管网漏损检测其他新型方法|流量监测法

城镇供水管网漏损检测是水务行业的重要课题，也是世界性难题。因此，必须综合先进前沿的技术理念，针对供水管网漏水异常点的特性，全方位开展高质高效的管网漏损检测工作。本文将重点介绍基于其他原理的管网漏损检测新型方法，内容包括：(1)基于水量平衡原理的流量监测法；(2)基于压力变化原理的压力监测法；(3)基于气体浓度变化原理的气体示踪法；(4)基于闭路电视成像原理的管道内窥法；(5)基于电磁波探测原理的探地雷达法；(6)基于红外热成像原理的地表温度测量法；(7)基于电磁波探测原理的雷达卫星成像法；(8)基于声学、闭路电视成像、光缆通信、温感等原理的管道带压内检测技术；

希望通过本文系列的阐述，帮助读者树立对国际先进前沿的管网漏损检测方法和科学技术的认识，为管网漏损检测提供多元化的解决方案。

1.流量监测法

1.1基本机理

流量监测法利用流量测量仪表监测输配水管道的流量变化情况，通过水量平衡分析开展供水系统漏水异常诊断评估（是否存在漏水现象、漏水程度、漏水在系统中分布情况），是管网漏损检测的一种重要方法，是确定经济控漏水平的重要手段，也是进行漏水探测的基础，可分为区域装表法和分区计量法。

1.2适用范围

流量监测法可用于判断探测区域是否存在漏水现象，可确定漏水异常发生的范围，还可用于评估其他方法的漏水探测效果。

1.3技术要点

（1）应结合供水管道实际条件，设定流量测量区域。

（2）为满足流量测量测定的要求，探区域内及其界的管道门有效关闭。

（3）为更好发挥流量监测法应用成效，流量监测法应根据需要选择区域装表法或分区计量法。

（4）当采用区域装表法时，应符合如下规定：

A.单管进水的居民区，以及除一至两个进水管外，其他与外区相关联的阀门均可关闭的区域可采用区域装表法。

B.单管进水的区域应在区域进水管段安装计量水表，水表应符合如下规定：一是水表应能连续记录累计量；二是水表应能满足区域内用水高峰时的最大流量；三是应考虑水表在小流量时仍有较高精度。

C.多管进水的区域采用区域装表法时，除主要进水管外，其他与本区域连接管道的阀门均应严密关闭。主要进水管段均应安装计量水表。

D.当采用区域装表法进行漏水探测时，为避免不同时间读取带来的误差，应在同一时间段读抄该区域全部用户水表和主要进水管水表，并分别计算其流量总和。当两者之差小于5%时，可不再进行漏水探测。当两者之差超过5%时，可初步判定存在漏水异常现象，并应采用其他方法探测漏水点。

E.流量监测法可采用的流量仪表包括机械水表、电磁流量计、远传超声流量计或插入式涡轮流量计等，其计量精度应符合《饮用冷水水表和热水水表第1部分：计量要求和技术要求》GB/T778.1—2018、《电磁流量计》JB/T9248-2015和《超声波水表》CJ/T434—2013的有关规定。

1.4应用设备

1.电磁流量计

(1)电磁流量计构成及基本原理

电磁流量计主要由传感器和转换器构成，其中转换器的主要功能有如下两点：一是向传感器提供励磁线圈的励磁电流；二是对流量信号进行放大、转换和显示，并输出为其他装置能接收的信号。

电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律，通过励磁电流产生感应磁场，导电流体在磁场中运动产生感应电动势，通过测量感应电动势，将其换算成导电流体流量，之后经转换器将流量信号进行成比例的毫伏信号放大，并转换成标准直流电流输出，以便接到电动单元组合仪表，进而实现指示、记录、流量计算和调节等功能。

