相关仪在供水管网漏水探测中的应用

相关仪在非金属供水管网
漏水探测中的应用
一、前言
水对人类生活及工业的发展是不可或缺的重要资源。

目前，由于社会和经济的快速发展，水的供需矛盾日益突出，水资源缺乏已成为世界面临的大难题，我国人均水资源占有量远低于世界平均水平，缺水问题更为严重，因此解决供水管网的漏水问题，节约水资源，已迫在眉睫。

管道漏水的形式很多，大部分管道漏水都隐藏在地下，很难被发现，给漏点查找带来了很大困难，为及时准确地查出管网漏点，人类开发研制了听漏仪、相关仪等多种专用设备
二、漏水信号的传播特性
供水管道泄漏时，其漏点都会以一种振动声波的形式向周围传播（沿管道或撞击周围的土壤）其频率并不是单一的，这种信号可用数学形式来描述：
S(t)= ∑=n
1
cos i wit Ci （1） 其中Ci 代表i 个频率）（Wi ）为成分的振幅，n 代表频率成分的个数，方便研究，我们取其中的一个主频成份为代表，设为w 0而略去其它次要成份，这是不失一般意义的，即取：
S(t)= wot Co cos （2）
因为泄漏信号S(t)是一定的速度从泄漏点向周围传播的。

设速度V 传播到P 点所需的时间为u 则：
u =v
rp （3） 这里的rp 是泄漏点与p 的距离，若在p 点布设一个相关仪传感器，那么接
收到的泄漏信号要迟后一段时间u 这样，p 点的泄漏信号为：
Sp(t.rp)= wot Co cos (t-v rp ) (4) 又因为漏水信号在传播中，介质对信号具有吸收或衰减作用，是衰减作用与
传播距离有关则有：
Sp(t,rp) =Coe -ar pcosw 0 (t-
v
rp ) （5） a 为介质中对泄漏信号的衰减系数； 从以上各式可以知道，漏水振动信号沿管道向两端传播，漏水传播信号距离
越远，信号衰减就越大，管道周围介质的不同，漏水信号衰减的程度也不同，世
界各国根据供水管道泄漏延迟差的原理研制了漏水探测最有利的工具——相关
仪，是世界上最先进有效的一种精确定位漏点的检测设备。

三、相关仪的工作原理
供水管道发生泄漏时，漏水与管道发生摩擦，发出较高频率的噪音沿管道传
播，将两个高灵敏度的传感器放置在漏点两端可以采集漏水的噪音信号，通过发
射机传送给相关仪主机，相关仪主机根据接收到的漏水信号和输入的管道长度、
材质、管径等参数即可自动进行相关运算分析。

计算出漏声传向两个传感器的时
间差（即延迟信号）T d （如下图所示），利用T d 就可以算出漏点距较近的传感器
的距离L ，设两个传感器的距离为D ，V 为漏声沿管道传播的速度。

则有：
D=2L+V T d
L=1/2（D-VT d ）V 为漏声沿管道传播的速度
由于相关距离L 和管道传播的速度V 都为已知参数，相关仪通过追踪、分析和
计算得到T d 可以计算出L 的距离，确定漏点位置。

相关原理图
四、相关仪的应用
相关仪是常见检漏设备中的高档产品，它具有测试速度快、精度高、不受埋深（如穿越建筑物、公路、铁路、河流等人无法接近的管道）影响等特点，测试距离远，能在同一条管道上发现多个漏点，无须使用者太多的经验，而深受广大用户的欢迎。

使用相关仪探测漏水时的前提，须清楚管线的位置，被测管线是否有三通、弯头等，在检测中，由于三通、弯头的共振造成的假象泄漏噪音往往会有明显的峰值显示，盲目的定下结论会造成没有必要的经济损失，所以在漏水检测时要稳重多了解现场情况仔细分析再做结论，仔细验证才是。

1、相关仪在金属管线漏水探测中的应用
我国各城市的供水管网都以金属管道为主（球墨铸铁、铸铁、钢管），金属管道强度高，但易遭腐蚀，各城市的漏水现象部分发生在金属管道上，如年久腐蚀、接口开裂等原因，相关仪对金属管道的探测有着较好的效果，在一定的压力下，管道发生泄漏时漏水频率一般在100—3000HZ左右，相关仪采集噪音信号要高，相关运算快，峰值明显清晰，误差小，结果准确，测试距离远。

