馬 宏 郝云鋒 劉向輝 顏景潤，3 王占英，3*

(1.河北建筑工程學院，河北 張家口 075000；2.張家口市智能機械技術創(chuàng)新中心，河北 張家口 075000；3.張家口市裝配式建筑構件智能制造技術創(chuàng)新中心，河北 張家口 075000)

0 引 言

近年來，隨著城市化進程不斷推進，承壓管網的鋪設越來越多，管道壓力越來越大，而一旦泄漏，找到漏點需要大量的人力物力，并造成大量的水、熱資源浪費，同時影響城市的正常運行.為了實現(xiàn)泄漏的提前預報和泄漏之后的快速檢測和定位，大量學者和從業(yè)者開展了相關的研究，但是，由于城市的承壓管網在正常的使用過程中難以作為檢測技術的試驗對象，一些主動的破損測試等試驗更是無法在成熟的管網體系中開展，所以研究一套可以模擬承壓管網運行的試驗平臺，對開展相應的檢測試驗提供平臺具有重要意義.

1 試驗臺總體設計

承壓管網智慧集成檢測研究試驗臺包括恒壓供水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、漏點管網系統(tǒng)、壓力測漏系統(tǒng)、流量測漏系統(tǒng)、銅伴線測漏系統(tǒng)、噪聲測漏系統(tǒng)；可以提供多種漏點檢測模擬試驗，用于研究精準定位漏點位置，可通過電腦實時監(jiān)控從而減少人力物力浪費，有多種監(jiān)測裝置可以試驗多種監(jiān)測方法，適用性廣，可形成水循環(huán)從而減少水資源的浪費.

2 結構設計

本研究設計承壓管網智慧集成檢測研究試驗臺包括恒壓供水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、漏點管網系統(tǒng)、壓力測漏系統(tǒng)、流量測漏系統(tǒng)、銅伴線測漏系統(tǒng)、噪聲測漏系統(tǒng)；上述恒壓供水系統(tǒng)位于左側，其由底座1、放水管2、水箱3、恒壓控制器4、啟動按鈕30、停止按鈕28、啟動指示燈31、停止指示燈29、顯示屏32、壓力罐8、恒壓水泵26、恒壓水泵進水口27、恒壓水泵26出水口25、恒壓壓力表23和四通24組成；其中水箱3在最左側，放水管2在水箱3左下角，恒壓控制器4在水箱3右前方，恒壓控制器4上設置有啟動按鈕30、停止按鈕28、啟動指示燈31、停止指示燈29和顯示屏32，壓力罐8位于水箱3右側，恒壓水泵26位于壓力罐8和恒壓控制器4中間，恒壓水泵進水口27連接水箱3，恒壓水泵26出水口25連接四通24，四通24連接恒壓水泵26出水口25、壓力罐8、恒壓壓力表23和漏點管網系統(tǒng)進水口，恒壓壓力表23位于恒壓水泵26右側；上述漏點管網系統(tǒng)位于右側；其由多根模擬漏點管道16、多個模擬漏點15、多個管道開關12、漏點管網進水口22、漏點管網回水口7、漏點管網支架18組成；漏點管網進水口22四通24，漏點管網回水口7連接水箱3形成水循環(huán)，漏點管網支架18支在多根模擬漏點管道16上方；回水系統(tǒng)位于漏點管網系統(tǒng)下方，其由回水箱14、回水管6、回水泵5、回水箱支架17組成；回水箱14放在回水箱支架17上回水箱14下方連接回水管6，回水管6連接回水泵5，回水泵5連接水箱3并位于水箱3上方，回水泵5將回水箱14的水抽回水箱14形成水循環(huán)；上述壓力測漏系統(tǒng)由壓力表A20和壓力表B9、壓力變送器19、電腦組成，壓力表A20和壓力變送器19位于漏點管網進水口22上，壓力表B9位于漏點管網回水口7上，通過觀察壓力表A20和壓力表B9的壓力差來判斷是否有漏水，還可以通過壓力變送器19的示值判斷；上述流量測漏系統(tǒng)由流量計21和電腦組成，其位于漏點管網進水口22上，通過觀察電腦的示值判斷泄漏的情況；上述銅伴線測漏系統(tǒng)由帶絕緣層的銅線10、線卡子11和電腦組成；將帶絕緣層的銅線10形成U形用線卡子11安裝在多根模擬漏點管道16上，帶絕緣層的銅線10的兩頭連接在電腦的檢測器上，通過電腦上系統(tǒng)可以精準顯示漏水范圍；上述噪聲測漏系統(tǒng)由噪聲探頭13和電腦組成，噪聲探頭13安裝在多根模擬漏點管道16上，并連接電腦，通過噪聲的回饋判斷泄漏的范圍.主體結構如圖1所示.

