CN112113148A - 一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，该方法通过在刚竣工完成的管道中设置远传水表和压力表，进行单体放水检测，获取在相同管道摩阻条件下的n值和各管段比阻，并根据压降方程确定初始条件下的管道流量/压力特性曲线；运营时，通过检测管道流量/压力特性曲线是否出现数据异常，当出现数据异常时，判断水头损失⊿Q的值是否满足技术要求，若⊿Q的值不满足，则存在存在较大泄露或者爆管，通过比较⊿Q造成的管道压降⊿H’与各管段压降的大小，并根据压降方程求得压降小于⊿H’的管段节点到泄露点的距离实现泄露位置的精准定位。本发明能够实时反应管网运行状况，避免其他环境的干扰，减少误报造成的事故损失。
Description
技术领域
本发明涉及管网检测领域，尤其涉及一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法。
背景技术
目前国内外最常用的管道侧漏检测技术主要为区域侧漏法、听音法、红外法、探地雷达法和相关检测法，其中听音法主要靠人力进行判断，不能全天候检测管网运行状况，对于突发的爆管和漏水不能够及时的发现；探地雷达法利用电磁波扫描地下状态，从反射信号观察地下物体状态分布，由于地下介质与空气不同，分层杂乱性大，对电磁波穿透程度有限，加之目前这类仪器价格昂贵，尚未达到普遍使用阶段。
红外热成像检测运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，在管网区域作红外扫描测量，地下发生漏水时，局部地域与周围产生温度差，红外辐射情况将不同，红外图像将反映这一区别利用这一区别可以发现漏点，注意到由于地下排水，积水状况可能因其它因素而不同。红外辐射也可能由于非漏水因素产生，所以这种方法的应用也受到很大限制。
区域侧漏法指在供水管网的某一个区域按照总分流量表的方式进行测漏，此种方式简单易行，但是不能指出泄露位置，常作为辅助测漏方式，由于管道的自身损耗随着投入运营时间会发生改变，所以测漏的准确度会不断发生变化。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有检测技术存在的测漏不准确、不及时、限制条件多、检测仪器昂贵等问题，提出一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，采用区域测漏法和压力、流量传感器相结合，通过对压力和流量的管段检测来确定漏水位置。
一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，包括以下步骤：
S1：分别标记引入总管起端与n个单体入户管端为节点0、1、2、…、n；
S2：将相邻节点之间的管道标记为管段i～i+1段，其中i取0、1、2、…、n-1；
S3：计算管网运营前每个管段的比阻αij以及特征参量n；
S4：绘制管道流量/压力原始特性曲线；
S5：实时采集管网运营后管道的运行数据并判断是否符合原始特性曲线；
S6：计算不符合原始曲线时的泄漏大小⊿Q及⊿Q造成的管道压降⊿H’，并确定泄露位置。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，根据管道压降方程获取管段比阻和特征参量，管道压降方程方程如下：
其中Hi、HJ为管段两端节点i、j的水压高程，hij为管段两端节点i、j的压降，Sij为管段摩阻，qij为管段流量，αij为比阻，Iij为ij管段长度。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，根据管道压降方程获取特征参量n的方式为：
其中，⊿H1和⊿H2分别为节点1、节点2单独放水时管道压降，q1和q2分别为管段0～1段和管段1～2段的管段节点流量。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，根据管道压降方程获取管段比阻的方法为：
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，所述绘制管道流量/压力原始特性曲线是根据各管段节点流量值及特征参量n确定的管段间压降进行绘制。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其流量值是根据在引入总管起端设置的远传水表Q0和远传压力表H0、各单体入户管位置设置的远传水表Q1、Q2、…、Qn、管网末端设置的远传压力表Hn进行获取。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，管道的运行数据是在正式运营后采集各管段间节点流量及管段间压降数据，并根据其特性曲线与原始特性曲线的差异判断是否泄露。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，所述泄露大小⊿Q的计算公式为：⊿Q＝Q0-(Q1+Q2+Q3+…+Qn)。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，所述判断泄露的方法为：当⊿Q＝Q0-(Q1+Q2+Q3+…+Qn)＞(Q1+Q2+Q3+…+Qn)*0.05时，判断为存在泄露，此时管道流量/压力特性曲线不符合原始特性曲线。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述管道压降⊿H’的计算方法为：
