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一、前言:大型壓力輸水管道爆管事故會極大影響城市供水,據(jù)中國水協(xié)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)600多個城市供水管網(wǎng)平均漏損率達到了15%,遠遠超過了國外7%的漏損率。我國大型壓力輸水管道停水檢修時間間隔長(通常每年一次),檢修時間短,通過檢修的方法杜絕爆管并不可行。建立大型壓力輸水管道水錘爆管及漏損監(jiān)測系統(tǒng)勢在必得,以保障我國大中城市供水安全,為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展保駕護航。
二、輸水管道爆管原因:水錘(水擊),氣阻、管材、年限、基建、壓力、地質、連接、填充物等等。大致分為兩類,第一類:突發(fā)性爆管,由于水錘效應壓力過高導致,挖機施工等。第二類:漸進性爆管,多種原因導致局部漏損或多處局部漏損,從而形成爆管。
三、大型壓力輸水管道水錘爆管及漏損監(jiān)測系統(tǒng)技術分析
1、管道外壁泄漏連續(xù)性監(jiān)測技術
(1)分布式光纖聲波振動傳感技術
在大型壓力供水管道外壁鋪設傳感光纜,傳感光纜相當于傳感器,利用偵聽壓力供水管道泄漏點發(fā)出的呼嘯聲以及管壁振動這種實時連續(xù)監(jiān)測方法,不受管道埋深地理高程影響,定位精度高。如果是PCCP管道測斷絲的話一定要把傳感光纜鋪設在管道里面,效果geng佳。
(2)分布式光纖測溫技術
該技術主要監(jiān)測大型壓力供水管道外壁溫度場的溫度變化,可實時連續(xù)監(jiān)測方法,不受管道埋深地理高程影響,定位精度高。
2、管道內(nèi)壁泄漏連續(xù)性監(jiān)測技術
監(jiān)測大型壓力供水管道泄漏時的壓力、流量變化以及偵聽泄漏點的聲波,該技術在確定排氣閥位置上安裝一體式傳感器,必須包括高頻壓力計和水聽器,同時傳感器接觸到管道內(nèi)的水。安裝傳感器位置間距的設置原則:800-1200米,現(xiàn)場條件在此間距范圍內(nèi)適當調整位置。
為保證管道正常安全運行,本系統(tǒng)中傳感器安裝在專屬結構件中,結構件加裝在排氣閥上,結構件中水與主管道內(nèi)水相通即可,無需將傳感器放入主管道內(nèi)。
傳感器通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集通信裝置RTU,3G/4G無線方式,將采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{度控制中心分析平臺對管道進行實時監(jiān)測和分析。
四、大型壓力輸水管道水錘爆管及漏損監(jiān)測系統(tǒng)平臺技術分析
(1)、功能技術分析
1、識別和展示管線壓力瞬變水錘事件(水泵開停、閥門開閉、施工、沖洗、排氣故障等),在線記錄顯示水錘壓力變化曲線,實現(xiàn)報警,并確定壓力瞬變源和定位;
2、傳感器沿主管道800-1200米安裝間距,能夠實現(xiàn)微小漏損監(jiān)測和報警,爆管大漏損事件監(jiān)測和報警。通過時鐘同步技術確定漏失位置,精度≤50米;
3、壓力瞬變(水錘)分析,結合供水帶壓管道(GIS)材質、管齡、管徑等等參數(shù),基于現(xiàn)場存在的壓力瞬變強度和數(shù)量,評估管道的爆管風險,并展示危險管線的區(qū)域;
4、管線異常事件管理,完整、準確掌握輸水系統(tǒng)運行狀態(tài),通過高頻壓力和聲納數(shù)據(jù)實時監(jiān)測排氣閥工作狀態(tài);
5、系統(tǒng)能夠快速判斷給水系統(tǒng)問題,提高管線運行的可靠性、安全性,基于供水壓力實現(xiàn)供水調度,并及時自動發(fā)現(xiàn)運行異常,提高調度管理的效率和水平。
(2)系統(tǒng)技術分析
狀態(tài)數(shù)據(jù)服務器用于存儲和管理從各數(shù)據(jù)采集設備傳送過來的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)及各特征數(shù)據(jù),并應能根據(jù)相關數(shù)據(jù)進行自動分析和診斷。
狀態(tài)數(shù)據(jù)服務器應可以接收其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù),具有良好的擴展性和兼容性。狀態(tài)數(shù)據(jù)服務器應可供現(xiàn)場工程師進行相關系統(tǒng)設置和監(jiān)測分析工作。服務器數(shù)據(jù)庫軟件采用實時數(shù)據(jù)庫軟件,以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)倉庫(MongoDB)中的查詢處理管理的需求,并分成系統(tǒng)分析和發(fā)布層。
系統(tǒng)分析和發(fā)布層的作用是將采集到的數(shù)據(jù)結合用戶管道和設備數(shù)據(jù)(或GIS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù))進行計算和分析并在地圖上進行展示。同時,將報警信息或壓力瞬變分析結果封裝成WebService接口,實現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的交互。
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