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浅谈降低管网漏失 促进供水企业发展

日期:2009-12-18 访问次数:4186

来源:中国供水节水

摘 要 本文阐述了管网漏失对供水企业的影响,分析管网漏失的原因及解决的措施。
关键词 管网 漏失原因 解决措施                                                        
                                                                                                             沂源水司稽查科 沈振忠 刘新宏
  管网漏失直接关系到企业经营成本和效益,以及水资源的保护。2006年以来,沂源水司以创建“全国优秀县镇供水企业”为契机,全力降低供水漏失率为目标,认真总结分析多年来降漏工作,吸收借鉴国内外管网管理、减少漏失的经验和方法,通过不断努力,收到良好的效果。本人从供水及工程管理方面分析管网漏失对供水企业的影响,如何加强管理降低漏失,提高企业经济效益等方面谈一点看法,供同行们参考。
  1.漏水调查背景
  沂源水司建于1969年,发展至今日供水能力约3万立方米,服务人口11万,DN100以上供水管道总长近100KM,DN100以下近500KM,供水系统为环状管网。旧供水管道选用钢筋混凝土管,灰口铸铁管,镀锌管。部分供水管道使用年限久,已严重老化、腐蚀,常发生泄漏。为降低漏损提高效益,公司成立稽查科,配备先进的检漏仪器对供水管网进行漏水寻查,2006年底管网漏失率为14%,按当年供水量750万方计算,漏失水量105万立方米。经过三年多的努力,如今锈蚀的管道改造了,滴漏的管网堵实了,失灵的阀门更换了,一年可节约自来水20万立方。
  2.管网漏损的原因分析
  造成给水管网漏损的原因是多方面的,但是概括起来无非是管网设计、管材质量不佳、接头质量不好、施工不良、低温、管道防腐不佳、道路交通负载过大、水压过高、水锤破坏等。
  2.1 管网设计布局不合理造成爆管或渗漏
  城市供水事业是伴随城市的发展而发展起来的,是阶段性建设的。长期以来,沂源县规划变动大,城市管网设计、建设难以整体规划,管网布局、管径设计、参数设定无法严格科学地测算,管道建设根据需要随时铺设,根本不综合考虑管顶的覆土压力、地面车辆荷载、冰冻深度等,缺乏严格的设计,仅凭依据经验操作,在原有管网基础上加环时也不做平差校核,不因地制宜的设计排气阀、水锤消除器等,就凭主观愿望加设,根本不考虑局部水锤破坏影响,一旦整个管网贯通,分阶段建成的管线,会出现不匹配的现象,经常因为布局不合理造成卡口而发生爆管、漏水。同时城市道路建设、改造频繁,管道埋设深度无法保持恒定,也难以充分考虑不同路段承受的动荷载和静荷载,埋管过浅或路面震动过大常造成管道接头漏水甚至爆裂。
  2.2 管网超期服役,老化、陈旧锈蚀严重
  沂源县是一座古老的山城,城区内管网建于七十年代,主要是灰口铸铁管和钢管,使用年限达40年左右,管道陈旧锈蚀,管道内壁产生结垢现象,过水面积日益缩小,输水能力显著下降,影响供水水质。同时,管道承压能力降低,爆管几率增加,跑冒滴漏严重,成为管网漏损的主要原因。
  2.3 管材质量不佳造成渗漏