⊿H’＝Z0+H0-(Zn+Hn)-α01l01(Q1+Q2+...+Qn)n-α12l12(Q2+Q3+...+Qn)n...αn-1～ nln-1～n(Qn)n；
其中：Z0表示0节点的水压高程，Znn节点的水压高程。
进一步的，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，泄露位置的确定方法如下：
(1)若泄露点在管段0～1段，管段0～1段的压降方程为⊿H01＝α01l01(⊿Q)n，当⊿H01大于⊿H’，判断泄漏点存在0～1管段，泄露位置距离所述节点0的长度由公式
确定；
(2)若泄露点在管段1～2段，说明⊿H01小于⊿H’，泄漏点存在于0-1后面的管段，计算⊿Q在1～2管段上的损失，若⊿Q在0～1管段和1～2管段上的损失之后大于⊿H’，说明泄漏点存在1～2管段，依照上述方法(1)求出距离所述节点1的距离，从而判断出该泄漏点位置；若⊿Q在0-1管段和1-2管段上的损失之后小于⊿H’，说明泄漏点在1-2后面的管道；重复上述过程从而在整个管道中不断检测直到找到泄漏点位置。
本发明的有益效果：本检测方法能够有效的避免测漏不准确、不及时、限制条件多、检测仪器昂贵等问题。采用区域流量测漏能够很好的避免其他环境的干扰，减少误报。通过压降方程准确的计算泄露点位置和泄漏量，能够实时反应管网运行状况，避免事故损失。
附图说明
图1是一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法检测流程图；
图2是一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法各节点、单体和远传压力、流量表位置示意图；
图3是一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法的管道流量/压力原始特性曲线图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本实施例中，一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，在管段竣工后正式运营前，如图2所示在生活生产引入总管起端设置远传水表(Q0)和远传压力表(H0)，在管网末端设置远传压力表(Hn)，各单体入户管位置设置远传水表(Q1、Q2、…、Qn)，此时生活生产给水系统完好，不存在泄漏，通过放水试验，来记录单体在不同流量下起端、末端的压力值，由于同单体所在管段为同一段管道，因此管段摩组值相同。
压降方程又称为水头损失方程，是管段水头损失与其两端节点水压以及流量的关系式。水头损失hij和流量qij的关系可表示为：
式中Hi、HJ为管段两端节点i、j的水压高程；hij为管段两端节点i、j的压降，Sij为管段摩阻，qij为管段流量，αij为比阻，Iij为ij管段长度。
以单体1和单体2为例，对单体1所在节点1进行单独放水，其他节点不放水，根据远传压力表(H0)和远传压力表(Hn)可以得到管网压力值H0、Hn，由于管道摩阻值相同，根据
可得，管网压降方程为
对单体2所在节点2进行单独放水，其他节点不放水，根据
可得
由于Sij是相等的，根据⊿H1＝H01-Hn1，⊿H2＝H02-Hn2，可得
即得到公式：
根据多组数据比较，求出不同的n值，加权平均，得出生活生产给水管管段压降方程更精确的n值。
以管段0～1比阻测定方法为例：
对单体1进行放水，单体远传水表和干管远传水表记录流量值相等，记为q1，节点0处远传压力表读数为H0，末端远传压力表读数为Hn，由压降方程公式转化得：
计算得：
对单体1进行多次放水试验，计算多个α01值，通过分析比较得出0～1管段的比阻值α01。
对单体2到单体n以此进行多次放水，计算各管段比阻αij。
根据压降方程确定如图3所示管道流量/压力原始特性曲线，在实际运营中，通过远传压力表和远传水表对压力和流量值进行实时分析计算，看是否符合管道流量/压力原始特性曲线。
对于不符合管道流量/压力原始特性曲线的异常数据进行进一步加工，确定泄露大小和泄露位置，确定方法如下：
记录各单体的用水量和总水表的流量值，分别把单体1、2、……n的流量值记录为Q1、Q2、Q3、…Qn，总水表的流量值记录为Q0，当⊿Q＝Q0-(Q1+Q2+Q3+…+Qn)＞Q1+Q2+Q3+…+Qn)*0.05时，说明生活生产给水管网存在较大泄露或者爆管，其泄露大小为⊿Q，系统将发出警报；
对于泄露位置的判定，因为管网存在不确定位置的泄漏，从而导致管网存在的压降为⊿H’，因此可得公式：
⊿H＝Z0+H0-(Zn+Hn)-α01l01(Q1+Q2+...+Qn)n-α12l12(Q2+Q3+...+Qn)n...αn-1～nln-1～n(Qn)n
其中⊿H’的值为管道起始端压降减去管道末端压降，再减去各管段压降，知道了⊿Q在该管网系统中导致的压降，就可以得到判断泄露点位置的方法：
假设⊿Q发生在0～1管段，则0～1管段的压降为⊿Ho1＝αo1lo1(⊿Q)n；当⊿H01大于⊿H’时说明，泄漏点存在0～1管段；具体位置距离节点0的长度为：
当⊿H01小于⊿H’说明，泄漏点存在于0～1后面的管段；则计算出⊿Q在1～2管道上的损失，如果⊿Q在0～1管段和1～2管段上的损失之后大于⊿H’，说明泄漏点存在1～2管段，依照上述方法求出距离节点1的距离，从而判断出该泄漏点位置；
