6-封皓-輸水管道監測檢測技術.pdf

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1、重大水利工程長距離調水管道監測與城鎮供水管網檢測關鍵技術國家重點實驗室天津大學精密測試技術與儀器國家重點實驗室該實驗室是國內 精密測試領域唯一 的國家重點實驗室，現有兩名院士。實驗室圍繞計量科學、精密測試技術和儀器科學與技術工程前沿領域，緊密結合國民經濟建設、社會發展和國家安全的重大需求，開展精密測試領域應用基礎研究。本實驗室是國內精密測試領域唯一的國家重點實驗室，現有兩名院士。天津大學從1990年開始對輸油、輸水管道進行研究，已在30000余公里的管道上實現應用。最早科研技術經過負壓波，馬赫曾德干涉儀、C-OTDR、智能球、聲發射、磁檢測等單一檢測方式再到多種技術相結合，是國內擁有最全面的管

2、道安全預警及檢測的研究單位。技術發展1996年，我國首套“管網泄漏檢測系統”應用于勝利油田，在隨后的數年發展中，創造了包括分布式光纖等技術在管道安全領域內應用的多項第一，已成為本領域頭單位?？萍紝嵺`唯一重點國家重點實驗室2名名研究中心現有院士2人院士1010名名研究中心新增1名在職者入選國家千人國家千人12名名研究中心12名研究人員被評為“杰出青年”“長江學者”杰青、長江核心人才團隊現有常駐47名員工，2位院士、5位教授、以及副教授、博士研究生、碩士研究生近百人。1818名名研究中心18名在職者被評為“新世紀人才”新世紀人才姚建銓院士葉聲華院士國家重點實驗室專利文章基金Modeling of

3、Pipeline Leakage Detection and Prewarning System for Locating Error Analysis Based on Jones MatrixPhase Distortion Analysis and Passive Demodulation for Pipeline Safety System based on Jones Matrix ModelingSCI檢索文章國家自然科學基金重點項目國家自然科學基金青年項目天津市自然科學基金重點項目承德市高新區項目“基于光纖海纜的海底油氣管道安全預警系統”獲得項目支持干涉型分布式光纖管道泄漏實時監

4、測方法及裝置基于BP網絡用于光纖管道泄露監測裝置的管道安全識別方法管道侵擾源的定位方法管道安全預警系統預應力鋼筒混凝土管光纖在線監測技術要求城鎮供水管網漏水探測技術規程專利、標準、軟著等數百項天津精儀精測科技有限公司相關榮譽和專利獲獎研討會2015年，該產品由天津市計量監督檢測科學研究院進行了現場測試與檢測，并由天津市科委組織進行了技術鑒定，該技術被評為國際先進水平。人民網、新華網、中新網、天津日報、渤海早報等多家媒體對本系統進行了宣傳報道。2015年9月由住建部組織了專題研討會公司技術團隊成果榮譽資質其他榮譽目 錄全生命周期管理FULL LIFE CYCLE MANAGEMENT關鍵技術介紹

5、KEY TECHNOLOGY INTRODUCTION其他技術OTHER TECHNICS案例介紹CASE INTRODUCTION管道全生命周期管理管道全生命周期管理WATER PIPE FULE LIFE CYCLE MANAGEMENT管道全生命周期管理需求管道健康全生命周期的管理，需要一套綜合型解決方案，跨越不同時間、涉及多種技術，同時需要各類子方案之間能夠有機的協作，創造1+1遠大于2的綜合協同效應。全生命周期維護關鍵技術介紹關鍵技術介紹KEY TECHNOLOGY INTRODUCTION長輸水管道安全監測需求主要威脅長距離布控/無監視死角/靈敏度高/響應速度快/頻率響應好對監測系

