2018管道检测在水利水电行业中的应用

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　　摘要：近几年来，随着国家经济的飞速发展，我国的基础管道设施得到了长足的进步。输水管道的逐年增加，在为人们带来无数便利的同时，也产生着一些副作用。其中最严重的就是国家每年都得花费大量的人力与物力对这些管道进行严格的检测，以确保城市居民的正常生活。本文从我国水电水利行业管道设施的现状出发，对我国现在使用的几种输水管道泄漏检测方法进行了具体分析，并且对我国未来管道检测的发展方向进行了一定阐述。
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　　关键字：管道检测；水利水电；现状；具体应用；发展趋势
　　1.引言
　　一个城市的管道系统是该市市政设施能够正常使用的重要基础之一，因此对管道进行严格的检测就成了当务之急。但是，由于相关管理人员的管理不当或技术本领不过关等多种原因，我国的管道检测一直存在着诸多弊端。大部分管道日趋老龄化，且管道多处地方损坏严重，给我国老百姓的生活带来了极大的不便。另外，据统计在我国的城市输水系统中，每年因泄漏而浪费的水资源是非常惊人的，给我国造成了巨大的水资源浪费和重大的经济损失。因此，在管道安装完毕后，针对管道在使用过程中可能出现的种种问题，应及时对管道进行定期检测，以尽量避免上述问题的发生。目前，我国在水利水电行业中对管道的检测已取得了一定发展。
　　2.管道泄露检测方法
　　随着科技水平的不断发展，人们对管道进行检测的方法也发生了一定的改变。以前人们多用停水检修对管道进行检测，这种方法不仅极其浪费时间，并且效率也不是很高，而且容易引发事故。现如今人们已渐渐使用更加高科技的方法对管道内部进行检测，这些技术不仅大大节省了检测的时间，同时对于检测的结果也更加精确，更能够避免意外事故的发生。目前我国所使用的输水管道检测方法主要有以下两种：
　　(1) 基于小波分析的管道检测方法
　　小波分析是一个近几年来迅猛发展起来的学科，它在输水管道的检测方面发挥了极
　　大的作用。一方面，小波分析具有强大的局部分析功能，因而被认为是新世纪傅里叶分析的突破性进展；另一方面，小波分析正逐渐被利用到信号分析、系统控制、图像处理、量子力学、电子对抗、计算机识别、语音识别等领域。当输水管道发生泄漏时，在泄漏处由于管道内外的压力差造成流体的损失会引起局部流体密度的减少，从而导致瞬间压力降低，出现一个可捕捉的速度差。这个瞬时的压力如果作用在流体的介质上，就会形成一个负压波。负压波会以相当于声音的速度向管道上下游传播，经过若干时间后分别传到设置在两端泵站的压力传感器。这是我们可以采用信号相关处理方法，根据两个传感器检测到的信号变化程度就可以判断管道是否发生了泄漏。并且，根据检测到的时间差，还能对输水管道进行泄漏定位。
　　在利用小波检测对输水管道泄漏进行检测时，首先在上下游分别设置一个压力测点。当管线在距上游M处发生泄漏时，泄漏产生的负压波会以一定的速度a向两边传播，并且在间隔t时间内被两个压力传感器检测到。压力波在管道内的传播速度由管内的液体弹性、密度和管材的弹性一起决定。
　　这种管道检测方法具有实时、准备、定位精准等优点，因而具有非常良好的应用价值。
　　（2）基于ARM处理器的管道检测方法
