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          淺談降低管網漏失 促進供水企業發展

          日期:2009-12-18 訪問次數:8886

          來源:中國供水節水

          摘 要 本文闡述了管網漏失對供水企業的影響,分析管網漏失的原因及解決的措施。
          關鍵詞 管網 漏失原因 解決措施                                                        
                                                                                                                       沂源水司稽查科 沈振忠 劉新宏
            管網漏失直接關系到企業經營成本和效益,以及水資源的保護。2006年以來,沂源水司以創建“全國優秀縣鎮供水企業”為契機,全力降低供水漏失率為目標,認真總結分析多年來降漏工作,吸收借鑒國內外管網管理、減少漏失的經驗和方法,通過不斷努力,收到良好的效果。本人從供水及工程管理方面分析管網漏失對供水企業的影響,如何加強管理降低漏失,提高企業經濟效益等方面談一點看法,供同行們參考。
            1.漏水調查背景
            沂源水司建于1969年,發展至今日供水能力約3萬立方米,服務人口11萬,DN100以上供水管道總長近100KM,DN100以下近500KM,供水系統為環狀管網。舊供水管道選用鋼筋混凝土管,灰口鑄鐵管,鍍鋅管。部分供水管道使用年限久,已嚴重老化、腐蝕,常發生泄漏。為降低漏損提高效益,公司成立稽查科,配備先進的檢漏儀器對供水管網進行漏水尋查,2006年底管網漏失率為14%,按當年供水量750萬方計算,漏失水量105萬立方米。經過三年多的努力,如今銹蝕的管道改造了,滴漏的管網堵實了,失靈的閥門更換了,一年可節約自來水20萬立方。
            2.管網漏損的原因分析
            造成給水管網漏損的原因是多方面的,但是概括起來無非是管網設計、管材質量不佳、接頭質量不好、施工不良、低溫、管道防腐不佳、道路交通負載過大、水壓過高、水錘破壞等。
            2.1 管網設計布局不合理造成爆管或滲漏
            城市供水事業是伴隨城市的發展而發展起來的,是階段性建設的。長期以來,沂源縣規劃變動大,城市管網設計、建設難以整體規劃,管網布局、管徑設計、參數設定無法嚴格科學地測算,管道建設根據需要隨時鋪設,根本不綜合考慮管頂的覆土壓力、地面車輛荷載、冰凍深度等,缺乏嚴格的設計,僅憑依據經驗操作,在原有管網基礎上加環時也不做平差校核,不因地制宜的設計排氣閥、水錘消除器等,就憑主觀愿望加設,根本不考慮局部水錘破壞影響,一旦整個管網貫通,分階段建成的管線,會出現不匹配的現象,經常因為布局不合理造成卡口而發生爆管、漏水。同時城市道路建設、改造頻繁,管道埋設深度無法保持恒定,也難以充分考慮不同路段承受的動荷載和靜荷載,埋管過淺或路面震動過大常造成管道接頭漏水甚至爆裂。
            2.2 管網超期服役,老化、陳舊銹蝕嚴重
            沂源縣是一座古老的山城,城區內管網建于七十年代,主要是灰口鑄鐵管和鋼管,使用年限達40年左右,管道陳舊銹蝕,管道內壁產生結垢現象,過水面積日益縮小,輸水能力顯著下降,影響供水水質。同時,管道承壓能力降低,爆管幾率增加,跑冒滴漏嚴重,成為管網漏損的主要原因。
            2.3 管材質量不佳造成滲漏