(2)技术要点

1)在使用电磁流量计时，为避免因气泡现象导致测量准确度较低，应防止待测管道内混入气泡

2)因为电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律，为避免外界磁场对测量准确度的干扰，传感器和转换器的安装位置应尽量远离较强的交流磁场和直流磁场。

3)为了保障待测流体流速分布均匀，提升电磁流量计的测量准确度，流量计的上游及下游应设置直管段。直管段长度应包括传感器测量管的长度，应从电极中心开始计算，上游存在锥角不大于15°的渐缩管时亦可视为直管段。图11-1为电磁流量计不同工况直管段长度推荐值。

2.超声流量计

(1)超声流量计构成及基本原理

超声流量计主要由流量计表体、超声换能器及其安装部件、信号处理单元和（或）流量计算机组成。流量计按换能器安装方式可分为接触式和外夹式两种形式。接触式流量计根据换能器的数目不同，分为单声道流量计、双声道流量计和多声道流量计。流量计的输出方式分为脉冲输出、模拟量输出和数字通信输出等。

超声流量计的基本原理是基于超声波在流体中的传播特性，通过测量声波在流动介质中传播的时间，将其换算成单位时间内的流体流量。通常情况下，该原理的应用可分为两种方法。第一种方法是传播时间差法。传感器，即超声换能器从上游和下游沿斜线发射超声波脉冲信号，因为上游传感器发射的超声波脉冲信号与水流方向相同，所以下游传感器接收信号的时间早于上游传感器接收信号的时间，通过检测超声波脉冲信号传播时间差，进而实现测量流量的目的。

第二种方法是脉冲多普勒法。

若待测管道内气泡较多，为降低气泡对流量计测量准确度的不利影响，超声流量计可基于多普勒效应，对测量原理进行优化。当传感器将超声波脉冲信号发射至待测液体中时，待测液体中的气泡或颗粒物会反射脉冲信号，通过反射波的多普勒效率随流速变化的特性，对待测流体流速进行测算，进而实现测量流量的目的。

(2)技术要点

1)为确保超声流量计的测量准确度，应根据工况条件选择合适的超声换能器。当待测流体中，气泡或颗粒物过多时，需慎重选用，不宜采用基于传播时间差法原理的超声换能器。

2)为提高超声流量计的测量准确度，在超声流量计安装前，应尽量掌握管道口径、管道材质、管道厚度、管道内衬材质、管道内衬厚度等管道参数。并应根据现场条件，选择合适的安装方式。

3)超声流量计宜采用水平安装的方式，当采用其他方式安装时，宜将流量计安装于管道上升段内，以保证待测流体充满管道。

4)对于具备双向计量能力的超声流量计，流量计安装位置两侧的管道均应视为流量计上游管道，故而均需达到流量计上游管道的标准。

5)为提升超声流量计的测量准确度，流量计上游及下游的直管段范围内，宜保障管道内壁清洁，无明显凹痕、锈蚀、结垢和起皮等现象。除取压孔、温度计等插孔外，上游及下游直管段应无其他障碍及连接支管。

6)当超声流量计安装位置无法满足直管段要求，或流量计上游存在T形弯头、阀门或泵等易对流体状态产生较大影响的扰流构件时，可在流量计上游安装流动调整器。

7)在不安装流动调整器的情况下，多声道超声流量计上游直管段应不小于10DN,下游直管段长度应不小于5DN(DN为流量计内径)。单声道超声流量计的上游及下游直管段长度应以表1-1为参考值。

单声道超声流量计上、下游直管段长度参考值

阻流件形式	单个90°弯头或三通	同一平面内的两个或多个90°弯头	不同平面内的两个或多个90°弯头	渐缩管（在1.5D~3D的长度内由2D变为3D）
上游直管段长度	36D	42D	70D	22D
下游直管段长度	8D
阻流件形式	渐扩管（在1D~2D的长度内由0.5D变为D）	全开球阀	全开全孔球阀或闸阀	其他形式
上游直管段长度	38D	36D	24D	145D
下游直管段长度	8D