一种确定管道漏水点的快速定位方法

1.本发明涉及输水管道漏损监测领域，具体为一种确定管道漏水点的快速定位方法。

背景技术：

2.管道漏水是真实存在的问题。
3.管道漏水点的快速定位是客观存在的技术难题。管道因温差、压差、变形或自身老化等原因容易发生破损，容易形成漏损点。高压管道内的水从漏损点持续泄露，造成浪费。漏损点的出现具有随机性、难以预测；漏损点的位置具有隐蔽性、难以发现。这给漏水点的定位带来巨大挑战。
4.管道内水流动本质上属于压力驱动流动。压力差(压差)是驱动水在管道内流动的动力源，管道壁面摩阻是抑制水在管道内流动的阻力源。管道内水的流量和压力分布服从流体力学基本定律，包括质量(流量)守恒和动量守恒。
5.若沿着管道方向安装密集的水表，虽然可以根据流量守恒准确定位漏水点位置，但这一方案成本高、安装维护繁琐、费工费时费财。此外，安装过多水表会产生明显压力损失，尤其是孔板式水表和涡轮机械水表等，这是要极力避免的。
6.申请人发现：管道漏水点前后水压力曲线存在明显差异，漏水点前后水压力曲线的梯度是不同的，因此从水压力梯度的角度查定位漏水点不失为一种良策。此外，安装压力表造成的压力损失明显小于水表，且压力表成本占优势。