  随着城市基础设施的建设,因监管不到位等原因,一些工程管材质量达不到要求,投用后经常爆管,导致泄漏。如县城振兴路当时用的是灰口铸铁管,用水泥石棉刚性接口,抗伸缩能力差,当管道由于水温变化时,容易引起接口脱落、拉断等现象,引起爆管。还因制作工艺不完备导致材料变脆,承压能力、伸缩能力降低,也是引起爆管的主要原因。加上施工质量不高,造成了严重的漏水,而且随着供水压力增高和供水时间的延长,漏失率越来越高。
  另外近几年又出现了形象工程造成了大的漏失率和供水隐患,为了尽快完成任务,不按供水管网的设计要求,采用临时管网施工。还有选材不当造成水损,城市供水管网常压力为0.3-0.6MPa,本应选工作压力为0.8-1.0MPa的管材,但为节约成本,选用工作压力较低的管材,也容易出现爆 管。
  2.4 管网超负荷运行。随着城市规划的不断扩大,供水范围扩大,但供水主管道没有及时改造,管径偏小,造成管网运行压力偏高引起爆管。
  2.5 施工不良
  管沟开挖不标准,基础处理不规范,接口严密性不好,回填时有大量石块,施工验收不合格等,都会造成管网漏损。
  2.6 企业管理方面的原因
  供水企业在供水过程中对用户的管理不严,计量数据不准,人为调改水表。居民用户采用滴水方法接水,稽查科管网巡查不到位,定位不很明确,设计图纸也多次变更,造成管网资料不齐全等,也是管网漏失率增加的一个原因。 
  另外,阀门漏水,不可抗力事件的影响,造成给水管网及净水厂等构筑物的破坏。
  3.解决管网漏损问题的措施
  根据对造成管网漏水原因的深入分析,我们知道要彻底解决管网漏失问题也应该从设计、施工、管材质量 、维护和不可抗力等方面着手。
 3.1 优化管网设计
  合理的管网设计能保证管网中各管段的水压、流速、流量等技术参数经常处于安全运行范围内,又能保证管网输水能力为最佳状态。尽量避免管道持续高压及压力急剧变化对管道造成的损害。
  3.2 抓好管道工程施工质量
  输配水管网的施工质量直接决定了其竣工后能否安全运行,这就要求在施工过程中,必须至始至终贯彻实行“政府监督、社会监理、企业自检”的质量保证体系,严格遵守《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268)的规定。做好管道基础的处理及全过程质量监理,切实把好原材料的选购、试验、施工质量及竣工验收四个关口,及时测绘竣工图,整理归档施工资料。
  3.3 提高维护水平和速度
  管网档案资料是供水企业实施管网维护的重要依据,同时要完善管网资料,健全管网资料。为确保管网的安全运行,企业应当加大管网巡查工作,购置先进的检漏设备,提高专业检漏队伍水平,充分应用管网维护及管理方面的新技术、新工艺、新设备,建立管网故障调查制度。同时要加强宣传,鼓励公众参与,通过社会方面的信息反馈,一方面会更有利于查处黑户和发现隐蔽性较强的漏点,另一方面也节省了大量的人力、物力。
  3.4 完善应急措施
  为应对“不可抗力”引起的破坏,企业要完善应急预案,一旦发生“不可抗力事件”,要从容应对,以最高的工作效率恢复生产,降低损失。
  4.结束语
  管网漏损不仅关系到企业的经济效益,而且对城市的发展、水资源的利用、居民生活等方面均产生不良的影响。我们应加大管网漏损控制,选择合理的漏失率,建立自己的专业检漏队伍,规范管网资料管理,加快管网改造,有效降低漏损,提高供水企业的经济效益,促进供水企业和谐健康发展。 

