CN108254122B - 一种地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，(1)测量被测管道两端液体的压力差Δh，测量被测管道中液体的流量Q，将抗坏血酸溶液由上端加入被测管道液体中，然后测量被测管道下端的pH；(2)利用测量得到的pH与时间的关系，画一条抗坏血酸溶液与时间的关系曲线，通过该曲线得知抗坏血酸溶液在被测管道中经历的时间t，t与被测管道中液体流量Q相乘得到被测管道的容积，该容积除以被测管道长度L得到被测管道的平均截面积V；根据平均截面积V得到被测管道的内部直径D；(3)根据管道压力损失计算公式得到管道的阻力系数本发明以抗坏血酸作为示踪剂，安全性好，无破坏性，测量过程简单，准确度高。

Description

一种地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量地下自来水管网中管道阻力系数的方法，属于管道阻力系数测量技术领域。
背景技术
城市供水管网都以金属管道为主，经过水厂处理之后的源水由管网输送到千家万户，自来水中含有的消毒副产物(例如：氯离子、次氯酸)会不断地与金属发生反应，腐蚀着金属管道，导致管道内部淤积，管道阻力系数变大。管道阻力系数对管网模型的计算精度影响很大，因此，需要测定管道的阻力系数，保证管网模型计算的精度。
中国专利文献CN104964809A公开的一种用于测定充填料浆管道阻力损失参数的装置及方法，该装置包括L型管、搅拌装置、调速加压泵、电磁流量计和移动支座，搅拌装置和调速加压泵安装固定在移动支座上，搅拌装置位于L型管水平段的末端下方，L型管的水平段由若干个短接组成，L型管的各处内径均相同，L型管的竖直段顶端设有进料斗，进料斗上设有限位线，调速加压泵的一端与搅拌装置连通，另一端通过输送软管与进料斗连通，电磁流量计安装在输送软管上。
CN102435548A公开的供水管网管道阻力系数测试装置，包括管道系统、压力测试模块、流量测试模块和控制系统，所述管道系统包括主管段、支管段、前消火栓、中消火栓和后消火栓，压力测试模块(压力传感器)安装在前消火栓和中消火栓上，在主管段上设有后控制阀门，在支管段上设有前控制阀门，压力测试模块与控制系统连接，所述流量测试模块包括超声波流量计，所述超声波流量计安装在后消火栓上。
上述管道阻力系数检测技术虽然能够测定管道阻力系数，但是结构复杂，中间环节较多，操作过程繁多，测量精度有待提高。
发明内容
本发明针对现有管道阻力系数测试技术存在的不足，提出一种过程简便、测量准确的利用抗坏血酸作为示踪剂的地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法。
本发明的地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，是：
(1)测量被测管道两端(上下游)液体(自来水)的压力差Δh，测量被测管道中液体(自来水)的流量Q，将抗坏血酸溶液由被测管道上端(上游)加入被测管道的液体(自来水)中，然后测量被测管道下端(下游)的pH；
所述被测管道两端液体的压力差，是将被测管道从管网中孤立出来，在被测管道的两端(上下游)分别安装压力计，通过测量被测管道两端液体的压力得到。
所述被测管道中的流量，是在被测管道下端(下游)安装流量计，通过流量计得到被测管道中液体的流量。
所述抗坏血酸溶液的浓度为20～50mg/L。
所述抗坏血酸溶液的加入流量为4-6升/分钟。
所述被测管道下端(下游)的pH是在被测管道的下端(下游)利用手持pH计进行测量，通过pH计读数得知目前水中抗坏血酸溶液的浓度。
(2)利用测量得到的pH与时间的关系，画一条曲线，时间的起点为被测管道上端开始加入抗坏血酸溶液的时刻，这条曲线为抗坏血酸溶液与时间的关系曲线，通过该曲线得知抗坏血酸溶液在被测管道中经历的时间t，这个时间值t与被测管道中液体(自来水)流量Q相乘得到被测管道的容积，该容积除以被测管道的长度L得到被测管道的平均截面积V；根据平均截面积V得到被测管道的内部直径D，
(3)根据管道压力损失计算公式得到管道的阻力系数L为被测管道长度。
本发明以抗坏血酸作为示踪剂，安全性好，无破坏性，经济实惠，测量过程简单，准确度高。
附图说明
图1是本发明地下管网管道阻力系数测量方法的过程示意图。
图2是pH与时间关系的曲线图。
具体实施方式
本发明进行管道阻力系数测量成功与否的关键在于对示踪剂的检测上，理想的示踪剂必须具备以下条件：
(1)对于人的代谢是安全的和可吸收的。
(2)不与管道中其他物质反应(稳定性)。如果有轻微的反应，可以通过高浓度示踪剂和短时间的测量来减少示踪剂的消耗从而最大限度的减少由于示踪剂与管道中物质的反应对测量结果的影响。
(3)示踪剂必须能利用一种快速经济的方法被检测出来。
抗坏血酸由于其安全而容易检测的特性，被用来作为本发明的示踪剂。由于自来水中的碱度很低，而抗坏血酸呈酸性，所以自来水中的pH对于少量的抗环血酸这样的弱酸也会很敏感。由于pH代表了酸溶液中氢离子的浓度，因此也间接代表了抗坏血酸的浓度。从而可以利用pH测量仪器对水中pH进行测量，从而代替那些费时的、高成本的实验化学测量方法。
本发明地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，具体实施过程如下所述：
(1)如图1所示，将地下自来水管网中要测量的管道(被测管道)从管网中孤立出来，在被测管道上下游分别安装压力计，测量被测管道上下游的压力h1和h2；在被测管道下游安装流量计。利用一个多级涡轮泵将抗坏血酸溶液以4-6升/分钟的流量从被测管道上游加入。在被测管道的下游端利用一个手持pH计进行pH测量。通过流量计读数可以得知当时管道中的流量，通过pH计读数可以得知目前水中抗坏血酸溶液的浓度。整个测量过程流量和压力保持不变，因此测量压力、流量和加入抗坏血酸溶液没有先后顺序，测量压力和流量可以在加入抗坏血酸溶液之前。
(2)如图2所示，利用测量得到的pH与时间值画一条曲线，时间的起点定在被测管道上游开始加入抗坏血酸溶液的时刻，这样得到一条pH与时间的关系曲线，即抗坏血酸溶液浓度与时间的关系曲线。通过该曲线可以得知抗坏血酸溶液从管道上游到下游所经历的时间t，利用这个时间值与流量计所测得的流量值Q相乘得到整个被测管道的容积，利用该容积值除以管道的长度L就可以得到被测管道的内部平均截面积V。假设管道为圆形，则被测管道内部直径流量
(3)读取被测管道上游的压力h1，下游压力h2，则被测管道上下游压力差为Δh＝h1-h2。根据海森-威廉公式(公知技术)计算管道压力损失可得管道的阻力系数L为被测管道上下游的长度。

