CN112880924A - 一种供水管道泄漏点模拟系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种供水管道泄漏点模拟系统，该系统包括：模拟泄露管道：根据实际破损形态进行设计并在试验管道上直接加工破损点后成型；泄漏控制装置：用以控制试验管网上漏泄点的启闭，模拟同一管网上各种类型、各种破损状态组合下的管内流动状态；模拟回填土装置：用以模拟泄漏点在不同土质的外环境中泄漏点流场的变化。与现有技术相比，本发明具有高度还原泄漏点特征、模拟管道泄漏后周边土体环境、模拟管道泄漏时管道内流体的流场分布、试验效率高等优点。

Description

一种供水管道泄漏点模拟系统
技术领域
本发明涉及供水管道试验技术领域，尤其是涉及一种供水管道泄漏点模拟系统。
背景技术
供水管道是国家基础设施建设中的重要组成部分，与城市生产、生活等功能需求和安全状态密切相关，因此，供水管道泄漏的检测也是一个重要的课题，对于供水管道泄漏检测技术发展，管道泄漏检测试验是一种重要的研究方法。
然而，在现有的管道泄漏检测实验中，泄漏点的设计往往只是单纯的在管壁上按破损点的形状开缝、打孔，或是连接一个小口径的支路并用阀门控制，前者的破损点始终处于开启状态不能控制，后者改变了管道破损时破损点的流场模式，都不是理想的试验破损点设计，因此，设计一种既不影响管道泄漏点处流场又可以自由控制其开启与关闭的供水管道泄漏点模拟系统具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种供水管道泄漏点模拟系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种供水管道泄漏点模拟系统，该系统包括：
模拟泄露管道：根据实际破损形态进行设计并在试验管道上直接加工破损点后成型；
泄漏控制装置：用以控制试验管网上漏泄点的启闭，模拟同一管网上各种类型、各种破损状态组合下的管内流动状态；
模拟回填土装置：用以模拟泄漏点在不同土质的外环境中泄漏点流场的变化。
所述的破损点的形态按试验需要及管道实际运行中可能产生的破损形态确定，包括单个或多个孔、裂缝、异形破损点以及孔、裂缝、异形破损点的组合。
所述的泄漏控制装置由法兰三通哈夫节和阀门构成，所述的法兰三通哈夫节设置在破损点位置处，并且通过法兰与阀门连接，其分水口口径大于管道破损尺寸，并且与阀门口径相同。
所述的阀门用以控制破损点的开启与关闭，其口径由试验管道内水压力及破损点的形态决定，当不考虑模拟回填土时，破损点喷出的水柱可不接触阀门，直接流出泄漏点模拟系统。
所述的阀门在开启时不影响泄漏口水流通过，具体采用球阀。
所述的模拟回填土装置设置在法兰三通哈夫节的分水口内，并紧贴破损管壁，由包裹滤网和内填在包裹滤网内的模拟回填土组成。
当模拟管道破损点周边的土壤被掏空时，则不设置模拟回填土装置。
所述的泄漏控制装置的出水口朝向试验管道的侧面、上方或下方，当朝向上方时需考虑水流落下对泄漏点的影响，当朝向下方时需考虑是否方便控制阀门开关。
该系统实现模拟管道泄漏时管道内流体的流场分布，还原管道泄漏时流体产生的压力波、声音、流量和振动特征，适用于基于压力、声场、流量、管壁破损和振动特征的管道泄漏试验。
应用该系统的试验方法包括：
在试验前首先根据试验方案确定试验管道的破损情况，对于单个孔形泄漏点，则确定泄漏孔的直径及位置，对于裂缝泄漏点，则确定泄漏裂缝的长度、宽度、倾斜角和位置；
在设计破损点时，在试验管道上延纵向布置多处破损点，各个破损点通过单独的泄漏控制装置控制破损点是否开启，当泄漏控制装置关闭时，破损点处相当于完好管道，其管内流场与完好管道内流场相同，在考虑管道流量、压力、泄漏声音、泄漏振动的管道泄漏试验中，则作为完好管道直接使用，在内窥检测试验中，管道内壁的加工痕迹可以被发现；
在选择法兰三通哈夫节与阀门尺寸时，对于孔形泄漏点，泄漏水流为直柱状，不接触泄漏控制装置，对于裂缝形泄漏点，泄漏水流产生扩散，此时考虑在各用压力下，泄漏控制装置需留出足够空间使得泄漏点水流自由泄漏；
