CN113029472A - 一种管网泄漏检测系统及检测方法 - Google Patents

一种管网泄漏检测系统及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管网泄漏检测系统及检测方法，其中，该系统包括：管网供回水管道以及其旁通管，管道附件如压力表和闸阀，变频泵和流量计。检测方法为：建立管网系统数学模型，在给定供水压力的情况下，计算出管网泄漏量与变频泵质量流量的一一对应关系；当流量计示数大于泄漏量为零时变频泵质量流量，即可认为该系统内有泄漏点，并可通过流量计所示流量，得出泄漏点的泄漏量；本发明可在不改变管网运行方式，不添加监测系统及其他模块的情况下，检测出该系统内部是否存在泄漏点并得到泄漏量的数值，对原有系统改造小，投资成本低，有较高的可行性。

Description

一种管网泄漏检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及单相流体管网技术领域，具体涉及一种管网泄漏检测系统及检测方法。
背景技术
随着城镇化的不断发展，城市供水管网囊括的范围越来越大。城市供水管网的稳定运行是保证城市居民正常生活的必要条件。管网的泄漏是影响管网稳定运行的主要因素。管网的泄漏不仅会造成水资源的损失，导致环境污染，也会影响到居民的正常生活，更严重的将会威胁到居民的安全。造成管网泄漏也有很多原因，管道的腐蚀、突发性的自然灾害、管道施工过程中管道金属受到损伤、管线超压、运营人员误操作以及人为破坏等都会造成管网的泄漏。管网泄漏问题会增加运营成本，造成巨大的经济损失和安全隐患。
为了确保管网安全稳定运行，急需一种简易可行管网泄漏检测系统，以便于实时检测，及早处理管网隐患，保障管网稳定安全运行。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种管网泄漏检测系统，该系统可在不改变管网运行，不添加监测系统及其他模块的情况下，检测出该系统内部是否存在泄漏点并定量表示出泄漏量，对原有系统改造小，投资成本低，有较高的可行性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种管网泄漏检测系统，包括依次连接的：供水管路、用户系统8和回水管路；供水管路主路上设置有供水管闸阀4和供水管压力表2，供水管路主路上的供水管闸阀4两侧还设置有供水旁路，供水旁路上依次设置有供水管旁通管闸阀5、变频泵6和流量计7；回水管路上设置有回水管压力表1和回水管闸阀3，回水管路上还有未连接管道的回水旁通管接口。
所述的管网泄漏检测系统进行管网泄漏的检测方法，检测过程中将供水管闸阀4关闭，开启供水管旁通闸阀5；变频泵6供水；在保证供水管道压力不变即供水管压力表2所示数值保持不变的情况下，变频泵6供水流量准确数值会在流量计7处显示；根据建立的数学模型和计算过程，用流量计7的示数判断用户系统的管网是否存在泄漏点以及具体的泄漏量；
所述数学模型，包括：
变频泵特性方程：
Hc＝A0+A1·Q+A2·Q2
其中：Hc为变频泵扬程，MPa；A0，A1，A2分别为系数；Q为管道供水质量流量，kg/s；
管网阻力损失模型：
Δpi＝pi,in-pi,out＝Sl,i·Qi 2
其中：Δpi为第i段管道阻力损失，MPa；pi,in为第i段管道入口压力，MPa；pi,out为第i段管道出口压力，MPa；Sl,i为第i段管路阻抗；Q为第i段管道供水质量流量，kg/s；
所述计算过程：
步骤一：给定管网泄漏量、管网各段管路阻抗和供水管压力表2处的压力p(2)；
步骤二：假定变频泵的质量流量；
步骤三：根据建立的变频泵特性方程，能够计算出变频泵的扬程；
步骤四：再根据管网阻力损失模型，联立各段管道的阻力损失方程，计算出各段管道的阻力损失以及各段管道入口处和出口处的压力，得出在假定变频泵质量流量条件下供水管压力表2处的压力p’(2)；
步骤五：将计算得到的在假定变频泵质量流量条件下供水管压力表2处的压力p’(2)与给定供水管压力表2处的压力值p(2)比较，如果不满足误差条件(压力值的差与给定压力值p(2)比值在0.001范围内)，则重新假定变频泵的质量流量，并重复步骤三、四、五，直至满足误差条件，最终得到在步骤一给定条件下的变频泵的质量流量；