        浅谈噪声相关仪在供水测漏中的应用
                                                         山东省沂源县自来水公司稽查科 刘新宏 韩祥福
  噪声相关仪自九十年代初引进中国以来,在自来水行业得到了广泛的应用,解决了我们应用常规听漏方法不适宜区域的漏点定位问题。许多自来水公司除具备传统的听音杆、听漏仪外,大部分都配备了噪声相关仪。
   任何仪器设备都有其局限性,我们不能寄希望于使用一种仪器就能既快又准确地解决漏水问题,就管网漏水的大面积普查来讲,使用相关仪定位,速度和精度仍是一对矛盾。
   一、相关仪的工作原理
   漏水噪声相关仪的工作原理是:传感器、发射机、相关仪主机;也有不使用发射机靠噪声记录和后处理软件及笔记本电脑组成的。就相关仪的工作过程来说:其一,传感器的灵敏度是很重要的,只有高灵敏度的传感器才能捕捉到微弱的漏水噪声;其二,发射机性能好,在其放大、调制、发射的过程中,对信号不产生畸变;相关仪主机解调后的声音也不畸变,便于识别漏水噪声;其三、相关过程中的滤波选择应具灵活的窗口,以滤掉干扰;其四、具有时间域和频率域两种相关技术,便于噪声的频谱分析和滤波窗口的设计;其五、漏水的现场情况各有不同,相关仪应便于现场具体设置。
   二、噪声识别的重要性
   无论是听音杆、听漏仪、还是相关仪以及噪声强度测量设备,其工作原理都是基于带有压力的管道漏水产生噪声。漏水噪声通过地面、管道和水进行传播,但无论在地面、管道和水中听到的、纪录到的噪声并不一定就是漏水产生的。这就要求操作者要具有对噪声进行分辨的能力,在这方面,经验的积累非常重要。
   噪声是漏水产生的物理现象,基于此现象的设备使用时操作相对简捷,在排除其他干扰的情况下检测结果比较准确,但要求有对漏水噪声的识别能力。使用听音杆,听漏仪要求有对漏水噪声的分辨能力,使用相关仪同样如此。通过听音对比,确认两个传感器接收的为同一个噪声源,并且该噪声与漏水噪声相近,由此我们才能确认管道上可能存在漏水点,也才能据此结果现场指导下一步的漏点确认工作。对不具听音功能的相关仪,或未进行现场听音工作而判定的漏水点,是不能够随便进行开挖的。
   基于噪声原理的设备,在判定漏水点位置时,现场的噪声识别至关重要,也是必不可少的。
   三、漏点定位误差分析
   漏水噪声相关仪的工作原理是比较水管两个不同的点探测的噪声。噪声不变的速度(取决于各种因素)沿着水管从漏点向两边传播,因此,如果漏点与两个采集器等距,这两个采集器会同时接收到漏水噪声。相反,如果漏点与两个采集气的距离不相等,采集器就会在不同的时间接收到漏水噪声。相关仪通过相关计算测量出这个时间的差异。
   在相关仪的具体使用和对噪声的判别上,只有正确认识、分辨出漏水噪声,对现场情况了解,合理的选择滤波和准确输入数据,才能得到正确的结果,才能准确地定位出漏点。
   漏点定位公式L=1/2(D-V*T),真正在相关测量过程中,相关仪所测的只是T值,单位是ms,其它都是操作人员输入的所了解的数据或现场测量来的结果。假如相关仪测量的T值是准确的话,那么漏点定位误差的大小就和现场工作的管长测量、管材选取、管径的选取有关了。 
   声速可以根据管道的直径和材料计算出来,而采集器之间的距离又是可以测量的,相关仪软件就可以计算并显示出漏点位置,该位置是以与较近的采集器之间的距离来直接表示的。