　　基于ARM处理器的输水管道检测是一种便携式并且低消耗的检测方法。这种检测方法的基本原理在于：利用相关原理对某些物理量进行检测。假设一条均匀输水直管道O点漏水，O点处的泄漏会引起向漏点两侧管壁中传播的声信号，这两个声信号的互相关函数是一个有用的统计量，它可以用来解决这两个声信号之间的相似程度和时间关系。当对这两个声信号进行时间调整时，就可以求得互相关函数的最大值，进而了解到这两个声信号间的相似程度。并且，如果我们事先知道这两个声信号是相似的，那么我们就可以知道这个时差就是它们之间的时间延迟。
　　我们在进行管道的泄漏检测时，先将两个压力传感器分别置于管道的两端。这时压力传感器会将管道内部的漏水声信号转换为电信号。电信号通过电缆被传送到与传感器阻抗相匹配的放大器输入级，电信号经放大器输入级放大后，再经带通滤波器进行预处理，最后经过计算机的处理，就得到时间差，因而也能确定输水管道的泄漏地点。
　　利用这种方法对管道进行检测的最大优点就在于对背景噪声不敏感。
　　3.管道检测未来的发展方向及趋势
　　随着当今国际新技术和新工艺的不断涌现，水利水电行业的管道检测方法已经日趋完善和成熟。虽然现有的三种管道检测方法已经在不同领域上得到了一定的应用，但是仍然有着各种检测技术的出现。在这三种检测方法的基础上，国际上管道检测技术已渐渐向三维图像直观显示管壁缺陷发展。三维图像对管壁缺陷进行直观显示的方法主要有两种，分别是超声波技术和漏磁技术。
　　超声波技术是一种采用单探头旋转反射镜超声检测管道内部成像的方法，它主要利用可视化编程软件和三维图形标准编写成像软件程序，根据监测数据进行管道内部二维横截面成像和三维内表面成像，该成像方法绘制的管道二维横截面图像和三维内表面图像能够判断管道的故障位置。
　　利用漏磁技术检测管道，也是最近新兴的一种管道检测方法。置于管道表面的磁极，会在管道壁内产生沿管道轴向的磁化场。当磁场足够强时，管道壁处于饱和磁化状态。如果管道没有缺陷存在，那么磁场就会集中在管壁内，放在管道内表面的磁传感器，就不会检测到磁场的信号；但是如果管道壁内存在缺陷，那么由其造成的管道壁局部就会变薄，使得原本集中分布在管道壁内的磁场，有一部分泄漏出来，这时泄漏出来的磁场就会被传感器检测到，因而我们能够检测到管道的缺陷位置。
　　超声波技术在直观显示管壁缺陷上比漏磁技术更容易实现，因为漏磁技术利用的原理是漏磁检测技术，这部分原理比较难以实现。其中漏磁检测器又有两个发展方向：第一是在提高检测器探头的质量的同时，进一步增加探头的数量。这种方法不仅能够大大提高数据的质量和数量，也能够为管道的分析提供非常全面和准确的基础数据；第二就是提高分析数据的机器的精密性，使数据的分析更加准确和自动化，能够更加形象直观的表现出管道的真实损失状况。
　　尽管超声波技术和漏磁技术都各有自己的优点，但是将这二者进行结合才是当前的发展方向。二者的结合，不仅能够最大限度的降低操作成本，还能够将管道的检测更加精确化，在使用最少资源的情况下，对管道进行最合适的维护和修理。同时，我们还能将二者的优点结合起来，开发出一种能够同时检测管道裂纹和缺陷的具有更强功能的检测仪。
　　4.结束语
　　针对我国水利水电行业的进一步发展，我们对管道的检测也越发重视起来，管道潜望镜、管道闭路电视和管道声纳等管道检测技术在一些城市中已经得到了一定的应用。在这些检测方法的使用下，人们可以及时得到管道在使用过程中出现的种种问题，并且在管道还没有形成严重损伤时对其进行预防性处理，这样管道有可能出现的损伤问题就会被扼杀在萌芽阶段。这样做不仅能够节省大量的人力物力，也能够提高管道检测的技术水平，进一步拉近我国在管道检测方面与世界前列的距离。
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　　作者简介：吴灿培，（1986-），男，广东省深圳市人，研究方向：水务工程管理