            隨著城市基礎設施的建設,因監管不到位等原因,一些工程管材質量達不到要求,投用后經常爆管,導致泄漏。如縣城振興路當時用的是灰口鑄鐵管,用水泥石棉剛性接口,抗伸縮能力差,當管道由于水溫變化時,容易引起接口脫落、拉斷等現象,引起爆管。還因制作工藝不完備導致材料變脆,承壓能力、伸縮能力降低,也是引起爆管的主要原因。加上施工質量不高,造成了嚴重的漏水,而且隨著供水壓力增高和供水時間的延長,漏失率越來越高。
            另外近幾年又出現了形象工程造成了大的漏失率和供水隱患,為了盡快完成任務,不按供水管網的設計要求,采用臨時管網施工。還有選材不當造成水損,城市供水管網常壓力為0.3-0.6MPa,本應選工作壓力為0.8-1.0MPa的管材,但為節約成本,選用工作壓力較低的管材,也容易出現爆 管。
            2.4 管網超負荷運行。隨著城市規劃的不斷擴大,供水范圍擴大,但供水主管道沒有及時改造,管徑偏小,造成管網運行壓力偏高引起爆管。
            2.5 施工不良
            管溝開挖不標準,基礎處理不規范,接口嚴密性不好,回填時有大量石塊,施工驗收不合格等,都會造成管網漏損。
            2.6 企業管理方面的原因
            供水企業在供水過程中對用戶的管理不嚴,計量數據不準,人為調改水表。居民用戶采用滴水方法接水,稽查科管網巡查不到位,定位不很明確,設計圖紙也多次變更,造成管網資料不齊全等,也是管網漏失率增加的一個原因。 
            另外,閥門漏水,不可抗力事件的影響,造成給水管網及凈水廠等構筑物的破壞。
            3.解決管網漏損問題的措施
            根據對造成管網漏水原因的深入分析,我們知道要徹底解決管網漏失問題也應該從設計、施工、管材質量 、維護和不可抗力等方面著手。
           3.1 優化管網設計
            合理的管網設計能保證管網中各管段的水壓、流速、流量等技術參數經常處于安全運行范圍內,又能保證管網輸水能力為最佳狀態。盡量避免管道持續高壓及壓力急劇變化對管道造成的損害。
            3.2 抓好管道工程施工質量
            輸配水管網的施工質量直接決定了其竣工后能否安全運行,這就要求在施工過程中,必須至始至終貫徹實行“政府監督、社會監理、企業自檢”的質量保證體系,嚴格遵守《給水排水管道工程施工及驗收規范》(GB50268)的規定。做好管道基礎的處理及全過程質量監理,切實把好原材料的選購、試驗、施工質量及竣工驗收四個關口,及時測繪竣工圖,整理歸檔施工資料。
            3.3 提高維護水平和速度
            管網檔案資料是供水企業實施管網維護的重要依據,同時要完善管網資料,健全管網資料。為確保管網的安全運行,企業應當加大管網巡查工作,購置先進的檢漏設備,提高專業檢漏隊伍水平,充分應用管網維護及管理方面的新技術、新工藝、新設備,建立管網故障調查制度。同時要加強宣傳,鼓勵公眾參與,通過社會方面的信息反饋,一方面會更有利于查處黑戶和發現隱蔽性較強的漏點,另一方面也節省了大量的人力、物力。
            3.4 完善應急措施
            為應對“不可抗力”引起的破壞,企業要完善應急預案,一旦發生“不可抗力事件”,要從容應對,以最高的工作效率恢復生產,降低損失。
            4.結束語
            管網漏損不僅關系到企業的經濟效益,而且對城市的發展、水資源的利用、居民生活等方面均產生不良的影響。我們應加大管網漏損控制,選擇合理的漏失率,建立自己的專業檢漏隊伍,規范管網資料管理,加快管網改造,有效降低漏損,提高供水企業的經濟效益,促進供水企業和諧健康發展。 

                  淺談噪聲相關儀在供水測漏中的應用
