǎng)上不同地點(diǎn) ,如消火栓、閘閥或暴露管道 ,按預(yù)定時(shí)間同時(shí)開關(guān)機(jī) ,并統(tǒng)計(jì)記錄管網(wǎng)的噪聲信號。該信號經(jīng)數(shù)字化后貯存在記錄儀的存儲(chǔ)器內(nèi)并可通過巡視儀傳輸?shù)?PDA或 PC機(jī) ,經(jīng)專業(yè)軟件進(jìn)行分析處理 ,從而查明記錄儀附近的管道是否存在漏水

現(xiàn)象。

3.2　Permal og +區(qū)域漏水監(jiān)測系統(tǒng)

3.2.1　工作原理

Per mal og + 區(qū)域漏水噪聲監(jiān)測系統(tǒng)由一臺(tái)巡視儀和若干記錄儀組成 ,通過 PDA將記錄儀采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載、分析 ,最終判斷被監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)是否存在漏水。PDA與巡視儀之間通過藍(lán)牙進(jìn)行通訊。記錄儀由高靈敏度的傳感器、內(nèi)置 5年免充電鋰電池、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析單元、無線信號發(fā)射單元四部分組成。首先通過巡視儀對記錄儀進(jìn)行設(shè)置,記錄儀就會(huì)按照設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行信息采集 ,經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換將聲音信號轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號 ,由數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 ,判斷該噪音是否為漏水引起。按照設(shè)置的時(shí)間向外發(fā)射 ,巡視儀在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行巡視 ,就可以將記錄儀所記錄的數(shù)據(jù)下載到 PDA上 ,數(shù)據(jù)以圖表形式顯示 ,能夠直接顯示存在漏水的區(qū)域 ,無需檢漏人員有豐富的檢漏經(jīng)驗(yàn)。

Per mal og +區(qū)域漏水監(jiān)測工作主要通過對記錄儀采集到的管道上的噪音進(jìn)行頻譜特性和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析來判斷區(qū)域管道的漏水狀況 ,其記錄結(jié)果如圖2所示。

根據(jù)測試結(jié)果 ,儀器會(huì)自動(dòng)顯示區(qū)域內(nèi)是否存在漏水 ,并且明確具體的范圍 ,其主要判斷依據(jù)為峰值和帶寬這兩個(gè)參數(shù)。峰值 (Level) :表示在采集噪聲數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔里 ,采集次數(shù)最多的噪聲水平 ,以分貝表征。峰值越高 ,表示檢測點(diǎn)離漏水點(diǎn)越近。帶寬 ( Sp read) :表示在采集噪聲數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔里 ,采集噪聲強(qiáng)度的波動(dòng)范圍 ,以分貝表征。帶寬越小 ,噪聲曲線越對稱 ,說明噪聲越穩(wěn)定 ,則該點(diǎn)漏水的概率越大。

測試結(jié)果如圖 3所示 ,圖 3a為檢測點(diǎn)存在漏水的記錄結(jié)果 ,其峰值 (Level)很高,帶寬 ( Sp read)很小。圖 3b中 ,峰值(Level)很小 ,帶寬 ( Sp read)較大 ,為無漏水情況存在的記錄結(jié)果。

由于漏水噪聲具有連續(xù)性和穩(wěn)定性的特點(diǎn) ,而大多數(shù)干擾噪聲都不是連續(xù)噪聲, Permal og +區(qū)域噪聲監(jiān)測系統(tǒng)在夜間連續(xù)采集噪聲。根據(jù)所采集的噪聲的連續(xù)性和穩(wěn)定性 ,該系統(tǒng)能夠客觀反映管道的噪聲狀況 ,自動(dòng)判斷該區(qū)域是否存在漏水 ,而不受人為主觀因素的干擾。系統(tǒng)傳感器的靈敏度遠(yuǎn)高于人耳 ,同時(shí)采用了累加統(tǒng)計(jì)分析的工作方法 ,因此能發(fā)現(xiàn)常規(guī)方法很難發(fā)現(xiàn)的漏水區(qū)域 ,對操作人員的檢漏經(jīng)驗(yàn)要求較少 ,能很大程度地降低檢漏人員的勞動(dòng)強(qiáng)度 ,大大提高工作效率。

3.2.2　特點(diǎn)

①　系統(tǒng)采用 3種工作模式進(jìn)行工作:長期放置巡檢模式、分區(qū)檢測模式和 Aqual og模式。工作方式靈活 ,可有效發(fā)現(xiàn)漏水。

長期放置巡檢模式可長時(shí)間監(jiān)測管網(wǎng)運(yùn)行狀況 ,實(shí)時(shí)監(jiān)測管道 ,快速發(fā)現(xiàn)漏水。記錄儀可存儲(chǔ)最后 28天的測試數(shù)據(jù) ,更準(zhǔn)確地判斷管道是否存在漏水。

分區(qū)檢測模式可采用少量的記錄儀對多個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢測 ,發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)存在的漏水 ,投入少,效益高。

Aqual og模式可對重點(diǎn)懷疑的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測 ,通過分析不同時(shí)間段的監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確判斷該區(qū)域是否存在漏水 ,尤其是噪聲干擾較大的區(qū)域 ,記錄結(jié)果見圖 4。檢測結(jié)果表明 ,聲音穩(wěn)定且強(qiáng)度很高,該監(jiān)測點(diǎn)附近有漏水。

②　操作簡單 ,操作人員無需豐富的檢漏經(jīng)驗(yàn)即可開展檢漏工作。

③　可任意選擇記錄儀數(shù)量 ,可實(shí)現(xiàn)大范圍的區(qū)域檢測和漏水監(jiān)控 ,及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水 ,縮短漏水發(fā)生時(shí)間 ,減少經(jīng)濟(jì)損失。

④　28天噪聲數(shù)據(jù)對比 ,能反映管道運(yùn)行狀況 ,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常 ,預(yù)防非突發(fā)性爆管。

4　結(jié)語

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展 ,城市供水的任務(wù)越來越重 ,水資源越發(fā)珍貴,快速高效的漏水檢測和監(jiān)控方法的推廣和實(shí)施勢在必行。漏水區(qū)域監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)合了區(qū)域壓力和流量監(jiān)測,將漏水檢測工作從單純的查找漏水點(diǎn)提高到對整個(gè)供水管網(wǎng)的宏觀控制與管理 ,能在一定程度上保證供水管網(wǎng)的安全運(yùn)行 ,確保供水企業(yè)為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。