   同样从漏点定位公式也可导出因管材、管径选取不当,而导致的因速度值的偏差引起的漏点定位误差正比于T/2,如果时间延迟较大,即使是很小的速度选取偏差,也将给漏点定位带来很大的误差。
   具体操作取决于各个采集器的位置。但是,有两种情况是不适用的。
   (1)采集器之外的漏点
   如果漏点位于各个采集器之外的管道上,相关仪软件将会忽略噪声从漏点到较近的采集器之间的传输时间。这样得到的结果是,漏点直接为离漏点最近的采集器处。因此必须移动采集器确定漏点位置。
   (2)连接管上的漏点
   如果漏点出现在与被测管道相连的另外一条管道上,噪声就好像是从管道的连接处传出来,因此就好像漏点就在该连接处。这样就有必要将一个采集器放到连接管上以便对漏点进行准确定位。要求对完整的管网有一个全面的了解,这样才能保证采集器在管道的正确位置进行测量,并保证漏点发生在支管上而产生错误结果。
  四、测量期间需要引起注意的事项
其一:不相关或相关很慢,可能原因
  1.传感器不在一根管上。检查核实,必要时使用管线仪实际测量。
2.滤波设置不正确。可采取改变滤波窗口到最大,直到通过耳机可听到相似的漏水噪声。
3.很弱的漏水噪声传到相关仪。缩短传感器间的距离,清洁管道后,重新放置传感器。 
4.漏水噪声来自不同的漏点。修复已知的漏点;移动传感器,尝试避开另一个漏水点的干扰,使得漏水噪音两边听起来相似;改变滤波压制一方的信号。
5.没有漏点。
6.仪器内部故障。
其二:中心相关
1.可能为漏点。可以采用移动一个传感器的方法来确认。
2.无线电干扰。相关仪主机远离发射机。
3.空气中的噪声到达两个传感器,尤其是管道暴露。选择环境噪声小的时段再次测量。
4.没有漏点,常规的噪声产生的中心相关。
5.一台发射机不工作,或收不到信号,或是传感器断线。
其三、自动游标不断搜索位置不定
1、管道上多于一个漏点。
2、外界噪声干扰。选择合适时间段工作。
3.用户水龙头不断打开。以实际情况或管网图确定。
4.规律性的震动、感应的信号。听音确认。
5.有时可能也会有前述的产生不相关或相关很慢以及中心相关的原因造成。
其四、地面听音后没有漏水噪声或直接开挖后为干孔
1.传感器间管道长度量测不正确。重新用管线仪定位管道,沿管道精确测量两个传感器间的管长。
2.速度值不正确。现场实际测量速度值,缩小T值或者使用计算编辑功能,采用回归分析法重新定位。
3.管道规格或材质选择不正确。依据实际情况校准。
4.准确定位后从传感器量测到漏点位置的距离有误。
5.没有漏或不正确的结果解释。用户水龙头开启,T型连接,管道内的未清除物影响或是中心相关结果的错误解释。
相关仪做为一种现场漏点定位工具,在检漏工作中确实发挥了关键作用,尤其是在有无干扰的不适合听音的管段。如果条件满足,其定位的精确度是很高的。
  实际工作中既要求较高的定位精度,更要求对漏水从发生到发现的快速反应,如果不采用多种方法配合,一味的去用高精度的漏点定位仪器去进行漏水普查工作,就会本末倒置,其结果是既浪费了人财物,同时还有可能因不能及时发现漏水而造成更大的安全隐患。
  检漏工作最根本目的就是减少水的漏失。尽早发现漏点,尽可能多的发现漏点,也才能做到资源和成本的节约。因此,在仪器设备的选型上,要真正认识检漏工作的本质和程序,要充分发挥原有资源的作用,科学合理的配置设备,避免重复采购,减少不必要的浪费。