                                                                   山東省沂源縣自來水公司稽查科 劉新宏 韓祥福
            噪聲相關儀自九十年代初引進中國以來,在自來水行業得到了廣泛的應用,解決了我們應用常規聽漏方法不適宜區域的漏點定位問題。許多自來水公司除具備傳統的聽音桿、聽漏儀外,大部分都配備了噪聲相關儀。
             任何儀器設備都有其局限性,我們不能寄希望于使用一種儀器就能既快又準確地解決漏水問題,就管網漏水的大面積普查來講,使用相關儀定位,速度和精度仍是一對矛盾。
             一、相關儀的工作原理
             漏水噪聲相關儀的工作原理是:傳感器、發射機、相關儀主機;也有不使用發射機靠噪聲記錄和后處理軟件及筆記本電腦組成的。就相關儀的工作過程來說:其一,傳感器的靈敏度是很重要的,只有高靈敏度的傳感器才能捕捉到微弱的漏水噪聲;其二,發射機性能好,在其放大、調制、發射的過程中,對信號不產生畸變;相關儀主機解調后的聲音也不畸變,便于識別漏水噪聲;其三、相關過程中的濾波選擇應具靈活的窗口,以濾掉干擾;其四、具有時間域和頻率域兩種相關技術,便于噪聲的頻譜分析和濾波窗口的設計;其五、漏水的現場情況各有不同,相關儀應便于現場具體設置。
             二、噪聲識別的重要性
             無論是聽音桿、聽漏儀、還是相關儀以及噪聲強度測量設備,其工作原理都是基于帶有壓力的管道漏水產生噪聲。漏水噪聲通過地面、管道和水進行傳播,但無論在地面、管道和水中聽到的、紀錄到的噪聲并不一定就是漏水產生的。這就要求操作者要具有對噪聲進行分辨的能力,在這方面,經驗的積累非常重要。
             噪聲是漏水產生的物理現象,基于此現象的設備使用時操作相對簡捷,在排除其他干擾的情況下檢測結果比較準確,但要求有對漏水噪聲的識別能力。使用聽音桿,聽漏儀要求有對漏水噪聲的分辨能力,使用相關儀同樣如此。通過聽音對比,確認兩個傳感器接收的為同一個噪聲源,并且該噪聲與漏水噪聲相近,由此我們才能確認管道上可能存在漏水點,也才能據此結果現場指導下一步的漏點確認工作。對不具聽音功能的相關儀,或未進行現場聽音工作而判定的漏水點,是不能夠隨便進行開挖的。
             基于噪聲原理的設備,在判定漏水點位置時,現場的噪聲識別至關重要,也是必不可少的。
             三、漏點定位誤差分析
             漏水噪聲相關儀的工作原理是比較水管兩個不同的點探測的噪聲。噪聲不變的速度(取決于各種因素)沿著水管從漏點向兩邊傳播,因此,如果漏點與兩個采集器等距,這兩個采集器會同時接收到漏水噪聲。相反,如果漏點與兩個采集氣的距離不相等,采集器就會在不同的時間接收到漏水噪聲。相關儀通過相關計算測量出這個時間的差異。
             在相關儀的具體使用和對噪聲的判別上,只有正確認識、分辨出漏水噪聲,對現場情況了解,合理的選擇濾波和準確輸入數據,才能得到正確的結果,才能準確地定位出漏點。
             漏點定位公式L=1/2(D-V*T),真正在相關測量過程中,相關儀所測的只是T值,單位是ms,其它都是操作人員輸入的所了解的數據或現場測量來的結果。假如相關儀測量的T值是準確的話,那么漏點定位誤差的大小就和現場工作的管長測量、管材選取、管徑的選取有關了。 
             聲速可以根據管道的直徑和材料計算出來,而采集器之間的距離又是可以測量的,相關儀軟件就可以計算并顯示出漏點位置,該位置是以與較近的采集器之間的距離來直接表示的。
             同樣從漏點定位公式也可導出因管材、管徑選取不當,而導致的因速度值的偏差引起的漏點定位誤差正比于T/2,如果時間延遲較大,即使是很小的速度選取偏差,也將給漏點定位帶來很大的誤差。