常见管材的声音传播速度
2、相关仪在大口径管线漏水探测中的应用
城市的输水管干线，口径都比较大（铸铁、球墨铸铁较多）是整个城市中供水管网的大动脉，一般在直径600—1200mm左右，管径越大漏水噪音衰减的越快，传播距离就越短（见下表），所以在相关仪检测时要慎重考虑，相关距离不要太长将两个传感器放置在能够采集到漏水噪音的地方，能进行相关运算，要因地制宜，合理设置带通，排除外界干扰减小测试中的误差，力求做到精确定位。

管径/速度800/1110 m/s 800/1142m/s 800/930 m/s
管径/速度1000/1100m/s 1000/1135m/s 1000/920m/s
常见大口径管材的声音传播速度
3、相关仪在非金属管线中的应用
非金属管道（UPVC、AC、PPR、PE）弹性模量大，有着良好的抗腐蚀、柔韧性、耐压性、寿命长等特点，也随着各供水行业对新工艺新材料的应用及推广，非金属管道在供水行业有着广泛的应用，由于非金属管道泄漏传声性能较差泄露噪音频率又较低，在PVC管上基本听不到12KHZ以上的声音，一般在40—500HZ，泄露噪音沿管道传播到两端频率更低了，一般在25—275HZ之间，给检测带来很大的困难，是当今的较大的难题，往往一些漏水探测设备对非金属管线探测难收成效，没有更好的解决办法。

管材UPVC PE AC
管径/速度100/491m/s 100/310 m/s 100/998m/s
管径/速度200/459 m/s 200/270m/s 200/963 m/s
管径/速度300/448 m/s 300/240m/s 300/949 m/s
常见非金属管材的声音传播速度
随着漏水探测设备不断的开发和研究，研制出了新型的漏水探测设备，在对非金属管线漏水探测效果显著，这对降低漏失、控制漏耗将起到积极的作用。

下面介绍一下由加拿大研制的新型漏水相关仪—leakfinder（锐奇万能管线相关仪）仅供参考。

锐奇是世界上唯一能对非金属、大口径（6000mm以上）管线精确定位的仪器设备，对非金属管线低噪音的泄漏，传播距离近的特点，研制出新型的低频传
感器，对非金属、大口径管线上泄漏所产生的低频噪音信号非常灵敏，设有频率倍增功能，泄漏信号为低频信号时，可通过频率倍增功能使听不见的次声波转化到听觉范围内的声波，对低频的泄漏噪音放大、处理有着特殊的功效，采用了针对交流输电50/60Hz（或多次谐波）干扰而设计的陷波器，有效的排除了测试现场电力电缆的干扰。

时间信号、频率信号的分析轻松的分辨漏水噪音信号的强度，对保存的声音文件通过软件可脱离测试现场进行参数修改，重新相关定位。

通过合理的设置对环境中的噪音干扰进行消除，增加采集时间也可有效的消除外界环境噪音的干扰，使测试数据更加可靠。

仪器轻便，操作简单，整个相关运算过程全自动化、快、精，强大的加密分析软件得心应手在相关史上迈出了坚实的一步。

五、相关测试实例
测试现场1：（双漏点）
茂名石化炼油厂某条消防水管线有漏水存在，管径为DN250mm，两消防栓之间长55m，采用leakfender相关仪进行相关定位，结果出现两个明显的峰值，判断是双漏点，已核实开挖验证误差为50cm。

安
双漏点相关定位峰值显示界面万能相关仪双漏点相关检测报告测试现场2：UPVC管线漏水探测
淄博开发区凯瑞碧园小区的生活水管线漏水存在，管径150毫米长度为116米采用leakfender相关仪进行相关定位，将泄漏噪音进行放大倍增处理，有明显的峰值显示，判断为有泄漏，经验证误差70cm。

PVC相关定位峰值显示界面万能相关仪PVC相关检测报告测试现场3：大口径水泥管线漏水探测
口径为800的水泥管线，相关长度为73米，旁边的下水道有清水流出，怀疑管道漏水，采用leakfender相关仪进行相关定位，定出在距蓝色传感器15.1米处，再重新进行测试，结果相同。

误差54cm。

水泥管线相关定位峰值显示界面万能相关仪水泥管线相关检测报告六、结束语
相关仪是经济先进、有效的检漏设备，由于其快速、准确、抗干扰性强、不受检测时间的限制，对检漏人员经验要求低等特点，又对大口径、非金属管道漏水探测技术的发展迈出了新的一步，在国内外供水行业得到广泛的应用，有效提高检漏技术水平，减少漏水损失，提高企业效益。