[发明专利]一种管道输水系统多点微小泄漏检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种管道输水系统多点微小泄漏检测装置及方法，该方法包括：在被检测管网系统的管道末端安装瞬变激励信号产生设备和单点压力传感单元，监测管道上游位置与激励位置间的微小泄漏点；启用瞬变激励信号产生设备，产生短时激励信号，单点压力传感单元同步采集瞬变压力信号；分析瞬变压力信号，对信号的首相压力波的压力突变点对应的时刻和降低幅值进行解析；根据首相压力波的压力突变点的个数，辨识泄漏点个数；依据每个压力突变点对应的时刻和降低幅值计算每个泄漏点位置和泄漏参数。本发明利用瞬变水击的第一个压力波的衰减和畸变规律跟单孔泄漏的不同，进行多点、微小泄漏的辨识，简单有效，易于理解，采集的数据量小，可靠性高。

技术领域

本发明涉及管网系统漏损检测技术，具体涉及一种管道输水系统多点微小泄漏检测装置及方法。

背景技术

管道泄漏是管道输送液体过程中一种普遍存在的现象，造成大量的资源损失、能量浪费和环境污染。管道漏损检测主要研究管道输水工程、输配水管网、城市排水管网中泄漏预警、监测和快速准确定位的理论和方法，以及控制和降低管道泄漏损失或者产销差的相关技术，为供排水管道的管理维护、高效稳定运行提供理论依据和技术参考。它是当前节水型社会建设的一个热点需求，具有重大的社会经济和现实意义。一直以来泄漏问题是油气输运、城镇市政给排水领域关注的重点，近年我国兴建了大量的长距离调水工程，尤其调水工程二期、三期的配套输配水管网工程、农村安全饮水工程干支管网、大型灌区管网工程等，都迫切需要相应的泄漏监测装置和控制理论方法进行技术支撑。

国内外都重视管道、管网漏失问题，多年积累的泄漏检测技术大体上可分为直接检测法和间接检测法两大类。前者主要是从监测和预警的角度研究，后者可归结于基于传感器、数据采集系统、仿真软件为一体的检测方法。水力瞬变检测法是国内外管道泄漏检测准确性、可靠性较高的一种方法，因为在瞬变条件下，即使微小的泄漏，管道的水压波形也存在着明显差别，与其它方法(如压力梯度法、负压波法等)相比，这一特点可以更准确的检测出泄漏和更好的确定泄漏发生位置。

常见管道输水系统的典型布置一般包括以下几种：

(1)泵站到管道，再到调节池(或者出水池、调压井、水库)，然后在调节池后接明渠或者管道，如引黄入晋输水工程，南水北调中线北京段有压管涵输水；

(2)调节池到管涵，再到调节池(或者保水堰)，然后在调节池后接明渠或者管涵，如南水北调中线天津段有压管涵输水系统；

(3)调节池(泵站)到管网，然后管网后接用户，如一般的市政供水系统。

上述管道输水系统的泄漏检测模型可归纳为：水库(调节池、泵站)到管道，再到阀门，这是目前国际上研究较多的概化物理模型，如图1所示。虽然现有水力瞬变泄漏检测法有很多优点，但却存在以下问题：

(1)现有针对输水系统的泄漏检测一般检测精度不太高。现代输水系统管道口径一般较大，从安全运行考虑，一般是中、低压，如正在建设的南水北调中线南干渠工程，单管直径4.7m，设计采用低压管涵自流输水方式；这种实际概况与目前水力瞬变泄漏检测方法需要的条件不符，因为管道压力越低，泄漏等引起的瞬变压力波就越不容易捕获，实测信号信噪比越低，尤其是当泄漏孔的直径较小时，由于泄漏量较小，真实信号常被掩盖在干扰信号下(比如环境噪声等)，致使现有的水力瞬变泄漏检测法失效。

(2)现有泄漏检测方法和装置无法多对泄漏孔的情况进行检测。由于泄漏点的辨识和定位方法一般都是针对某一处泄漏的检测，而实际输水系统或者市政管网受压力调控，当局部管段压力过高或者受磨蚀、磨损、震动等影响，有时会出现两处甚至多处同时泄漏，这种情况一般的恒定流检测方法常常失效，且两处泄漏所引起的瞬变水击波的衰减和畸变规律又跟单孔泄漏大不相同，所以只针对一处泄漏的检测方案不再适用。