Smartball智能球渗漏检测系统在污水管道中的应用

2013-03-20王玉潇郭留术王玉冰

科技视界 2013年19期

王玉潇郭留术王玉冰

（1.中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州450001；2.天津大学建筑工程管理学院，中国天津300000）

污水管道埋入地下，由于受地理环境、污水介质等诸多复杂因素的影响，随着年限的推移，会逐渐出现管道裂缝、渗漏等现象。污水管道的渗漏不仅污染环境，而且严重时可能造成路面塌陷、房屋围墙倒塌，严重威胁人民的生命财产安全。目前，通常采用CCTV检测方法对污水管道渗漏进行检测，但是这种方法无法对微小渗漏进行检测，只对较大的渗漏点才能观测到。由加拿大的Pure Technologies Ltd-Abu Dhabi公司提供的Smartball智能球泄露检测系统应用于污水管道中，很好地解决了对管道中微小渗漏进行检测和定位的问题。

1 Smartball简介

Smartball是以声波检测技术为基础，通过对压力管道中渗漏水流或气体异常声波的检测，而对微小渗漏进行识别和定位的一项技术,其主要包括智能球、主机、声波接收器（SBR）。其中智能球是此检测系统的核心部件，智能球是一个装有声波传感器的专门用来检测渗漏点的球体，它由一个紧密的铝合金芯构成，其中包括电源、电子仪器、声波传感器、三轴加速器、三轴磁力计、GPS同步超声波发射器、数据存储器、温度传感器。铝合金芯外包一层氨基甲酸乙酯球壳，从而保证了结构的密封性和抗腐蚀性。检测时，将智能球装在一个泡沫保护外壳里，这样可使装置在沿管线推进过程中扩大和管壁的接触面。

图1 Smartball、泡沫保护壳及声波接收器

Smartball由发球设备进入管道后，随介质在管道内滚动前进，其在管道中移动的位置，对于渗漏的定位起着至关重要的作用。图2中是一个声波传感器，将其固定在管线中，通过同轴电缆连接到Smartball的接收器上。对于Smartball的追踪以及渗漏的定位，我们采用特殊的技术方法处理。

1）球体运动：Smartball在沿管线移动过程中发出超声波，通过球体发出超声波到接收器接收的时间，通过严密计算来对球体进行定位。最重要的是，球体在运动过程中，接收器通过发生点能够非常及时的确定球体的位置，这对渗漏点的定位非常有效。

2）渗漏位置的确定:一旦怀疑有渗漏，通过分析Smartball通过管道位置时产生的数据对渗漏进行定位。通过Smartball自身携带的加速度数据仪所测定的数据，用曲线拟合SBR接收点而建立速度变化图，通过时间的变化确定准确的距离，这就能对渗漏进行定位。这些从SBR上接收的带有时间的数据就可以确定出绝对的位置。

图2 声波传感器

2 Smartball在实际工程中的应用

2.1 工程背景

阿曼马斯喀特污水收集工程位于阿曼首都马斯喀特市，是当地政府投资的重要项目之一。2004年中国水电建设集团中标该项目。该项目起初横跨 5个城区，主要工程包括：250km长、管径为 1000~ 2000mm GRP排水主干线管道铺设；250km长、管径为160~800mm的PVC直线管道铺设；建设流量为2000m3/s、水头为59m的中央污水泵站一座和流量为200m3/s、水头为20m的泵站两座以及大约300km的pvc入户连接和灌溉管道铺设。2007年合同变更后，施工面积大约为20平方公里，施工区域主要为Ghubrah和Azaibah两个区域，主要工程量包括：351.1km的管道施工，其中包括大约7km长、管径为1000~ 2000mm的GRP排水主干线管道铺设以及160~800mm支线管道铺设；流量为2000m3/s、水头为59m的中央污水泵站一座。

2012年9月对从泵站到18#大街直径为600mm的GRP管线（AV4~WO5）进行渗漏检测，此段管线修建于2009年，管线长度为2365.8m，管道内实际压力为4bar-8bar。由发球筒将带有泡沫球壳内的球体通过AV4检查井上的6寸法兰进入管道，利用SBR进行检测以确保Smartball顺利进入管道中，球体在水流作用下沿着管线移动，最后在WO5检查井处由收球筒收回。此段检测共历经4小时10分钟，其中检测到4处声波异常，经过判断为渗漏。渗漏点位置情况详见表1。

小渗漏量大约为0-7.5L/min，中等渗漏量大约为7-37.5L/min，渗漏量大于37.5L/min为大渗漏量。