地下管线检测技术在管线检漏的研究

2022-09-21 16:38:40 来源:写作指导

【摘要】文章详细阐述了探地雷达、IR、DTS、卫星、智能球这几项地下管线物理检测技术,以及质量平衡模型、MNF模型、瞬态模型、优化校核模型、压力流量模型这几项模型检测技术在管线检漏中的应用。

【关键词】管线检漏 ;地下管线 ;探地雷达

1 引言

管线系统经过一段时间的使用后,会出现自然老化、损耗的问题,导致其中出现漏点,需要工作者通过合理选用地下管线检测技术措施,来准确定位管线漏点,并立即加以封堵、维修处理,以恢复管线的良好运作状态,因此,应做好检测技术的落实工作,保证管线检漏准确性,提升管线运维工作水平。

2 物理检测技术的应用

物理检测技术应用最广,探地雷达、IR、DTS 技术也呈现出普及化趋势。根据技术种类的不同,其本身的优势、缺陷以及功能,同样存在差异。需要予以分析,方可提升技术利用率,充分发挥其价值。

2.1 探地雷达技术的运用

探地雷达技术是指一种利用电磁波反射原理,实现地下管线探测的检漏技术。在该技术的实施中,工作者可以通过捕捉、分析反射回来的电磁波,获得地下管线环境信息,然后从这些信息中,判断管线是否存在漏点,以及漏点的大概位置。一般来说,土体的介电常数与管线内流体的差异较大,一旦泄漏,流体与土壤之间巨大的介电常数差距会使电磁波的反射出现异常,并在反射电磁波图像上呈现出一个绕射波,由此,工作者可判定管线存在泄漏问题,且漏点在绕射波所在位置。在此过程中,工作者还可以使用积分处理措施,从反射波信息中提取漏点的特征信息,为后续的维修工作提供更加全面的依据。就目前来看,该技术的最大优势在于无损且适用于各类工况,因此,该技术在管线检漏方面具有良好的应用前景。

2.2 IR技术的运用

IR(Intrared Radiation)技术 ,即红外线光谱技术,该技术是当前管线检漏中常用的地下管线检测技术之一。通常来说,由于所有温度在绝对零度以上的物体均会向外辐射红外线,且红外线的波长、强度会随着温度的变化而发生改变,因此,在泄漏时,管道内部流体的运动变化势必会使管线的温度发生变化,引发管线向外辐射红外线的改变。基于此,人们可基于IR 技术,借助光电成像操作,捕捉管线红外线的变化情况,并将红外线变化信息转换成图像,使工作者可以根据图像计算出管线的温度,及时发现温度异常问题,定位管道漏点,加以修复。此外,在该技术的运用中,应当注意,地下水、光线条件的变化,均会造成管线红外线的变化,因此,必须针对这些因素予以考量,并提前调查管线所在地的地表温度、管道水温等方面情况,作为漏点定位的参考,以保证最终检漏结果的准确性。

2.3 DTS技术的运用

DTS(Distributed Temperature Sens‐ing)技术,即分布式光纤传感技术,该技术是一种以光纤拉曼散射原理为基础原理的测温技术。在该技术的运用中,工作者需要先将配套的传感器装置,安装在管线系统中,然后利用传感器,迅速扫面整体管线,获取管线体系的温度分布,再对温度异常的位置加以分析,判定管线是否存在漏点,以及漏点所在位置。在此过程中,如果管道发生泄漏,那么流体流向的变化,势必会使管道体系内出现局部温度差异情况,一般来说,根据具体的流体类型,管道的局部差异也存在不同之处,例如:石油管道的漏点区域会呈现局部升温的情况,而天然气管道的漏点区域则会出现局部降温的情况。但应当注意,管道保温层的破裂也可能会造成局部温度异常,而且配套的传感器装置建设、运维造价较高,因此,从总体上来看,该技术在检漏上的运用存在一定限制。

2.4 卫星技术的运用

在检漏中,管线检测卫星技术属于一种集成技术,其所集成的基础包括,RS遥感技术、CIS 定位技术,以及 GPS 定位技术。在该技术的运用中,由于管道漏损会使地表光反射系数发生变化,因此,人们可以借助卫星,通过观测地表光反射系数的变化,对管线的结构状态进行高分辨率的成像,然后通过分析成像结果,定位漏点所在位置,实现管线检漏。该项检测技术在检漏中应用的最大优势在于,卫星可以同时、大范围地检测管线系统的运行情况,并准确地定位管线系统中存在的漏点,为管线漏点修复工作提供更加精准、详实的依据,尤其是部分偏远、地形复杂地区的管线,应用该技术可以节省大量的人力、物力,提升管线检漏工作水平。但该技术在运用时,会受云层、气候、湿度的制约,因此,在推广上存在一定难度。

2.5 智能球技术的运用

智能球技术是Pure Technologies公司研发出的一项地下管线检测技术。在该项技术的应用中,工作者需要使用声脉冲发射器、旋转传感器、声传感器,构建出一个检漏器,并在其外部设置一层泡沫套作为保护层,然后将该检漏器投入到管道中,使其沿着管道中的流体运动。该检漏器在运动时,会发出超声波,同时,外部接收器会接收传感器发出的超声波信号,工作者通过分析该超声波信号,来确定漏点达到位置。在此过程中,检漏球距离漏点越近,其发出的损漏信号就越强,由此,工作者就可以更加精准地判断漏点所在位置。该技术在应用中所呈现出的最大优势在于,不受外界因素干扰,信号传输质量也比较高,且在精确度方面,也高于其他声学检漏方法,但该技术不适用于管径较小管线的检漏,同时,操作也比较麻烦,因此,在实际应用中存在一定的局限。