技术实现要素：

7.本发明的主要目的是提出一种确定管道漏水点位置的快速定位方法，通过监测比较管道上压力、流量信息，快速确定漏水点位置，进而为管道漏损检测和供水安全提供保障。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
9.一种确定管道漏水点的快速定位方法，包括以下步骤：
10.步骤一：在管道ab段的两端a端和b端各安装一个远传水表，用于远程监测读取a端和b端的水流量；
11.步骤二：在管道ab段上安装多个远传压力表，用于远程监测读取管道 ab段上水压力变化，远传压力表依次记号为c1，c2，...，ci，ci+1，...， n-1，n；
12.步骤三：判断水表a和水表b的流量是否一致，若水表b流量小于水表 a的流量，则说明ab段管道存在漏水问题；
13.步骤四：读取各压力表的压力值，若存在压力沿流向增压或恒压的现象，则可确定漏水点在增压或恒压段，若此方法因压力表数目偏少或因漏水点不明显而不到增压段或恒压段则执行步骤五；
14.步骤五：计算各子段ci至ci+1之间的压力梯度，将各子段压力梯度与 a端和b端压
力梯度比较，若某子段压力梯度同时满足和和则漏水点在ci和ci+1之间；
15.作为更进一步的优选方案，步骤一中，选择的ab段应该有较长的长度，建议在千米量级；选择的ab段上不包含用户；a端和b端上安装的远传水表可选择具有远传功能的涡轮式机械水表。
16.作为更进一步的优选方案，步骤二中，远传压力表建议均匀安装在ab 段管道上，远传压力表可选择具有远传功能的普通压力表；远传压力表的数目n应根据ab段长度、定位精度要求以及仪表总成本等因素权衡来定；记号i的取值范围是1至n。
17.作为更进一步的优选方案，步骤三中，远传水表a和b的流量可以选择瞬时流量也可选择平均流量，建议选择一段时间内的平均流量；远传水表b 的流量小于远传水表a的流量，这项准则应该考虑水表自身的计量误差，满足q
a-qb》ε，ε是计量误差。
18.作为更进一步的优选方案，步骤四中，比较相邻远传压力表的压力，若存在沿着流向增压(p
ci
《p
ci+1
)或恒压(p
ci
＝p
ci+1
)现象，则确定该增压段或恒压段存在漏水点，即漏水点位于ci至ci+1之间；若压力表安装数目较少或漏水点漏水不明显，则可能较难发现增压段或恒压段，此时应执行步骤五。
19.作为更进一步的优选方案，步骤五中，任意子段ci至ci+1之间的压力梯度可采用(p
ci+1-p
ci
)/(x
ci+1-x
ci
)求出，a端压力梯度可采用(p
c2-p
c1
)/(x
c2-x
c1
) 求出，b端压力梯度可采用(p
n-p
n-1
)/(x
n-x
n-1
)求出；将各子段压力梯度与a 端和b端压力梯度比较，若存在同时满足和则漏水点在ci和ci+1之间，这里同样需要考虑计量误差，即压力梯度的差值在某一小值范围内认为压力梯度相等。整体定位精度可根据ab段长度 l和压力表数目n来调整，定位精度为l/(n-1)。
20.有益说明：
21.本发明基于流体力学基本原理，结合管道流动中流体需要满足流量守恒和动量守恒定律，并充分利用漏损管道内压力分布的独有特征，通过监测对比管道上的压力梯度变化特征，到漏水点位置，达到快速定位管道漏水点位置的目的。本发明有助于远程监测管道漏损情况，有利于对漏损管道进行快速定位，有利于保障工业、农业和居民用水安全，能有效降低因水泄露造成的经济损失，能有效减少我国水资源浪费，具有重要经济价值。
22.技术创新性：
23.本发明的核心技术创新性体现在：充分利用漏损管道内水压力曲线的独有特征，从压力梯度的角度，提出了一种快速确定管道漏损点位置的定位方法，并给出了详细的判别准则与流程。目前传统方法很难对管道漏损点进行快速准确定位。
附图说明
24.图1是本技术一个确定管道漏水点位置的快速定位方法的步骤流程图；
25.图2是管道供水原理图以及沿着流动方向压力分布特征示意图；
26.图3是管道漏水与不漏水两种情况下压力曲线分布特征示意图；
27.图4是案例，可用来检验本技术所提出方法的有效性，图中包含管道漏水与不漏水两种情况下压力曲线图，压力曲线由cfd方法计算得到；
28.图中：1—水厂高压供水泵；2—输水管道；3—监测段ab；4—用户；5—用户不用水时管道内水压力曲线；6—用户用水时管道内水压力曲线；7—用户最大限度用水时管道内水压力曲线；8—用户用水且管道漏水时管道内水压力曲线。
具体实施方式
29.下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明。
30.在管道ab段的两端a端和b端各安装一个远传水表，用于远程监测读取a端和b端的水流量。
31.如图2所示，所述的ab段应该具有较长的长度，主要考虑到单位管长上水表成本问题；所述的远传水表可实现远程传输显示功能，无需到现场读数；所述水表可采用涡轮机械水表或超声波水表等；所述ab段不存在用户。
32.在管道ab段上安装多个远传压力表，用于远程监测读取管道ab段上水压力变化，远传压力表依次记号为c1，c2，...，ci，ci+1，...，n-1， n。所述远传压力表可实现远程传输显示功能，无需到现场读数；所述压力表建议均匀布置安装；所述压力表c1与水表a位置基本重合，所述压力表 n与水表b位置基本重合。