 音听检漏法在管道漏水中的探讨
                                                                   沂源县自来水公司稽查科 沈振忠 窦亮

  目前国内外检查管网漏损的方法主要有:被动检漏法、音听检漏法、区域装表法、区域测漏法、区域装表和测漏复合法、压力调整法。音听法是检查漏水是否存在的主要方法。采用音听法使用的设备比较简单、成本低,自被应用于管道漏水以来已有百年的历史。时至今日,听音法定位漏点仍广泛的应用于检漏的各个阶段,包括漏水管段的确定和漏点的定位。

  泄漏产生后在漏口产生噪声,噪声沿管道以压力波的形式向两端传播,压力波传播过程中使管壁产生机械振动,发出连续的振动音,即为设施上听到的漏水噪声。漏水噪声因管材、管壁厚、管径、水压、漏孔大小、漏孔形状以及管道围土和管网结构的不同而不同,音质和音量都会有差别,所以音听法探测漏水看似简单,但需要具有对漏水噪声的认知和判别经验。
 一、漏水噪声的类型和产生的原因
   影响漏水噪声的因素很多,与检漏工作有关的有:
   1、管内水压:充满水的管道在水压作用下,形成压力波,产生机械振动噪声(过水音),在漏孔内壁,水流发生附壁效应而产生超低频声音(1Hz--10Hz)。
  2、压力梯度:水在管道破损处流出,形成压力差。压差大,水通过破损处快速流出,产生强且清晰的漏水声;压差小,则流速慢,产生的声音弱、模糊。
  3、漏水漩涡噪声:管内漏点周围因压力变化产生许多漩涡,漩涡生成与流出速度成正比的周期性噪声,主要为高频成分(数千赫)。
  4、管道周围介质类型:刚性介质,水流通畅,压差大时,产生强而清晰的漏水噪声。柔性介质,水流不畅,流出水被吸收,压差变小,漏水声音模糊。
  5、破裂类型:大口径管道破裂,压力下降大,产生弱的模糊漏水声音;小口径管道破裂,压差变化小,漏水声音强而清晰。
  6、管材类型:刚性材质管道,漏水产生的噪声多为高频,声音尖锐清晰。柔性材质管道破损,高频成分多被吸收,漏水声音以低频为主。
  7、边缘音:锈蛀、腐蚀造成的漏孔,形状复杂,漏水喷出时形成的涡流产生压力波进而产生高频边缘音。
  此外,因漏水喷出管道,水与管道周围的介质摩擦也会产生具有一定特色的与漏水有关的声音,通常频率较低,检漏时也可应用。
二、漏水噪音的传播
  1、漏水噪声在管道内的传播
  (1)管道传播:刚性材料对声能吸收小,声能大部分被发射,也有部分投射进周围介质中。管道表面光滑声音的散射较小,反射音清晰,表面粗糙则散射强,声音多被吸收。
  (2)水的传播:噪声同时通过水向两端传播,相比与管道来讲传播的距离要远。
  (3)管内的传播特性:漏水噪声的衰减率因管材不同而不同,与距离成反比;一般来说管材的弹性系数大衰减越小;管径越大衰减率也越大;噪声通过四通后的衰减较之通过三通和90度弯管的衰减显著;噪声通过三通和90度弯管后和直管相比减弱不明显。
   刚性管道,在距离5-10米的位置会有较宽的频谱分布,多为几千赫兹以内,柔性管道则很难采集到一千赫兹以上的噪声成分。
   2。漏水噪声在介质(土壤)中的传播
   漏水噪声在土壤中传播时,大多数信号将沿着管壁传播,很少部分以反射方式传播。围土多孔、疏松时,声音以散射方式传播。噪声通过土壤传播时,大部分高频及相当一部分低频成分被吸收。
三、漏水噪声频率高低的影响因素
   目前机械听音杆和听漏仪所能拾取的声音频率多为0.07-5kHz之间,通常我们将漏水噪音分为三个部分:高频、中频、低频。在管道设施上听音相比于地面听音在频率成分上还会有不同,地面听音高频成分很少,其噪声一般分布在几十到几百赫兹的范围,在管道设施上直接听音,高频成分会有一部分,在实际工作中 要注意选择地面和设施上听音的滤波。
四、漏水声音的干扰
   听音法探测漏水,经常会听到和漏水声音相似的干扰声音,这些声音有管内的,也有周围环境中存在的与漏水类似的声音。正确区别这些声音,了解漏水声音的特点,排除干扰,才能找到真正的漏水点。
  1、管内流水音
   水流通过管内不平滑表面时产生摩擦(管内突起物、闸阀启闭不完全、气阀排气等),形成的流水音和漏水音非常相似。
   2、电力管线回音
   地下电缆、高架线、路灯等电力设备产生的低频回路音。
   3、用水音
   用户用水时产生,与漏水非常相似,频率范围一般在600--3KHz之间。
   4、下水音
   下水流动的多种声音和管道漏水流入下水井中的声音,频率相对较低,75--1200KHz之间。
   5、汽车通过声音。较易辨别,短时即逝。
   6、风声
   地面传感器或信号线被风刮产生的低频噪音,多分布在500--800Hz之 间。
   7、其他噪声
   其他各类机械、设备运行产生的振动,当其频率在几十--几千赫兹时,与漏水声音易混淆。
五、阀栓听音
   阀栓听音是利用机械听音杆、电子听音杆或听漏仪直接在阀栓等设施上听取漏水产生的噪声,判断管道是否漏水的一种方法。其工作程序是在采用了区域测量方法确定了漏水区域后,再逐个管道设施上听音,确定漏水管段。一般来说,听到漏水声音越大,则测量点离漏点位置越近(排出管材、管径变化影响),声音越小,离漏点越远。
 六、地面听音
   确定了漏水管段后即可采用“之”字形路线在管道正上方进行地面听音,测点点距的大小应考虑管道压力、管道的材质、管道围土条件在0.5--2米间选择。一般来说,噪声最大的点即为漏水点的位置。
七、工作中注意事项
   1、总结积累经验
   管道漏水的听音检测,最基本的一点就是对漏水噪声的认识和辨别。只有充分了解各种情况下漏水噪声的特征,工作现场认真记录,在漏水点开挖时注意观察、了解漏点情况、管道情况、围土状况等等,不断收集总结,才能积累更多漏水点判别的经验。
  2、漏水噪声的真实性
   一般来说电子听漏仪既有图形显示,也有数字显示,加上耳机听到的都是噪声强度大小的同步显示,但测点处与漏水相关的噪声的大小,应是仪器摆放平稳以后一段时间内显示的最小的数值,对这样的数值进行对比,找出最大值点的位置,进而做有无漏水的判定。
   具有噪声数据存储功能的电子听漏仪,可以方便地对比各点数据。实际上只要了解漏水噪声和干扰噪音的特点,即便使用不具数据存储功能的电子听漏仪,只要拾音器和放大器性能不差,同样能很好地进行地面听音工作。


 
 
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