             具體操作取決于各個采集器的位置。但是,有兩種情況是不適用的。
             (1)采集器之外的漏點
             如果漏點位于各個采集器之外的管道上,相關儀軟件將會忽略噪聲從漏點到較近的采集器之間的傳輸時間。這樣得到的結果是,漏點直接為離漏點最近的采集器處。因此必須移動采集器確定漏點位置。
             (2)連接管上的漏點
             如果漏點出現在與被測管道相連的另外一條管道上,噪聲就好像是從管道的連接處傳出來,因此就好像漏點就在該連接處。這樣就有必要將一個采集器放到連接管上以便對漏點進行準確定位。要求對完整的管網有一個全面的了解,這樣才能保證采集器在管道的正確位置進行測量,并保證漏點發生在支管上而產生錯誤結果。
            四、測量期間需要引起注意的事項
          其一:不相關或相關很慢,可能原因
            1.傳感器不在一根管上。檢查核實,必要時使用管線儀實際測量。
          2.濾波設置不正確??刹扇「淖優V波窗口到最大,直到通過耳機可聽到相似的漏水噪聲。
          3.很弱的漏水噪聲傳到相關儀??s短傳感器間的距離,清潔管道后,重新放置傳感器。 
          4.漏水噪聲來自不同的漏點。修復已知的漏點;移動傳感器,嘗試避開另一個漏水點的干擾,使得漏水噪音兩邊聽起來相似;改變濾波壓制一方的信號。
          5.沒有漏點。
          6.儀器內部故障。
          其二:中心相關
          1.可能為漏點??梢圆捎靡苿右粋€傳感器的方法來確認。
          2.無線電干擾。相關儀主機遠離發射機。
          3.空氣中的噪聲到達兩個傳感器,尤其是管道暴露。選擇環境噪聲小的時段再次測量。
          4.沒有漏點,常規的噪聲產生的中心相關。
          5.一臺發射機不工作,或收不到信號,或是傳感器斷線。
          其三、自動游標不斷搜索位置不定
          1、管道上多于一個漏點。
          2、外界噪聲干擾。選擇合適時間段工作。
          3.用戶水龍頭不斷打開。以實際情況或管網圖確定。
          4.規律性的震動、感應的信號。聽音確認。
          5.有時可能也會有前述的產生不相關或相關很慢以及中心相關的原因造成。
          其四、地面聽音后沒有漏水噪聲或直接開挖后為干孔
          1.傳感器間管道長度量測不正確。重新用管線儀定位管道,沿管道精確測量兩個傳感器間的管長。
          2.速度值不正確?,F場實際測量速度值,縮小T值或者使用計算編輯功能,采用回歸分析法重新定位。
          3.管道規格或材質選擇不正確。依據實際情況校準。
          4.準確定位后從傳感器量測到漏點位置的距離有誤。
          5.沒有漏或不正確的結果解釋。用戶水龍頭開啟,T型連接,管道內的未清除物影響或是中心相關結果的錯誤解釋。
          相關儀做為一種現場漏點定位工具,在檢漏工作中確實發揮了關鍵作用,尤其是在有無干擾的不適合聽音的管段。如果條件滿足,其定位的精確度是很高的。
            實際工作中既要求較高的定位精度,更要求對漏水從發生到發現的快速反應,如果不采用多種方法配合,一味的去用高精度的漏點定位儀器去進行漏水普查工作,就會本末倒置,其結果是既浪費了人財物,同時還有可能因不能及時發現漏水而造成更大的安全隱患。
            檢漏工作最根本目的就是減少水的漏失。盡早發現漏點,盡可能多的發現漏點,也才能做到資源和成本的節約。因此,在儀器設備的選型上,要真正認識檢漏工作的本質和程序,要充分發揮原有資源的作用,科學合理的配置設備,避免重復采購,減少不必要的浪費。