Claims (6)

1.一种地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，其特征是：
(1)测量被测管道两端液体的压力差Δh，测量被测管道中液体的流量Q，将抗坏血酸溶液由被测管道上端加入被测管道的液体中，然后测量被测管道下端的pH；
(2)利用测量得到的pH与时间的关系，画一条曲线，时间的起点为被测管道上端开始加入抗坏血酸溶液的时刻，这条曲线为抗坏血酸溶液与时间的关系曲线，通过该曲线得知抗坏血酸溶液在被测管道中经历的时间t，这个时间值t与被测管道中液体流量Q相乘得到被测管道的容积，该容积除以被测管道的长度L得到被测管道的平均截面积V；根据平均截面积V得到被测管道的内部直径D，
(3)根据管道压力损失计算公式得到管道的阻力系数L为被测管道长度。
2.根据权利要求1所述地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，其特征是：所述被测管道两端液体的压力差，是将被测管道从管网中孤立出来，在被测管道的两端分别安装压力计，通过测量被测管道两端液体的压力得到。
3.根据权利要求1所述地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，其特征是：所述被测管道中的流量，是在被测管道下端安装流量计，通过流量计得到被测管道中液体的流量。
4.根据权利要求1所述地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，其特征是：所述抗坏血酸溶液的浓度为20～50mg/L。
5.根据权利要求1所述地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，其特征是：所述抗坏血酸溶液的加入流量为4-6升/分钟。
6.根据权利要求1所述地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法，其特征是：所述被测管道下端的pH是在被测管道的下端利用手持pH计进行测量，通过pH计读数得知目前水中抗坏血酸溶液的浓度。
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