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)是以聲學原理為基礎(chǔ) ,借助電子學和頻譜分析理論 ,對漏點的聲波信息進行處理、分析 ,以發(fā)現(xiàn)漏水區(qū)域進而準確定位漏點的技術(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)律來進行漏水點定位。筆者從聲學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 ,做到有針對性地進行漏水調(diào)查 ,最終達到降低漏損的目的 ,為供水企業(yè)創(chuàng)造**的經(jīng)濟效益。

1　漏水聲波的產(chǎn)生、傳播途徑和特點

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 ,水會從破損點以一定的速度漏出 ,從而會產(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 ,漏水時水會摩擦管壁形成震動 ,該震動以波動形式沿管道向兩側(cè)傳播。該波動屬于線狀波 ,聲源為漏水點 ,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。

②泄漏水頭和周圍介質(zhì)的撞擊聲當水從管道破損處泄漏時 ,由于其具備質(zhì)量和速度 ,水頭會沖擊管道周圍的土壤介質(zhì) ,形成震動,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傳到路面 ,通過電子聽漏儀拾取該聲音可對漏水點進行定位。

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

漏水一旦發(fā)生 ,在一段時間內(nèi)通常不會發(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)定性兩個主要特點。在實際檢測過程中 ,這兩個特點是判斷所檢測到的聲音是否為漏水聲的重要依據(jù)。噪聲自動記錄法就是利用漏水聲的這兩個特點 ,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 ,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可 ,并陸續(xù)開始應(yīng)用。

3　噪聲自動監(jiān)測法及 Per malog +區(qū)域漏水

監(jiān)測系統(tǒng)

3.1　噪聲自動監(jiān)測法

泄漏噪聲自動監(jiān)測儀是一個由多個記錄儀 (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 ,如消火栓、閘閥或暴露管道 ,按預(yù)定時間同時開關(guān)機 ,并統(tǒng)計記錄管網(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器內(nèi)并可通過巡視儀傳輸?shù)?PDA或 PC機 ,經(jīng)專業(yè)軟件進行分析處理 ,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牙進行通訊。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行設(shè)置,記錄儀就會按照設(shè)置的時間進行信息采集 ,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)計與分析單元對數(shù)據(jù)進行分析 ,判斷該噪音是否為漏水引起。按照設(shè)置的時間向外發(fā)射 ,巡視儀在設(shè)定的時間段內(nèi)進行巡視 ,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。

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行頻譜特性和數(shù)學統(tǒng)計分析來判斷區(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 ,儀器會自動顯示區(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參數(shù)。峰值 (Level) :表示在采集噪聲數(shù)據(jù)的時間間隔里 ,采集次數(shù)最多的噪聲水平 ,以分貝表征。峰值越高 ,表示檢測點離漏水點越近。帶寬 ( Sp read) :表示在采集噪聲數(shù)據(jù)的時間間隔里 ,采集噪聲強度的波動范圍 ,以分貝表征。帶寬越小 ,噪聲曲線越對稱 ,說明噪聲越穩(wěn)定 ,則該點漏水的概率越大。

測試結(jié)果如圖 3所示 ,圖 3a為檢測點存在漏水的記錄結(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 ,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)傳感器的靈敏度遠高于人耳 ,同時采用了累加統(tǒng)計分析的工作方法 ,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)驗要求較少 ,能很大程度地降低檢漏人員的勞動強度 ,大大提高工作效率。

3.2.2　特點

①　系統(tǒng)采用 3種工作模式進行工作: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間監(jiān)測管網(wǎng)運行狀況 ,實時監(jiān)測管道 ,快速發(fā)現(xiàn)漏水。記錄儀可存儲最后 28天的測試數(shù)據(jù) ,更準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區(qū)域進行檢測 ,發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)存在的漏水 ,投入少,效益高。

Aqual og模式可對重點懷疑的區(qū)域進行重點監(jiān)測 ,通過分析不同時間段的監(jiān)測結(jié)果準確判斷該區(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)定且強度很高,該監(jiān)測點附近有漏水。

②　操作簡單 ,操作人員無需豐富的檢漏經(jīng)驗即可開展檢漏工作。

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

④　28天噪聲數(shù)據(jù)對比 ,能反映管道運行狀況 ,及時發(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)模的擴大和經(jīng)濟社會的發(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提高到對整個供水管網(wǎng)的宏觀控制與管理 ,能在一定程度上保證供水管網(wǎng)的安全運行 ,確保供水企業(yè)為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。