           音聽檢漏法在管道漏水中的探討
                                                                             沂源縣自來水公司稽查科 沈振忠 竇亮

            目前國內外檢查管網漏損的方法主要有:被動檢漏法、音聽檢漏法、區域裝表法、區域測漏法、區域裝表和測漏復合法、壓力調整法。音聽法是檢查漏水是否存在的主要方法。采用音聽法使用的設備比較簡單、成本低,自被應用于管道漏水以來已有百年的歷史。時至今日,聽音法定位漏點仍廣泛的應用于檢漏的各個階段,包括漏水管段的確定和漏點的定位。

            泄漏產生后在漏口產生噪聲,噪聲沿管道以壓力波的形式向兩端傳播,壓力波傳播過程中使管壁產生機械振動,發出連續的振動音,即為設施上聽到的漏水噪聲。漏水噪聲因管材、管壁厚、管徑、水壓、漏孔大小、漏孔形狀以及管道圍土和管網結構的不同而不同,音質和音量都會有差別,所以音聽法探測漏水看似簡單,但需要具有對漏水噪聲的認知和判別經驗。
           一、漏水噪聲的類型和產生的原因
             影響漏水噪聲的因素很多,與檢漏工作有關的有:
             1、管內水壓:充滿水的管道在水壓作用下,形成壓力波,產生機械振動噪聲(過水音),在漏孔內壁,水流發生附壁效應而產生超低頻聲音(1Hz--10Hz)。
            2、壓力梯度:水在管道破損處流出,形成壓力差。壓差大,水通過破損處快速流出,產生強且清晰的漏水聲;壓差小,則流速慢,產生的聲音弱、模糊。
           ?。?、漏水漩渦噪聲:管內漏點周圍因壓力變化產生許多漩渦,漩渦生成與流出速度成正比的周期性噪聲,主要為高頻成分(數千赫)。
           ?。?、管道周圍介質類型:剛性介質,水流通暢,壓差大時,產生強而清晰的漏水噪聲。柔性介質,水流不暢,流出水被吸收,壓差變小,漏水聲音模糊。
           ?。?、破裂類型:大口徑管道破裂,壓力下降大,產生弱的模糊漏水聲音;小口徑管道破裂,壓差變化小,漏水聲音強而清晰。
           ?。?、管材類型:剛性材質管道,漏水產生的噪聲多為高頻,聲音尖銳清晰。柔性材質管道破損,高頻成分多被吸收,漏水聲音以低頻為主。
           ?。?、邊緣音:銹蛀、腐蝕造成的漏孔,形狀復雜,漏水噴出時形成的渦流產生壓力波進而產生高頻邊緣音。
            此外,因漏水噴出管道,水與管道周圍的介質摩擦也會產生具有一定特色的與漏水有關的聲音,通常頻率較低,檢漏時也可應用。
          二、漏水噪音的傳播
           ?。?、漏水噪聲在管道內的傳播
           ?。ǎ保┕艿纻鞑ィ簞傂圆牧蠈β暷芪招?,聲能大部分被發射,也有部分投射進周圍介質中。管道表面光滑聲音的散射較小,反射音清晰,表面粗糙則散射強,聲音多被吸收。
           ?。ǎ玻┧膫鞑ィ涸肼曂瑫r通過水向兩端傳播,相比與管道來講傳播的距離要遠。
           ?。ǎ常┕軆鹊膫鞑ヌ匦裕郝┧肼暤乃p率因管材不同而不同,與距離成反比;一般來說管材的彈性系數大衰減越??;管徑越大衰減率也越大;噪聲通過四通后的衰減較之通過三通和90度彎管的衰減顯著;噪聲通過三通和90度彎管后和直管相比減弱不明顯。
             剛性管道,在距離5-10米的位置會有較寬的頻譜分布,多為幾千赫茲以內,柔性管道則很難采集到一千赫茲以上的噪聲成分。
            ?。?。漏水噪聲在介質(土壤)中的傳播
             漏水噪聲在土壤中傳播時,大多數信號將沿著管壁傳播,很少部分以反射方式傳播。圍土多孔、疏松時,聲音以散射方式傳播。噪聲通過土壤傳播時,大部分高頻及相當一部分低頻成分被吸收。