如果⊿Q在0～1管段和1～2管段上的损失之后小于⊿H’，说明泄漏点在1～2后面的管道，依次类推，找到泄漏点位置。
由压降⊿H’的计算公式可知，管道起始端压降减去末端压降后的压降值，也可用于对各管段压降进行比对，如果在ij段Iij长度处发生泄露，从0～1管段的压降到泄露处管段压降之和与管道起始端压降减去末端压降后的压降值相加，其值大于⊿H’，若小于，则依次加上后一管段压降进行比较。
本方案通过在刚竣工完成的管道中设置远传水表和压力表，进行单体放水检测，获取在相同管道摩阻条件下的n值和各管段比阻，并根据压降方程确定初始条件下的管道流量/压力特性曲线；运营时，通过检测管道流量/压力特性曲线是否出现数据异常，从而判断是否存在较大泄露或者爆管；对于泄露可以通过比较⊿Q造成的管道压降⊿H’与各管段压降的大小，并根据压降方程求得压降小于⊿H’的管段节点到泄露点的距离实现泄露位置的精准定位。本发明能够实时反应管网运行状况，避免其他环境的干扰，减少误报造成的事故损失。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。
Claims (10)
1.一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
S1：分别标记引入总管起端与n个单体入户管端为节点0、1、2、…、n；
S2：将相邻节点之间的管道标记为管段i～i+1段，其中i取0、1、2、…、n-1；
S3：计算管网运营前每个管段的比阻αij以及特征参量n；
S4：绘制管道流量/压力原始特性曲线；
S5：实时采集管网运营后管道的运行数据并判断是否符合原始特性曲线；
S6：计算不符合原始曲线时的泄漏大小⊿Q及⊿Q造成的管道压降⊿H’，并确定泄露位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，根据管道压降方程获取所述管段比阻和特征参量，管道压降方程方程如下：
所述Hi、HJ为管段两端节点i、j的水压高程，所述hij为管段两端节点i、j的压降，所述Sij为管段摩阻，所述qij为管段流量，所述αij为比阻，所述Iij为ij管段长度。
3.根据权利要求2所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述根据管道压降方程获取特征参量n的方式为：
所述⊿H1和⊿H2分别为节点1、节点2单独放水时管道压降，所述q1和q2分别为管段0～1段和管段1～2段的管段节点流量。
4.根据权利要求2所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述根据管道压降方程获取管段比阻的方法为：
5.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述绘制管道流量/压力原始特性曲线根据各管段节点流量值及特征参量n确定的管段间压降绘制；所述流量值根据在引入总管起端设置的远传水表Q0和远传压力表H0、各单体入户管位置设置的远传水表Q1、Q2、…、Qn、管网末端设置的远传压力表Hn获取。
6.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述管道的运行数据是在正式运营后采集各管段间节点流量及管段间压降数据，并根据其特性曲线与原始特性曲线的差异判断是否泄露。
7.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述泄露大小ΔQ的计算公式为：ΔQ＝Q0-(Q1+Q2+Q3+…+Qn)。
8.根据权利要求6所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述判断泄露的方法为：当ΔQ＝Q0-(Q1+Q2+Q3+…+Qn)＞(Q1+Q2+Q3+…+Qn)*0.05时，判断为存在泄露，此时管道流量/压力特性曲线不符合原始特性曲线。
9.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述管道压降ΔH’的计算方法为：
ΔH’＝Z0+H0-(Zn+Hn)-α01l01(Q1+Q2+...+Qn)n-α12l12(Q2+Q3+...+Qn)n...αn-1～nln-1～n(Qn)n；
其中：Z0表示0节点的水压高程，Znn节点的水压高程。
10.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的基于压力和流量的管网侧漏检测方法，其特征在于，所述泄露位置的确定方法如下：
(1)若泄露点在管段0～1段，管段0～1段的压降方程为ΔH01＝α01l01(ΔQ)n，当ΔH01大于ΔH’，判断泄漏点存在0～1管段，泄露位置距离所述节点0的长度由公式
确定；
(2)若泄露点在管段1～2段，说明ΔH01小于ΔH’，泄漏点存在于0-1后面的管段，计算ΔQ在1～2管段上的损失，若ΔQ在0～1管段和1～2管段上的损失之后大于ΔH’，说明泄漏点存在1～2管段，依照上述方法(1)求出距离所述节点1的距离，从而判断出该泄漏点位置；若ΔQ在0-1管段和1-2管段上的损失之后小于ΔH’，说明泄漏点在1-2后面的管道；重复上述过程从而在整个管道中不断检测直到找到泄漏点位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201222 |