6、統的要求 管道泄漏 水錘監測 管道泄漏 不均勻沉降14技術組合分布式光纖傳感技術管道運營監測技術第三方破壞爆管監測12 管道路由 異物淤積給水管道內檢測技術微小泄漏3分布式光纖監測技術分布式光纖安全預警系統安全預警系統應用場景輸水管道的泄漏、外界破壞、沉降與位移大型渡槽的開裂與滲漏地下綜合管廊的沉降與錯位管道的外界破壞及泄漏PCCP管道預應力鋼絲斷裂大型橋梁的開裂與位移地上建筑的沉降檢測山體滑坡等自然災害預警光纖圍欄與周界安防集成式機柜式17分布式光纖傳感技術18分布式光纖傳感技術19三大核心技術分布式光纖安全預警系統現場信號高靈敏度捕獲和還原各類異常信號系統功能管道地圖組件報警通知組件（網頁

7、，郵件）斷絲統計組件事件日志組件系統集成組件（開放接口）事件處理組件手機App權限管理組件管道運行監測技術管道在線監測系統管道在線監測系統 現地單元信號調理數據采集數據處理靈活部署單元控制遠程通訊GPS水質傳感器水聽器壓力傳感器流量計管道泄漏監測系統RTU 支持采集數據本地備份及云端傳輸；采用TCP/IP協議接口，可靈活配置4G/5G/NB無線網絡傳輸 基于測控技術的LXI總線分布式同步采集Internet聲波傳感器#2流量計壓變傳感器#1GPS4G/5G以太網聲波傳感器#2流量計壓變傳感器#1GPS4G/5G以太網Internet數據中心業務中心Internet業務平臺管道在線監測系統 水錘

8、監測管道在線監測系統 微小泄漏監測泄漏點信號頻譜圖像當管道發生泄漏時，管道內介質在管道壓力的作用下，從泄漏點噴射而出，噴射出的介質與破損的管壁高速摩擦，在泄漏處形成振動信號，該信號自泄漏處以聲波的形式向管道兩端傳播，利用聲達時間差技術定位泄漏點。在輸水管道中，常用的音波傳感器為水聽器，可實現高靈敏的泄漏傳感。泄漏點信號時域圖像業績199820022004200120032005研制成功我國第一套“原油長輸管道泄漏檢測與定位系統”，應用于新鄉輸油處中洛線20062007勝利油田臨盤采油廠4條管線滄州輸油公司滄臨線遼河油田盤錦線中石化天津分公司碼頭-大港煉廠濰坊輸油處東臨線、東黃線及復線勝利油田純

9、梁采油廠勝利油田臨盤采油廠秦皇島輸油公司秦京線中石化鎮海煉油廠碼頭-鎮海煉廠新鄉輸油處中洛線東北調度中心鐵嶺-大連管線勝利油田孤島采油廠4條管線任京線遼河油田沈興線，渤坨線滄州輸油公司塘燕線東北調度中心鐵秦線、慶鐵線及慶鐵復線、新大線、鐵撫線青海油田花格輸油管道徐州中石化管道儲運公司塘燕線大港-棗莊成品油管道現場案例天津能源集團熱力管道泄漏監測諦 聽 TM：給水管道內檢測技術給水管道內檢測技術給水管道內檢測技術是輸水管道排查和檢測的得力幫手。利用高靈敏度水聽器和高清攝像單元，可有效檢測管內包括微小泄漏、破損、管瘤、氣包、雜質淤積等多種異常情況，并通過地面信標系統的輔助，實現異常的精準定位。同時

10、也可應用于因年代久遠導致管線路由信息缺失，而進行的管道路由重構作業中。主要優點有：采用高靈敏度音頻采集系統，聲信號實時回傳；搭載高清攝像頭，全過程可視化，確保高檢測準確度；高效降噪算法，有效抑制干擾信號；超長檢測距離，典型工況2km 極限6km異常點/泄漏點精準定位，并可對可疑位置反復查驗無需管道停運作業，最小程度影響供水可檢測管道微小泄漏、管內壁缺陷、管道路由、管道內氣包等參與修訂城鎮供水管網漏水探測技術規程（CJJ 159-2011）給水管道內檢測應用效果水管道內壁鋼管內壁管瘤承插密封圈脫落氣包相對嚴重的石塊堆積水泥管承插位置堆積石塊產品結構及參數地面定位器收發桶帶纜機器人主體臍帶纜纜車地