判断管网内是否存在泄漏点以及具体的泄漏量计算：根据上述计算过程，得出泄漏量和处于该泄漏量时流过变频泵的质量流量的一一对应关系；当流量计7示数大于计算得到的泄漏量为零时流过变频泵的质量流量大小，则判断用户系统的管网存在泄漏，并通过泄漏量和处于该泄漏量时流过变频泵的质量流量的一一对应关系以及流量计7示数的大小得出此时系统泄漏量的具体数值。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供了一种管网泄漏检测系统，通过查看流量计的显示数值，可确定系统是否存在泄漏。
(2)本发明可以确定泄漏的具体流量，通过建立管网和变频泵的数学模型，可以求出泄漏量与变频泵质量流量的具体对应关系，根据流量计示数显示的变频泵质量流量从而确定泄漏量的数值。
(3)本发明不影响管网的运行，利用管网现有的旁通管路，节省管网改造成本，简单易行。
(4)本发明可以应用于输送单相流体管网泄漏检测，如自来水管网泄漏检测、集中供热管网检测等。
附图说明
图1为一种管网泄漏检测系统示意图。
图2为本发明检测方法计算过程流程图。
图3a和图3b分别为一种管网泄漏检测系统某算例下变频泵质量流量和扬程随泄漏量的变化结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种管网泄漏检测系统，包括依次连接的：供水管路、用户系统8和回水管路；供水管路主路上设置有供水管闸阀4和供水管压力表2，供水管路主路上的供水管闸阀4两侧还设置有供水旁路，供水旁路上依次设置有供水管旁通管闸阀5、变频泵6和流量计7；回水管路上设置有回水管压力表1和回水管闸阀3，回水管路上还有未连接管道的回水旁通管接口。
所述的管网泄漏检测系统进行管网泄漏的检测方法，检测过程中将供水管闸阀4关闭，开启供水管旁通闸阀5；变频泵6供水；在保证供水管道压力不变即供水管压力表2所示数值保持不变的情况下，变频泵6供水流量准确数值会在流量计7处显示；根据建立的数学模型和计算过程，用流量计7的示数判断用户系统的管网是否存在泄漏点以及具体的泄漏量；
所述数学模型，包括：
变频泵特性方程：
Hc＝A0+A1·Q+A2·Q2
其中：Hc为变频泵扬程，MPa；A0，A1，A2分别为系数；Q为管道供水质量流量，kg/s；
管网阻力损失模型：
Δpi＝pi,in-pi,out＝Sl,i·Qi 2
其中：Δpi为第i段管道阻力损失，MPa；pi,in为第i段管道入口压力，MPa；pi,out为第i段管道出口压力，MPa；Sl,i为第i段管路阻抗；Q为第i段管道供水质量流量，kg/s；
如图2所示，所述计算过程：
步骤一：给定管网泄漏量、管网各段管路阻抗和供水管压力表2处的压力p(2)；
步骤二：假定变频泵的质量流量；
步骤三：根据建立的变频泵特性方程，能够计算出变频泵的扬程；
步骤四：再根据管网阻力损失模型，联立各段管道的阻力损失方程，计算出各段管道的阻力损失以及各段管道入口处和出口处的压力，得出在假定变频泵质量流量条件下供水管压力表2处的压力p’(2)；
步骤五：将计算得到的在假定变频泵质量流量条件下供水管压力表2处的压力p’(2)与给定供水管压力表2处的压力值p(2)比较，如果不满足误差条件(压力值的差与给定压力值p(2)比值在0.001范围内)，则重新假定变频泵的质量流量，并重复步骤三、四、五，直至满足误差条件，最终得到在步骤一给定条件下的变频泵的质量流量；
判断管网内是否存在泄漏点以及具体的泄漏量计算：根据上述计算过程，得出泄漏量和处于该泄漏量时流过变频泵的质量流量的一一对应关系；当流量计7示数大于计算得到的泄漏量为零时流过变频泵的质量流量大小，则判断用户系统的管网存在泄漏，并通过泄漏量和处于该泄漏量时流过变频泵的质量流量的一一对应关系以及流量计7示数的大小得出此时系统泄漏量的具体数值。
本发明通过建立管网和变频泵的数学模型，提供了一种管网泄漏检测系统，通过查看流量计的显示数值，可确定系统是否存在泄漏；同时可以求出泄漏量与变频泵流量的对应关系，根据变频泵给水流量从而确定泄漏量的具体数值：且本发明不影响管网的运行，利用管网现有的旁通管路，节省管网改造成本，简单易行。
作为本发明的具体实施例，表1列出具体实施例中如图1所示管网的主要参数；
表1管网的主要参数
Figure BDA0002968440990000071
根据图2计算过程流程，联立各管段阻力方程，计算出当泄漏量从0到1kg/s变化过程中，变频泵质量流量以及变频泵扬程的变化，如图3a和图3b所示；
当此系统流量计流量示数大于1.35kg/s时，即可判断此系统存在泄漏，并可根据图3a得出此时泄漏量的数值。

