CN114216063B - 一种确定热力管道泄漏信息的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定热力管道泄漏信息的方法,包括以下步骤:1)选取供热管道周边土壤,测定渗透率;2)与热力管道泄漏监控系统连接,对热力管道泄漏监控系统的监测数据进行实时采集;3)确定泄漏位置:在每个监测位置沿管道长度方向设置三个探测点,距离泄漏点由近到远依次为探测点1、探测点2和探测点3;如果在t1时刻,采集到探测点1的温度升高至T1,在t2时刻,采集到探测点2的温度升高至T2,在t3时刻,采集到探测点3的温度升高至T3,则确定该监测位置已发生泄漏;4)计算并确定泄漏管道。本发明能够定量计算泄漏量和泄漏时间,能够判断是供水管泄漏还是回水管泄漏,可以避免泄漏误报。
Description
技术领域
本发明属于管道泄漏监测、光纤传感及分布式测温技术领域,特别是一种确定热力管道泄漏信息的方法。
背景技术
随着城市化建设的发展,生活水平的日益提高,冬季城镇为用户提高满意的室内环境温度已提到很高的日程,集中供暖已经越来越普及。集中供暖不但供热效率高、节能效果好,而且有效降低大气环境污染。与此同时,热力管道漏损问题变得越来越突出。因为热力管道的漏损,不但造成能源浪费和供热成本增加,又影响了用户的取暖。热力管道根据不同的布设方式,又分为地上式与地埋式:其中地上式方便监控漏损及抢修,但是占用地面空间,影响城市美观;地埋式可以大大提高城市美观,因此越来越普及。同时,热力管道泄漏监控方案也越来越普及,包括传统的电子胶囊式和光纤传感领域新兴的基于布里渊散射的分布式光纤测温式和基于拉曼散射的分布式光纤测温式。
当前各种热力管道监测系统均存在以下不足:第一,由于当前各种热力管道泄漏监测系统仅通过温度阈值判定泄漏点位置,对于泄漏量和泄漏时间无法进行定量计算,导致在施工抢修时无法根据泄漏量大小采取合理的抢修方案;第二,无论是电子胶囊式,还是基于布里渊散射、拉曼散射的分布式光纤测温式系统,在施工时,为降低成本,供暖管道并行的供水管和回水管的相同位置,均采用一个测温点或布设一条传感光缆,导致发生泄漏时无法判断是供水管泄漏还是回水管泄漏;第三,由于电子胶囊式系统存在电源波动或者长距离布线导致的噪声,基于布里渊、拉曼散射的分布式光纤测温系统存在光源波动或者光学噪声问题,会存在温度突变,导致泄漏误报。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种确定热力管道泄漏信息的方法,该方法能够定量计算泄漏量和泄漏时间,能够判断是供水管泄漏还是回水管泄漏,并且可以避免泄漏误报。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种确定热力管道泄漏信息的方法,包括以下步骤:
1)选取供热管道周边土壤,测定渗透率;
2)与热力管道泄漏监控系统连接,对热力管道泄漏监控系统的监测数据进行实时采集,采集的数据包含温度信息和位置信息;
3)确定泄漏位置
在每个监测位置沿管道长度方向设置三个探测点,距离泄漏点由近到远依次为探测点1、探测点2和探测点3,其中探测点1是监测位置距离泄漏点最近的点;如果在t1时刻,采集到探测点1的温度升高至T1,在t2时刻,采集到探测点2的温度升高至T2,在t3时刻,采集到探测点3的温度升高至T3,则确定该监测位置已发生泄漏;
4)计算泄漏时间和泄漏量,确定泄漏管道
其中,k是渗透率,L1是探测点1和探测点2之间的距离,L2是探测点1和探测点3之间的距离;
待探测点1的温度稳定后,记录温度T,并根据相关热力管道出水回水温度规定和当前室外最低温度确定泄漏管道为出水管或者回水管。