在设计试验时，考虑试验管道在不同介质下，周边土体产生变化的情况，对于砂土环境，在泄漏水流的影响下，周围土体被掏空，此时不考虑泄漏土壤对泄漏点的影响，不设计模拟回填土，水流从泄漏点直接离开管道，当管道周围敷设环境为粘土或砾石时，则考虑管道周边土壤未被掏空，模拟回填土设置为紧靠管壁的粘土或砾石。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明能够根据实际管道常见的泄漏点类型进行设计，高度还原泄漏点特征，如单一漏点和多漏点组合，漏点大小、形状、位置特征等。
二、本发明能够实现管道泄漏后周边土体环境模拟，包括不同类型土体以及土体是否掏空等实际情况的模拟。
三、本发明能够实现模拟管道泄漏时管道内流体的流场分布，还原管道泄漏时流体产生的压力波、声音、流量和振动特征，适用于基于压力、声场、流量、管壁破损和振动特征的管道泄漏试验。
四、通过设置泄漏控制装置实时有效的控制泄漏点的开启和关闭状态，可以在还原实际供水管道泄漏模式的基础上，极大的提高供水管道泄漏试验的试验效率。
附图说明
图1为有模拟回填土的供水管道泄漏点模拟系统的剖面图(球阀开启)。
图2为无模拟回填土的供水管道泄漏点模拟系统的剖面图(球阀开启)。
图3为本发明的结构示意图。
图中标记说明：
101、试验管道，102、破损点，201、法兰三通哈夫节，202、法兰接头，203、球阀，301、模拟回填土，302、包裹滤网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术特征和实施方案更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例：
如图1-3所示，本发明提供一种供水管道泄漏点模拟系统，该系统包括：
模拟泄漏管道、泄漏控制装置、模拟回填土装置，模拟泄漏管道可以根据管道实际破损形态进行设计，并在试验管道101上直接加工。泄漏控制装置开启时管内的流动状态与实际管道破损点产生时一致，关闭时试验管道又与无损的管道相同，可以通过泄漏控制装置控制试验管网上漏泄点的数量，模拟同一管网上各种类型、各种破损状态组合下的管内流动状态，模拟回填土装置可以有效模拟泄漏点在不同土质的外环境中泄漏场的变化。
本实施例中，破损模拟泄漏管道为加工后的真实管道，加工的破损点102形态按试验需要及管道实际运行中可能产生的破损形态确定，包括但不限于：单个或多个孔、裂缝、异形破损点、以及前几种破损形态的组合。
具体的，在试验前需要首先根据试验方案确定试验管道的破损情况，例如单个孔形泄漏点，就需要确定泄漏孔的直径及位置，对于裂缝泄漏点，就需要确定泄漏裂缝的长度、宽度、倾斜角、位置。
需要说明的是，在具体设计破损点时，可以在试验管道101上延纵向布置多处破损点102，各个破损点102可以通过单独的泄漏控制装置控制破损点是否开启，当泄漏控制装置关闭时，破损点处相当于完好管道，其管内流场与完好管道内流场相同，在考虑管道流量、压力、泄漏声音、泄漏振动的管道泄漏试验中，可以当作完好管道直接使用。但在内窥检测试验中，依然可以发现管道内壁的加工痕迹。
本发明中，泄漏控制装置的主要功能是决定管道破损点是否启用，当破损点102开启时，泄漏控制装置不能影响管内介质的泄漏过程，且不能产生新的声音或振动，因此泄漏的水流不能接触泄漏控制装置。
具体的，在选择法兰三通哈夫节201与阀门尺寸时，要考虑在各种压力下的泄漏型态。对于孔形泄漏点，泄漏水流为直柱状，一般不宜接触泄漏控制装置，但对于裂缝形的泄漏点，泄漏水流会产生扩散，此时应考虑在各用压力下，泄漏控制装置能够留出足够空间让泄漏点水流自由泄漏。
模拟回填土装置由包裹滤网302及内填模拟回填土301两部分组成，模拟回填土301的类型根据试验需求设计。模拟回填土装置固定在法兰三通哈夫节201的分水口内，固定并紧贴破损管壁。当认为管道破损点周边的土壤被掏空时，可以不设置模拟回填土装置。
具体的，设计试验时，应考虑试验管道泄漏点周围环境，考虑试验管道在不同介质下，周边土体是否产生变化。例如对于砂土环境，在泄漏水流的影响下，周围土体被掏空，此时不考虑泄漏土壤对泄漏点的影响，因此不设计模拟回填土，水流从泄漏点直接离开管道。而当管道周围敷设环境是粘土或砾石时，则考虑管道周边土壤未被掏空，模拟回填土为紧靠管壁的粘土或砾石。
本供水管道泄漏点模拟系统可以模拟管道泄漏时管内流体的流场分布，因此可以还原管道泄漏时流体产生的压力波、声音、流量、振动等特征，可以用于基于压力、声场、流量、管壁破损、振动等特征的管道泄漏试验。

Claims (10)