Claims (2)

1.一种管网泄漏检测系统，其特征在于：包括依次连接的：供水管路、用户系统(8)和回水管路；供水管路主路上设置有供水管闸阀(4)和供水管压力表(2)，供水管路主路上的供水管闸阀(4)两侧还设置有供水旁路，供水旁路上依次设置有供水管旁通管闸阀(5)、变频泵(6)和流量计(7)；回水管路上设置有回水管压力表(1)和回水管闸阀(3)，回水管路上还有未连接管道的回水旁通管接口。
2.采用权利要求1所述的管网泄漏检测系统进行管网泄漏的检测方法，其特征在于：检测过程中将供水管闸阀(4)关闭，开启供水管旁通闸阀(5)；变频泵(6)供水；在保证供水管道压力不变即供水管压力表(2)所示数值保持不变的情况下，变频泵(6)供水流量准确数值会在流量计(7)处显示；根据建立的数学模型和计算过程，用流量计(7)的示数判断用户系统的管网是否存在泄漏点以及具体的泄漏量；
所述数学模型，包括：
变频泵特性方程：
Hc＝A0+A1·Q+A2·Q2
其中：Hc为变频泵扬程，MPa；A0，A1，A2分别为系数；Q为管道供水质量流量，kg/s；
管网阻力损失模型：
Δpi＝pi,in-pi,out＝Sl,i·Qi 2
其中：Δpi为第i段管道阻力损失，MPa；pi,in为第i段管道入口压力，MPa；pi,out为第i段管道出口压力，MPa；Sl,i为第i段管路阻抗；Q为第i段管道供水质量流量，kg/s；
所述计算过程：
步骤一：给定管网泄漏量、管网各段管路阻抗和供水管压力表(2)处的压力p(2)；
步骤二：假定变频泵的质量流量；
步骤三：根据建立的变频泵特性方程，能够计算出变频泵的扬程；
步骤四：再根据管网阻力损失模型，联立各段管道的阻力损失方程，计算出各段管道的阻力损失以及各段管道入口处和出口处的压力，得出在假定变频泵质量流量条件下供水管压力表(2)处的压力p’(2)；
步骤五：将计算得到的在假定变频泵质量流量条件下供水管压力表(2)处的压力p’(2)与给定供水管压力表(2)处的压力值p(2)比较，如果不满足误差条件即压力值的差与给定压力值p(2)比值在0.001范围内，则重新假定变频泵的质量流量，并重复步骤三、四、五，直至满足误差条件，最终得到在步骤一给定条件下的变频泵的质量流量；
判断管网内是否存在泄漏点以及具体的泄漏量计算：根据上述计算过程，得出泄漏量和处于该泄漏量时流过变频泵的质量流量的一一对应关系；当流量计(7)示数大于计算得到的泄漏量为零时流过变频泵的质量流量大小，则判断用户系统的管网存在泄漏，并通过泄漏量和处于该泄漏量时流过变频泵的质量流量的一一对应关系以及流量计(7)示数的大小得出此时系统泄漏量的具体数值。
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