城鎮供熱管網的泄漏檢測及定位分析研究

楊輝青 王新軻 趙乾 楊靜潔 沙沙

摘? 要：本文采用先對管網在不同工況下的壓力、流量等數據的采集、統計處理并進行數學分析，縮小泄漏位置可能發生的范圍，然后對可疑范圍采用壓力梯度法結合水壓圖的形式來準確定位的方法，對供熱管網的泄漏檢測進行模擬分析。采用PIPENET軟件，以某市城中區供熱管網為算例來進行模擬，結果表明這種方法具有可行性且誤差相當小。

關鍵詞：供熱管網? 泄漏檢測? 定位分析

供熱管道泄漏檢測的方法主要從管道外部環境檢測、管壁狀況檢測和管道內部流體狀態檢測三個方面進行方法分類和介紹[2]。

隨著計算機和自動化行業快速發展，供熱管網領域逐漸完成了SCADA監測系統的全覆蓋，于是國內外大量學者都將研究轉向供熱管網漏失定位技術或相關集成軟件研發領域。漏失定位也主要是指以分析SCADA監測系統監測的壓力或流量數據為基礎，根據其隨時間變化情況以達到確認供熱管網是否發生漏損和發生漏損位置以及大致漏損情況目的。

由于以上泄漏檢測方法存在各種各樣的缺點，因此本文采用先對管網在不同工況下的壓力、流量等數據的采集、統計處理并進行數學分析，縮小泄漏位置可能發生的范圍，然后對可疑范圍采用壓力梯度法結合水壓圖的形式來準確定位。

1? 研究內容

本節以某市城中區供熱管網為算例來進行模擬，根據已有的數據如管道的直徑、長度、用戶的供熱面積、設計循環壓力、資用壓力等對該供熱管網用PIPENET進行繪制，如圖1所示。繪制該供熱管網時，采用雙管制繪制供回水管，共有1349根管段，1344個節點，253個熱用戶，在其中135根管段（管段為綠色部分）進行檢測并提取數據（壓力，流量等），其中真實泄漏位置在圖中紅圈部分，用閥門及其開度來表示泄漏及大小，本案例的泄漏率設置為3.3%。

2? 結果分析

首先對該模型進行瞬態模擬，如圖2所示為該泄漏模型部分管段壓力變化圖，其中管段306為距離泄漏點較遠處的管段，而管段97為距離泄漏點較近的管段?？梢钥闯觯捎诠芏?7離泄漏點較近，泄漏前后的管道壓力相差較大，因此可以比較每根管段泄漏前后的壓力的相對誤差的大小來大體進行判斷泄漏發生的區域。

將這些受到監測的管段壓力數據進行統計分析，得出管道在泄漏前后的壓力的相對誤差圖，如圖3所示。當相對誤差高于5%（圖中紅線）時，我們可以認為該管段為泄漏可能發生的位置?？梢钥闯?，有幾個點的值要明顯高于這條紅線，這幾個點的編號分別為85、97、100、100、125。

3? 結論及展望

本文以某市城中區供熱管網為算例進行模擬分析，先對管網在不同工況下的壓力、流量等數據的采集、統計處理并進行數學分析，縮小泄漏位置可能發生的范圍，然后對可疑范圍采用壓力梯度法結合水壓圖的形式來準確定位的方法，可以對泄漏位置進行精確定位，實際偏差6.7m，泄漏率可達3.3%，表明這種方法具有可行性且誤差相當小。

本文充分利用供熱管網的檢測數據，并對其進行泄漏分析，避免數據本身所攜帶的有用信息失去價值，同時可以建立供熱管網的檢測數據庫，可以對歷史泄漏情況進行查證，并對未來可能出現的泄漏情況進行預測。除此之外，本文所用的泄漏檢測方法不僅僅可用于城市供熱管網中，對于其他領域如供水管網、廢液管網等都有所幫助。

但不可否認的是，本文所作的泄漏研究僅僅針對了單泄漏點單泄漏率的情況，對多泄漏點多泄漏率的工況尚有待研究。

參考文獻

[1] 李征.直埋供熱管道運行監測與泄漏檢測技術探討[J].區域供熱，2016，5（26）：125-131.

[2] 王桂增，葉昊.流體輸送管道的泄漏檢測與定位.北京：清華大學出版社，2010.

[3] 張曉靈，公彥蒙.管道泄漏檢測研究現狀[J].中國海洋平臺，2017，3（32）：1-5.