圖1 承壓管網智慧集成檢測研究試驗臺主體結構

圖中，1.底座，2.放水管，3.水箱，4.恒壓控制器，5.回水泵，6.回水管，7.漏點管網回水口，8.壓力罐，9.壓力表B，10.帶絕緣層的銅線，11.線卡子，12.多個管道開關，13.噪聲探頭13，14.回水箱，15.多個模擬漏點，16.多根模擬漏點管道，17.回水箱支架，18.漏點管網支架，19.壓力變送器，20.壓力表A，21.流量計，22.漏點管網進水口，23.恒壓壓力表24.四通，25.恒壓水泵出水口，26.恒壓水泵，27.恒壓水泵進水口，28.停止按鈕28，29.停止指示燈，30.啟動按鈕，31.啟動指示燈，32.顯示屏.

3 工作過程設計

(1)打開模擬漏點

打開回水箱14內的模擬漏點.

(2)啟動

按下啟動按鈕30啟動恒壓控制器4，恒壓水泵26、回水泵5運轉.

(3)觀察各系統(tǒng)示值

通過觀察壓力測漏系統(tǒng)、流量測漏系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏水，通過銅伴線測漏系統(tǒng)、噪聲測漏系統(tǒng)進行模擬漏點定位.

(4)關閉系統(tǒng)

按下停止按鈕28后將漏點關閉，再次啟動系統(tǒng)觀察有沒有漏水，等回水箱14的水抽干后再次下停止按鈕28.

4 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

選用RT-LD-DN40電磁流量計，SQLC-DN600-0.6G隔膜氣壓罐，BLT2-5輕型不銹鋼立式離心泵，TH2684A絕緣電阻測試儀，搭建上述試驗平臺，實現(xiàn)硬件搭建，如圖2所示.

圖2 承壓管網智慧集成檢測研究試驗臺

5 試驗界面與過程簡介

5.1 流量壓力傳統(tǒng)監(jiān)測手段試驗

該試驗方法主要是通過監(jiān)測輸入端和輸出端的壓力流量差值進行判斷泄漏情況，試驗典型界面如圖3和圖4所示.

圖3 傳統(tǒng)監(jiān)測試驗主界面圖 圖4 傳統(tǒng)檢測試驗段1監(jiān)測界面圖

5.2 基于銅伴線的承壓管網監(jiān)測系統(tǒng)試驗

該試驗方法需要在管線外圍鋪設平行的一組伴線，通過監(jiān)測伴線之間的電信號的變化判斷漏點所在，試驗典型界面如圖5和圖6所示.

圖5 銅伴線監(jiān)測試驗各段監(jiān)測界面圖 圖6 銅伴線監(jiān)測試驗段1監(jiān)測界面圖

5.3 基于聲發(fā)射的承壓管網監(jiān)測系統(tǒng)試驗

試驗典型界面如圖7和圖8所示，聲發(fā)射試驗過程：供水管網泄漏時水流從管道噴射而出，與管壁及外界空氣摩擦產生聲波信號.聲波信號沿管道向兩端傳播，通過聲發(fā)射傳感器采集并處理波形.試驗時保持傳感器位置與泄漏點不變，通過改變恒壓供水模塊中的壓力控制單元改變管道內水壓，測得不同壓力下聲發(fā)射信號的平均電平值、有效值及能量大小.

圖7 聲發(fā)射監(jiān)測試驗各段監(jiān)測界面圖 圖8 聲發(fā)射監(jiān)測試驗段1監(jiān)測界面圖

6 結 論

通過在實驗室搭建承壓管網，并配套壓力罐，流量計等配套設備，模擬城市承壓管網的正常運行，在管網上設計好預制的漏點模仿管網泄漏的工科為多種測漏試驗的開展提供硬件支持.通過，傳統(tǒng)的壓力流量、銅伴線和聲發(fā)射等測漏試驗的開展，試驗中漏點信號可以被多種試驗方法有效捕捉，驗證了本試驗平臺的可行性.本試驗平臺可以為測漏技術開展試驗提供有效的硬件平臺支持.