11、面站產品完整結構部件主要功能機器人主體由牽引傘輔助，隨水流前進，同步聲覺和視覺檢測收發筒帶壓管道的封閉鏈接，用于機器人的收發地面站用于實時接收機器人數據，分析管線情況纜車視檢測需要，多種長度和類型的纜供選擇臍帶纜“0重力”纜，用于通訊和機器人拖拽地面定位器標定機器人位置諦聽TM360尺寸：外徑350mm適用管徑：1000mm檢測距離：6km諦聽TM80尺寸：外徑80mm適用管徑：400mm檢測距離：6km諦聽TM60尺寸：外徑60mm適用管徑：300mm檢測距離：2km適用于各種管材：鋼管、水泥管、PVC、PE等適用管道直徑：DN300 DN3000適用管壓范圍：0.1 MPa 1.0 MPa

12、管道介質流速要求：0.2 m/s 1 m/s開孔直徑：100 mm 收發位置凈空要求：2 m 檢測靈敏度：0.015 L/min 1、“諦聽”機器人2、地面站3、收發筒4、長距離臍帶纜及纜車5、拉纜器設備組成專業檢測車檢測車穿越蝶閥石塊堆積泄漏信號氣囊隱患石塊阻礙閥門開關泥沙堆積異物堆積現場案例給水管道內檢測技術湖南邵東自來水管道檢測投放點DN100閘閥DN1000碟閥916米DN1000碟閥108米70米拱管1511米30彎頭1700米DN1000碟閥1759米管徑：DN1000壓力：0.1-0.2MPa流量：300-1100m3/h(0.1-0.4m/s)檢測：1810m管徑：DN800壓

13、力：0.1-0.2MPa流量：300-800m3/h(0.17-0.44m/s)檢測：867m現場案例給水管道內檢測技術湖南邵東管道探漏技術展示會現場案例給水管道內檢測技術蓬萊跨海供水管道檢測管徑：DN300泄漏量：150m3/h檢測：1100m管材：AGR (丙烯酸共聚聚氯乙烯)現場案例給水管道內檢測器蘭州供水管道檢測DN 1200市政干管檢測，上世紀70年代鑄鐵管DN 300市政支管檢測，球鐵管，地面沉降原因排查給水管道內檢測技術典型工程：邵陽市檢測實錄檢測里程(m)小漏點中等漏點大/特大漏點氣囊(m)石塊堆積/異常DN100010123716131553DN8003026341812DN

14、50080002000總計1394910221423650.72個小漏點1.58個中等漏點1個大漏點16.9m氣囊0.36處異常平均每公里給水管道內檢測技術典型工程：邵陽市邵東市檢測實錄典型中等漏點泄漏量（如右）：8-10m/hour0.72小漏點/公里X1m/h1.58中漏點/公里X10m/h1大漏點/公里X20m/h36.52m/h/公里178.948RMB/hour/公里157萬RMB/年/公里球形內檢測技術檢測過程示意管道球形內檢測器性能指標數值檢測靈敏度0.2L/min定位誤差標記點間距3耐壓值10MPa溫度范圍0+70續航時間50h實物示意圖核心檢測器結構圖球形內檢測器可識別管內微