1.一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，该系统包括：
模拟泄露管道：根据实际破损形态进行设计并在试验管道(101)上直接加工破损点(102)后成型；
泄漏控制装置：用以控制试验管网上漏泄点的启闭，模拟同一管网上各种类型、各种破损状态组合下的管内流动状态；
模拟回填土装置：用以模拟泄漏点在不同土质的外环境中泄漏点流场的变化。
2.根据权利要求1所述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，所述的破损点(102)的形态按试验需要及管道实际运行中可能产生的破损形态确定，包括单个或多个孔、裂缝、异形破损点以及孔、裂缝、异形破损点的组合。
3.根据权利要求1所述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，所述的泄漏控制装置由法兰三通哈夫节(201)和阀门构成，所述的法兰三通哈夫节(201)设置在破损点(102)位置处，并且通过法兰与阀门连接，其分水口口径大于管道破损尺寸，并且与阀门口径相同。
4.根据权利要求3述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，所述的阀门用以控制破损点(102)的开启与关闭，其口径由试验管道(101)内水压力及破损点(102)的形态决定，当不考虑模拟回填土时，破损点(102)喷出的水柱可不接触阀门，直接流出泄漏点模拟系统。
5.根据权利要求3述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，所述的阀门在开启时不影响泄漏口水流通过，具体采用球阀(203)。
6.根据权利要求1述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，所述的模拟回填土装置设置在法兰三通哈夫节(201)的分水口内，并紧贴破损管壁，由包裹滤网(302)和内填在包裹滤网(302)内的模拟回填土(301)组成。
7.根据权利要求6述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，当模拟管道破损点周边的土壤被掏空时，则不设置模拟回填土装置。
8.根据权利要求1述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，所述的泄漏控制装置的出水口朝向试验管道(101)的侧面、上方或下方，当朝向上方时需考虑水流落下对泄漏点的影响，当朝向下方时需考虑是否方便控制阀门开关。
9.根据权利要求1述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，该系统实现模拟管道泄漏时管道内流体的流场分布，还原管道泄漏时流体产生的压力波、声音、流量和振动特征，适用于基于压力、声场、流量、管壁破损和振动特征的管道泄漏试验。
10.根据权利要求1述的一种供水管道泄漏点模拟系统，其特征在于，应用该系统的试验方法包括：
在试验前首先根据试验方案确定试验管道的破损情况，对于单个孔形泄漏点，则确定泄漏孔的直径及位置，对于裂缝泄漏点，则确定泄漏裂缝的长度、宽度、倾斜角和位置；
在设计破损点时，在试验管道上延纵向布置多处破损点，各个破损点通过单独的泄漏控制装置控制破损点是否开启，当泄漏控制装置关闭时，破损点处相当于完好管道，其管内流场与完好管道内流场相同，在考虑管道流量、压力、泄漏声音、泄漏振动的管道泄漏试验中，则作为完好管道直接使用，在内窥检测试验中，管道内壁的加工痕迹可以被发现；
在选择法兰三通哈夫节与阀门尺寸时，对于孔形泄漏点，泄漏水流为直柱状，不接触泄漏控制装置，对于裂缝形泄漏点，泄漏水流产生扩散，此时考虑在各用压力下，泄漏控制装置需留出足够空间使得泄漏点水流自由泄漏；
在设计试验时，考虑试验管道在不同介质下，周边土体产生变化的情况，对于砂土环境，在泄漏水流的影响下，周围土体被掏空，此时不考虑泄漏土壤对泄漏点的影响，不设计模拟回填土，水流从泄漏点直接离开管道，当管道周围敷设环境为粘土或砾石时，则考虑管道周边土壤未被掏空，模拟回填土设置为紧靠管壁的粘土或砾石。
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