3 模型检测技术的运用

3.1 质量平衡模型技术的运用

质量平衡模型是一种以质量守恒为基础理论建立的模型,模型所阐述的规律为,管道中的流体仅有两种运动位置状态,即在管道中运动、流出管道,因此,在该模型检测技术的应用中,如果模型推演结果显示,流体的流入、流出质量相同,就说明管线中无漏点,若流出的流体少于预期量,那么则说明管线存在漏点。在技术运用过程中,人们通常将该模型设计为一个算法程序,并将该程序设置到流量监测软件中,同时,设置一个阈值,一旦流体的流入、流出质量差值超出阈值范围,就立即启动报警功能,以提醒工作者管线存在泄漏。就目前来看,在该模型技术的检漏运用中,仅能判断是否存在漏点,不能进行具体定位,因此,需要结合其他检测技术共同应用,以保证检测结果的有效性。

3.2 MNF模型技术的运用

MNF 模型技术即夜间最小流量模型技术。该模型所阐述的损漏判断规律为,夜间最小流量与合法流量之间的差值若趋近于0则说明没有损漏,若差值出现异常波动,或大幅度波动时,则说明该区域存在漏点。在该技术的运用中,需要根据各个时段的流量情况,按照区域估算出合法流量。然后基于此,设计各个区域合法流量与现实流量之间的对比模型,再将该模型转化为算法程序,设置在流量监测系统中,并设置好差值,及其变化的标准阈值,借此就可以实现 MNF 漏损预警模型的建设。一旦差值、差值变化超过标准,系统就会发出损漏警报,最后,工作者即可根据警报信息,确定漏点所在的大概区域,为后续的检漏、修复施工提供依据。但在此过程中,由于该技术仅能确定漏点的大概区域位置,因此,工作者还要采用其他检漏技术,进行漏点的进一步定位,才能顺利完成漏点的封堵。

3.3 瞬态模型技术的运用

瞬态模型技术是一种根据流体在短时间内的压力变化事件,进行损漏判断、定位的地下管线检测技术。在该项检测技术的运用中,由于管道在损漏出现的短时间内,会出现压力迅速变化的情况。因此,工作者可以基于该技术,通过采用频域分析的方式,对短时间内的管道压力变化事件进行分析,即可有效判定管道是否存在漏点,并进行定位。在技术运用过程中,人们最早会采用快速傅里叶变换法,将压力监测系统所提供的压力信号转化为频域信号,以便于后续的频域分析,但这种方法仅适用于结构简单的管道系统检漏,而考虑到管道系统的复杂性,该领域的研究者又总结出了FRF法,即频率响应函数法,并通过运用该函数,进行压力信号与频域信号的转化,使转化结果更加准确,实现了该模型技术在复杂管道体系检漏中的有效运用[1]。

3.4 优化校核模型技术的运用

优化校核模型技术是一种通过基于压力、流量等参数建立模型,来推算管道损漏情况的检测技术。在该技术的应用中,工作者需要建立一个由压力、流量数据反推水力模型参数,如水量、管道粗糙系数等参数的模型,若求解出的参数与实际参数存在显著差异,则说明管道系统存在漏点。在此过程中,应当注意,由于水力模型的精度通常不能满足管道损漏检查的精度要求,因此,工作者需要采用优化问题求解方法,对该模型进行求解,以保证该技术的运用效果[2]。

3.5 压力流量模型技术的运用

压力流量模型技术是指一种借助压力、流量分析模型来检测管线损漏情况的地下管线检测技术。在该检测技术的运用中,可以建立一个管道流量、压力模型,并根据管线的结构、性能参数,创建一个模型,以预估该管道体系的流量、压力情况,然后用现有压力、流量数值进行对比,若差值超出标准范围则说明有漏点。在运用过程中,该检测技术能够将漏点定位到具体的街道,极大地缩减了工作者后续的漏点检测工作量,但从整体来看,该技术的使用能在较大漏点的检测上更加优越,并能够使定位精度达到具体的爆管位置以及相连的管道区域,有助于管道检漏工作效率的提升[3]。

4 结语

综上所述,增强地下管线检测技术落实效果,能够提升管线检漏工作的准确度。在管线检漏中,借助物理检测技术和模型检测技术措施,可以快速发现、定位管线漏点,并结合检测结果,采取相应的运维措施,提高管线修复工作的效果,从而维护地下管线系统的良好使用性能状态。

参考文献

[1] 涂沁 . 非开挖修复技术在天河区排水管线隐患排查修复工程中的应用[J]. 低碳世界,2021,11(3):1-3.

[2] 杨东伟 .Bently 在垃圾电厂管线碰撞检测的应用[J].建筑节能(中英文),2021,49(3):39-42.

[3] 李俊义 . 城市地下管线探测及地下管线信息系统建设探究[J]. 智能城市,2021,7(5):65-66.

作者:曾美英 钟飞飞 单位:南昌市测绘勘察研究院