本发明具有的优点和积极效果是:1)无需施工、无需增加成本,结合现有热力管道泄漏监测系统进行标定和计算;2)可以定量计算热力管道泄漏量和泄漏时间,抢修人员根据数据采取合理的抢修方案;3)可以判定泄漏管道,节省抢修时间,避免热力资源浪费;4)可有效避免由于布线、布缆过长或者电源、光源不稳带来的误判。
附图说明
图1为本发明的流程图;
图2为土壤渗透率测定装置。
图2中,1为水龙头,2为透明管桶,3为水面位置,4为过滤膜,该膜,水的通过性为100%,土壤通过性小于5%,5为测量容器,6为待测量水面。
图3为管道泄漏扩散示意图。
图3中:1为供热管道,2为泄漏点,t0时刻发生泄漏,3为距离泄漏点最近的探测点1,t1时刻该点探测到温度变化,4为探测点2,t2时刻该点探测到温度变化,5为探测点3,t3时刻该点探测到温度变化,6为探测点1到泄漏点的距离,7为探测点2到泄漏点的距离,8为探测点3到泄漏点的距离,9为t2时刻泄漏水扩散边界,10为t3时刻泄漏水扩散边界。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
请参阅图1和图3,一种确定热力管道泄漏信息的方法,包括以下步骤:
1)选取供热管道周边土壤,测定渗透率;
2)与热力管道泄漏监控系统连接,对热力管道泄漏监控系统的监测数据进行实时采集,采集的数据包含温度信息和位置信息;
3)确定泄漏位置
在每个监测位置沿管道长度方向设置三个探测点,距离泄漏点由近到远依次为探测点1、探测点2和探测点3,其中探测点1是监测位置距离泄漏点最近的点;如果在t1时刻,采集到探测点1的温度升高至T1,在t2时刻,采集到探测点2的温度升高至T2,在t3时刻,采集到探测点3的温度升高至T3,则确定该监测位置已发生泄漏;
4)计算泄漏时间和泄漏量,确定泄漏管道
其中,k是渗透率,L1是探测点1和探测点2之间的距离,L2是探测点1和探测点3之间的距离;
待探测点1的温度稳定后,记录温度T,并根据相关热力管道出水回水温度规定和当前室外最低温度确定泄漏管道为出水管或者回水管。
更加详细的说明如下:
第一部分:该部分为当地土壤的渗透率测定
请参阅图2,当地土壤渗透率的测定,可采用地质学常用的试验室常水头测定法,测定装置参考图2,测定流程及计算方法如下:
首先,将透明管桶2底部覆盖过滤膜4,选用孔径为1um的过滤膜,该过滤膜对水100%透过,且对水渗透率远大于土壤,用于测量土壤渗透率带来的误差可忽略;选取供热管道周边土壤,装入透明管桶2中,按压结实;采用单一水龙头注水,注水原则:水面不宜过高或过低,刚刚没过土壤上表面最佳;通过注水保持水面位置3刚好没过土壤上表面,同时,水自上向下流过待测土壤,经过滤膜4流出。
待水头差Δh和渗出流量Q稳定后,透明管桶2底部放置测量容器5,测量经过一段时间t,待测量水面6具有一定高度了,流经待测土壤的水量V;则该土壤对水渗透率计算公式如下:
V=Q*t=v*A*t
根据达西定律,v=k*i,则
V=k*(Δh/L)*A*t
从而得出:
k=Q*L/(A*Δh)
其中k为渗透率,Δh为水头差,Q为渗出流量,i为水力坡度,t为测量时间,A为透明管桶横截面积,L为土壤在透明管桶内的长度;
第二部分:将第一部分计算的土壤渗透率输入系统中,作为后续计算的参数;
第三部分:该部分介绍热力管道泄漏监测系统的数据采集和存储:
首先系统实时地对热力管道泄漏监控系统的传感器或者传感光缆数据进行采集,采集的数据应包含温度信息和位置信息;然后将采集到的多个点的温度和位置信息存入系统中,并且一一对应。
第四部分:确定泄漏位置
针对每个点,如果温度一直保持不变,并且低于报警阈值,表示系统工作正常,应返回第三部分再次采集;如果温度突然升高超过阈值,短暂时间后恢复正常,则该温度采集数据应该为电源、光源波动或者电缆、光缆传输误差导致,属于无效数据,应返回第三部分再次采集。