          三、漏水噪聲頻率高低的影響因素
             目前機械聽音桿和聽漏儀所能拾取的聲音頻率多為0.07-5kHz之間,通常我們將漏水噪音分為三個部分:高頻、中頻、低頻。在管道設施上聽音相比于地面聽音在頻率成分上還會有不同,地面聽音高頻成分很少,其噪聲一般分布在幾十到幾百赫茲的范圍,在管道設施上直接聽音,高頻成分會有一部分,在實際工作中 要注意選擇地面和設施上聽音的濾波。
          四、漏水聲音的干擾
             聽音法探測漏水,經常會聽到和漏水聲音相似的干擾聲音,這些聲音有管內的,也有周圍環境中存在的與漏水類似的聲音。正確區別這些聲音,了解漏水聲音的特點,排除干擾,才能找到真正的漏水點。
            1、管內流水音
             水流通過管內不平滑表面時產生摩擦(管內突起物、閘閥啟閉不完全、氣閥排氣等),形成的流水音和漏水音非常相似。
             2、電力管線回音
             地下電纜、高架線、路燈等電力設備產生的低頻回路音。
             3、用水音
             用戶用水時產生,與漏水非常相似,頻率范圍一般在600--3KHz之間。
             4、下水音
             下水流動的多種聲音和管道漏水流入下水井中的聲音,頻率相對較低,75--1200KHz之間。
             5、汽車通過聲音。較易辨別,短時即逝。
             6、風聲
             地面傳感器或信號線被風刮產生的低頻噪音,多分布在500--800Hz之 間。
             7、其他噪聲
             其他各類機械、設備運行產生的振動,當其頻率在幾十--幾千赫茲時,與漏水聲音易混淆。
          五、閥栓聽音
             閥栓聽音是利用機械聽音桿、電子聽音桿或聽漏儀直接在閥栓等設施上聽取漏水產生的噪聲,判斷管道是否漏水的一種方法。其工作程序是在采用了區域測量方法確定了漏水區域后,再逐個管道設施上聽音,確定漏水管段。一般來說,聽到漏水聲音越大,則測量點離漏點位置越近(排出管材、管徑變化影響),聲音越小,離漏點越遠。
           六、地面聽音
             確定了漏水管段后即可采用“之”字形路線在管道正上方進行地面聽音,測點點距的大小應考慮管道壓力、管道的材質、管道圍土條件在0.5--2米間選擇。一般來說,噪聲最大的點即為漏水點的位置。
          七、工作中注意事項
             1、總結積累經驗
             管道漏水的聽音檢測,最基本的一點就是對漏水噪聲的認識和辨別。只有充分了解各種情況下漏水噪聲的特征,工作現場認真記錄,在漏水點開挖時注意觀察、了解漏點情況、管道情況、圍土狀況等等,不斷收集總結,才能積累更多漏水點判別的經驗。
            2、漏水噪聲的真實性
             一般來說電子聽漏儀既有圖形顯示,也有數字顯示,加上耳機聽到的都是噪聲強度大小的同步顯示,但測點處與漏水相關的噪聲的大小,應是儀器擺放平穩以后一段時間內顯示的最小的數值,對這樣的數值進行對比,找出最大值點的位置,進而做有無漏水的判定。
             具有噪聲數據存儲功能的電子聽漏儀,可以方便地對比各點數據。實際上只要了解漏水噪聲和干擾噪音的特點,即便使用不具數據存儲功能的電子聽漏儀,只要拾音器和放大器性能不差,同樣能很好地進行地面聽音工作。


           
           
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