城镇供热管网的泄漏检测及定位分析研究

杨辉青 王新轲 赵乾 杨静洁 沙沙

摘  要：本文采用先对管网在不同工况下的压力、流量等数据的采集、统计处理并进行数学分析，缩小泄漏位置可能发生的范围，然后对可疑范围采用压力梯度法结合水压图的形式来准确定位的方法，对供热管网的泄漏检测进行模拟分析。采用PIPENET软件，以某市城中区供热管网为算例来进行模拟，结果表明这种方法具有可行性且误差相当小。

关键词：供热管网  泄漏检测  定位分析

供热管道泄漏检测的方法主要从管道外部环境检测、管壁状况检测和管道内部流体状态检测三个方面进行方法分类和介绍[2]。

随着计算机和自动化行业快速发展，供热管网领域逐渐完成了SCADA监测系统的全覆盖，于是国内外大量学者都将研究转向供热管网漏失定位技术或相关集成软件研发领域。漏失定位也主要是指以分析SCADA监测系统监测的压力或流量数据为基础，根据其随时间变化情况以达到确认供热管网是否发生漏损和发生漏损位置以及大致漏损情况目的。

由于以上泄漏检测方法存在各种各样的缺点，因此本文采用先对管网在不同工况下的压力、流量等数据的采集、统计处理并进行数学分析，缩小泄漏位置可能发生的范围，然后对可疑范围采用压力梯度法结合水压图的形式来准确定位。

1  研究内容

本节以某市城中区供热管网为算例来进行模拟，根据已有的数据如管道的直径、长度、用户的供热面积、设计循环压力、资用压力等对该供热管网用PIPENET进行绘制，如图1所示。绘制该供热管网时，采用双管制绘制供回水管，共有1349根管段，1344个节点，253个热用户，在其中135根管段（管段为绿色部分）进行检测并提取数据（压力，流量等），其中真实泄漏位置在图中红圈部分，用阀门及其开度来表示泄漏及大小，本案例的泄漏率设置为3.3%。

2  结果分析

首先对该模型进行瞬态模拟，如图2所示为该泄漏模型部分管段压力变化图，其中管段306为距离泄漏点较远处的管段，而管段97为距离泄漏点较近的管段。可以看出，由于管段97离泄漏点较近，泄漏前后的管道压力相差较大，因此可以比较每根管段泄漏前后的压力的相对误差的大小来大体进行判断泄漏发生的区域。

将这些受到监测的管段压力数据进行统计分析，得出管道在泄漏前后的压力的相对误差图，如图3所示。当相对误差高于5%（图中红线）时，我们可以认为该管段为泄漏可能发生的位置。可以看出，有几个点的值要明显高于这条红线，这几个点的编号分别为85、97、100、100、125。

3  结论及展望

本文以某市城中区供热管网为算例进行模拟分析，先对管网在不同工况下的壓力、流量等数据的采集、统计处理并进行数学分析，缩小泄漏位置可能发生的范围，然后对可疑范围采用压力梯度法结合水压图的形式来准确定位的方法，可以对泄漏位置进行精确定位，实际偏差6.7m，泄漏率可达3.3%，表明这种方法具有可行性且误差相当小。

本文充分利用供热管网的检测数据，并对其进行泄漏分析，避免数据本身所携带的有用信息失去价值，同时可以建立供热管网的检测数据库，可以对历史泄漏情况进行查证，并对未来可能出现的泄漏情况进行预测。除此之外，本文所用的泄漏检测方法不仅仅可用于城市供热管网中，对于其他领域如供水管网、废液管网等都有所帮助。

但不可否认的是，本文所作的泄漏研究仅仅针对了单泄漏点单泄漏率的情况，对多泄漏点多泄漏率的工况尚有待研究。

参考文献

[1] 李征.直埋供热管道运行监测与泄漏检测技术探讨[J].区域供热，2016，5（26）：125-131.

[2] 王桂增，叶昊.流体输送管道的泄漏检测与定位.北京：清华大学出版社，2010.

[3] 张晓灵，公彦蒙.管道泄漏检测研究现状[J].中国海洋平台，2017，3（32）：1-5.