33.判断水表a和水表b的流量是否一致，若水表b流量小于水表a的流量，则说明ab段管道存在漏水问题。所述水表的流量应考虑计量误差，即ab 之间的流量差大于某临界值才能判为ab之间存在漏水情况，否则认为ab 之间管道不漏水。
34.读取各压力表的压力值，若存在压力沿流向增压或恒压的现象，则可确定漏水点在增压或恒压段，若此方法因压力表数目偏少或因漏水点不明显而不到增压段或恒压段则执行步骤五。所述管道若存在漏水，则根据动量守恒，漏水点前压降明显，压力梯度较大，漏水点后压降不明显，压力梯度较小，且漏水点前后存在增压现象。所述方法因安装的压力表数目有限或因漏水点不明显，可能存在不到增压段的现象，但此时可通过下面步骤解决。
35.计算各子段ci至ci+1之间的压力梯度，将各子段压力梯度与a端和b 端压力梯度比较，若存在同时满足和则漏水点在ci和ci+1之间。所述符号表示梯度，所述符号||表示绝对值。所述任意子段ci至ci+1之间的压力梯度可采用(p
ci+1-p
ci
)/(x
ci+1-x
ci
)求出；所述a端压力梯度可采用(p
c2-p
c1
)/(x
c2-x
c1
)求出；所述b端压力梯度可采用(p
n-p
n-1
)/(x
n-x
n-1
)求出；将各子段压力梯度与a端和b端压力梯度比较，若存在同时满足和则漏水点在ci和ci+1 之间，这里同样需要考虑计量误差，即压力梯度的差值在某一小值范围内认为压力梯度相等。
36.上述步骤中，若压力表均匀安装，也可计算各子段压力差，以压力差来代替压力梯度进行判断。
37.该方法可通过案例来说明如何具体实施。如图4所示，所述案例是根据计算流体动力学(cfd)方法计算模拟得到，所述模拟案例中，管道存在特定大小的漏损点，则按照上述步骤，可快速定位漏损点的位置。
38.上述内容仅为本发明的主要内容，上述步骤仅作为本发明的优选方案之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围
内，根据本发明的方法、方案及其思想加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种确定管道漏水点的快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在管道ab段的两端a端和b端各安装一个远传水表，用于远程监测读取a端和b端的水流量；步骤二：在管道ab段上安装多个远传压力表，用于远程监测读取管道ab段上水压力变化，远传压力表依次记号为c1，c2，...，ci，ci+1，...，n-1，n；步骤三：判断水表a和水表b的流量是否一致，若水表b流量小于水表a的流量，则说明ab段管道存在漏水问题；步骤四：读取各压力表的压力值，若存在压力沿流向增压或恒压的现象，则可确定漏水点在增压或恒压段，若此方法因压力表数目偏少或因漏水点不明显而不到增压段或恒压段则执行步骤五；步骤五：计算各子段ci至ci+1之间的压力梯度，将各子段压力梯度与a端和b端压力梯度比较，若存在同时满足|
▽
p
ci
|≠|
▽
p
a
|和|
▽
p
ci
|≠|
▽
p
b
|，则漏水点在ci和ci+1之间。2.根据权利要求1所述的一种确定管道漏水点的快速定位方法，其特征在于：步骤一中，选择的ab段在千米量级；选择的ab段上不包含用户；a端和b端上安装的远传水表选择涡轮式机械水表。3.根据权利要求1所述的一种确定管道漏水点的快速定位方法，其特征在于：步骤二中，远传压力表均匀安装在ab段管道上，远传压力表选择普通压力表；远传压力表的数目n根据ab段长度、定位精度要求以及仪表总成本因素定；记号i的取值范围是1至n。4.根据权利要求1所述的一种确定管道漏水点的快速定位方法，其特征在于：步骤三中，远传水表a和b的流量选择瞬时流量或选择平均流量；远传水表b的流量小于远传水表a的流量，满足q
a-q
b
>ε，ε是计量误差。5.根据权利要求1所述的一种确定管道漏水点的快速定位方法，其特征在于：步骤四中，比较相邻远传压力表的压力，若沿着流向增压(p
ci
<p
ci+1
)或恒压(p
ci
＝p
ci+1
)，则确定该增压段或恒压段存在漏水点，即漏水点位于ci至ci+1之间。6.根据权利要求1所述的一种确定管道漏水点的快速定位方法，其特征在于：步骤五中，子段ci至ci+1之间的压力梯度采用(p
ci+1-p
ci
)/(x
ci+1-x
ci
)求出，a端压力梯度采用(p
c2-p
c1
)/(x
c2-x
c1
)求出，b端压力梯度采用(p
n-p
n-1
)/(x
n-x
n-1
)求出；将各子段压力梯度与a端和b端压力梯度比较，若存在同时满足||和则漏水点在ci和ci+1之间。

技术总结

本发明公开了一种确定管道漏水点的快速定位方法，属于管道漏损监测领域。该方法涉及的对象及设备包括：输水管道、远传水表、远传压力表等，选择需要监测的管道AB段，A端和B端安装有远传水表，AB之间均匀安装若干远传压力表，实时监测A端和B端流量，若A端流量等于B端流量，说明AB段不漏水，若A端流量明显大于B端流量，说明AB段存在漏水，需要在AB之间寻漏点，若存在P