如果某时刻t0供热管道发生泄漏,进行第三部分对探测点温度实时采集,一段时间后,距离泄漏点最近的探测点1探测到温度开始升高,记录时间t1、温度T1,并且一段时间内持续升高,进行第三部分对探测点温度实时采集,一段时间后,探测点2探测到温度升高,记录时间t2,温度T2,进行第三部分对探测点温度实时采集,再次经过一段时间后,探测点3探测到温度升高,记录时间t3,温度T3,表示发生泄漏了,进入第五部分进行泄漏量、泄漏时间的定量计算和泄漏管道的定性判定。
第五部分:泄漏量、泄漏时间的定量计算和泄漏管道的定性判断方法:
请参见图3:
AB长度为H1=k(t1-t0)
BC长度为系统中读取,记作L1
BD长度为系统中读取,记作L2
AC长度为H2=k(t2-t0)
AD长度为H3=k(t3-t0)
其中,k为第一部分测得的土壤渗透率
在三角形ABC中,根据勾股定理,
H12+L12=H22
[k(t1-t0)]2+L12=[k(t2-t0)]2
在三角形ABD中,根据勾股定理,
H12+L22=H32
[k(t1-t0)]2+L22=[k(t3-t0)]2
根据以上两式得到,
根据球锥体积公式2π(R-H)R^2/3,
球锥ACGE的体积:
球锥ADHF的体积:
在t2-t3时间段内,管道泄漏量为:
同时,待探测点1的温度稳定后,记录温度T,该温度即为泄漏管道中水的温度。
我国的热力管道出水回水温度规定如下:
室外最低温度(摄氏度) | 回水温度(摄氏度) | 出水温度(摄氏度) |
5~10 | 35 | 40 |
3~5 | 45 | 50~55 |
0~3 | 52 | 55~60 |
0~-2 | 55 | 60~65 |
-2~-5 | 60 | 65~70 |
<-5 | 60 | 65~70 |
根据当前室外最低温度和我国热力管道出水回水温度规定,可以确定出水管和回水管的水温,将温度T与出水管和回水管的水温进行比较,判断泄漏管道为出水管或者回水管。
第六部分:按照第三、四、五部分完成所有监测位置的判定。
第七部分:依次不断进行循环计算判定,达到7*24小时实时监控。
本发明基于热力管道泄漏监测系统与土壤渗透原理,对热力管道泄漏监测的方式无特殊要求,可以使用但不限于电子胶囊式测温系统、基于布里渊散射的分布式光纤测温系统和基于拉曼散射的分布式光纤测温系统,结合土壤渗透原理,计算得到泄漏量和泄漏时间,确定泄漏管道。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种确定热力管道泄漏信息的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)选取供热管道周边土壤,测定渗透率;
2)与热力管道泄漏监控系统连接,对热力管道泄漏监控系统的监测数据进行实时采集,采集的数据包含温度信息和位置信息;
3)确定泄漏位置
在每个监测位置沿管道长度方向设置三个探测点,距离泄漏点由近到远依次为探测点1、探测点2和探测点3,其中探测点1是监测位置距离泄漏点最近的点,如果在t1时刻,采集到探测点1的温度升高至T1,在t2时刻,采集到探测点2的温度升高至T2,在t3时刻,采集到探测点3的温度升高至T3,则确定该监测位置已发生泄漏;
4)计算泄漏时间和泄漏量,确定泄漏管道
泄漏时间
泄漏量
其中,k是渗透率,L1是探测点1和探测点2之间的距离,L2是探测点1和探测点3之间的距离;
待探测点1的温度稳定后,记录温度T,并根据热力管道出水回水温度规定和当前室外最低温度确定泄漏管道为出水管或者回水管。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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