15、小泄漏，同時檢測管道走向。利用包括水聽器、陀螺儀、磁力計等在內的多傳感器數據融合定位技術，實現管內通行時的準確檢測。通過聲傳感器對泄漏信號進行采集與分析；通過對管道剩余磁場進行采集分析，可對管道的腐蝕情況進行評估；通過三軸加速度計和三軸陀螺儀，可對管道流速進行反演，進而得到管道流量信息，進而對熱力管道的隱蔽支管進行檢測。軟 件 工 作 界 面處理前泄漏信號處理后泄漏信號現 場 測 試 泄 漏 點 信 號 圖 像計 算 得 到 的 管 道 軌 跡 圖全 部 速 度 信 息全 部 流 量 信 息管道球形內檢測器適應不同管徑和流體介質的需求智能球球體智能球球體有多種尺寸可以選擇，內部傳感器、控制單元

16、、電池支持根據不同的監測任務進行裁剪球體外套球體外套可為智能球提供保護，減緩在管道運動中的產生的低頻噪聲，同時可根據管徑調整尺寸，以保證良好的通過特性和推力適用于各種管材適用管道直徑：DN200及以上 最大管壓：10 MPa，最小管壓：0.1 MPa 管道介質流速要求：0.2 m/s最高介質溫度：70 最小開孔直徑：200 mm 取球點外部最小凈空要求：4 m 管道球形內檢測器現場信號舟山海底管道檢測案例介紹案例介紹CASE INTRODUCTIONPCCP管道安全監測系統2015年，分布式光纖產品技術經天津市科委組織鑒定，被評為國際先進水平，參與制定該技術的國家標準：預應力鋼筒混凝土管光纖在

17、線監測 技術要求預應力鋼筒混凝土管遠場渦流電磁法檢測技術要求油氣管道安全預警技術規范現場數據現場檢測結果銀川都市圈中線供水工程，工程供水范圍為銀川興慶區月牙湖鄉和平羅縣紅崖子鄉、陶樂鎮、高仁鄉。主要工程包括揚水、輸水、配水、調蓄等項目，建設內容包括新建水源泵站1座、出水池1座、調蓄池21座，鋪設壓力管道13.62公里、重力輸水管道43.62公里、配水管道 67.63公里，配套各類建筑物、機電和自動化設施設備等。工程分期建設、分期供水，近期至2025年，取水泵站設計流量5.6立方米每秒，年取水量5524萬立方米，灌溉面積21.1 萬畝；遠期至2035年，取水泵站設計流量8.45立方米每秒，年取水

18、量9226 萬立方米，灌溉面積35.9萬畝設備現場安設情況分布式光纖管道安全監測系統管道運行監測系統設備現場安設情況根據振動信號的幅值、持續時間、傳播距離及形態特征可區分出會威脅管道的挖掘信號及不具威脅的的途經信號根據振動信號的幅值、持續時間、傳播距離及形態特征可區分出會威脅管道的挖掘信號及不具威脅的的途經信號移動信號：幅值小、持續時間長、傳播距離短設備現場安設情況設備現場安設情況沉降監測系統通過BOTDA技術持續監測管道的沉降情況,通過判斷與管道緊貼的光纜的應變情況判斷管道是否發生沉降，當管道的某一部分發生較大沉降時發出報警設備現場安設情況壓力監測系統通過監測各個壓力點的壓力變化，對泄漏、水錘及壓力異常等事件進行報警早期實驗早期實驗73早期實驗布設方案布設方案IMPLEMENTATION PLAN分布式光纖系統布設方案分布式光纖管道安全監測系統布設方案分布式光纖系統布設方案光纜敷設及固定方法1.將預制的卡具焊接在管道上，焊接位置為鋼管接縫處2.將光纜固定在卡具上，各光纜固定點間應保證光纜撐直3.卡具表面做防腐處理（噴涂防腐漆）管道焊縫管網監測系統布設方案管道運營監測系統布設方案本次推薦使用的具體傳感器組合為：高精度壓力傳感器+高靈敏水聽器現地傳感單元安置在管道閥井內現地監測單元監測主機數據傳輸網絡局內網謝謝 Thanks