1、声振法测漏技术声振法测漏技术ISO9001 质量管理体系认证企业扬州华春静电工程有限公司http:/www.hc-目录第一章 漏水检测的重要性1第二章 漏水检测的几种方法2第三章 声振法检漏的基本原理3第四章 声振法检测的基本工具和仪器7第五章 声振法检漏的基本工作流程和技巧10第六章 使用检漏仪器的实际操作方法11第七章 漏水振动状态分析14第八章 供水管道检漏过程中应注意的问题16声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -第一章 漏水检测的重要性水是生命之源，随着社会的发展，用水量逐年增加，水的供需矛盾日益突出，水资源的贫乏和环境污染是制约城镇供水的主要因素，也直接影
2、响居民的生活质量和生活成本供水管道漏水是对宝贵水资源的浪费，它不仅增加了净水成本，而且还额外地增大了供水设施的投资费用，同时，也导致了一些次生灾害，如：路基、建筑物基础的毁坏、污染物和矿物质进人水管。根据长期的实践观察和研究，漏水主要有以下几个原因：1. 管道铺设时间较长，超期服役，管道老化。2. 管道埋设深度没有经过严格的结构计算，管道设计时考虑承受一定的动荷载和静荷载，如果埋管过浅或车辆过重会使动荷载增加，过大的荷载容易使接头漏水甚至爆裂；选用了易爆管材，如混凝土管；管材工作压力选用偏低，如城市供水管网的常压为 0.30.6，基于安全考虑，应选工作压力为 1的管材，但县镇供水行业往往基于节
3、约成本考虑，选择 0.6的管材，这就容易造成爆管；阀门选用不当，大口径管道上通气阀选型、分布不当；管道对温度变化考虑不周，低温时水管收缩使管道增加新的应力，尤其在接头刚性较强的地方，使接头处松动，造成漏水。3. 管道施工质量差 ，管道基础处理不当，往往由于管沟的沟底不平，结果使水管沉陷或不均匀沉陷较多，以至于逐步损坏接头甚至管道折断；夯工不实，这对大口径管道更为重要，夯土未分层夯实或管道两边的密实度不均匀，使压力显著增大，增加爆管的可能；支墩后座土壤松动，这将引起支墩位移较大，相应的管道的弯头或三通位移增加；接口质量差，如石棉水泥接口敲打不密实，橡胶圈就位不准确，接口承插不到位，水管接口角度借
4、转过多，加上其他因素，易使接头损坏或脱开。 4. 气候冷热交变、介质的温差起伏大，引起管道受热不均造成泄漏5. 酸碱土壤腐蚀和输送的介质腐蚀造成泄漏6. 其他工程的干扰 ，埋管地段道路的改扩影响，施工过程中可能引起地下水管损坏，后期平行施工的雨污水等管道扰动了自来水管基础，其他管渠渗漏的影响等。 7. 不可抗拒的自然灾害，如地震、土壤滑坡塌方、地面不均匀下降等；难以预料的人为损坏，如由于操作失误引起的水压过高、水锤破坏等生产事故。 因此管网漏水损耗一直是困扰全供水行业的难题。为了降低供水管网的漏损率，提高检漏水平，成了每个供水部门的重要工作之一。本手册主要针对地下自来水管道漏水问题阐述，对油气
5、田的天然气输送管道漏气，盗接支管等亦可参考。声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -第二章 漏水检测的几种方法自从有了用地下管道输送的自来水，不过多久就会发生有漏水问题，并且会发现，漏水发生时地表未必有迹象，即使水从地表渗出，渗出点也未必就是漏点，特别是地面有水泥等覆盖层时，更是如此。为了及时准确地测出漏水位置，人们就不断研究、探索各种检测方法。其中有区域装表法、音听法、声振法、红外法、示踪元素法、探地雷达法，相关信号检测法以及埋层介质物理性质变化检测法等，我们应当理解对任何一种检测方法实质上都是检测漏水引发的某种效应，不同的方法各有优点和缺陷。下面分别作一一简要说明：
6、1. 区域装表法：指在供水管网的某一区域，将进入此区域的流量表与流出这一区域的流量表统计对照，其差额必是此区间的无计量损失，若无其它无计量消耗，则可知此区间的漏水损耗，这对管理者会“心中有数” 。装表分割区域愈密，分段愈清楚，则对各段漏水的情况了解也愈清楚。但是装表不可能过于密集。这种方法不能确定漏水点准确位置，故不能作为具体修复、破开路面的依据。要点：漏水引起计量差。2. 听音法、声振法：听音法指用某种传声工具倾听漏水的声音，根据漏水声的大小与音质特点来判断漏水位置，从简单的机械式听漏棒到各类听音检漏仪，这一方法从本质上说应叫声振法。目前发展相当迅速，是国内外应用的最为普遍而有效的方法，也是
7、本手册将重点介绍的方法。相关检漏仪也应属于声振法体系。要点：漏水引发振动和发声效应。3. 红外法：红外热成像检测运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，在管网区域作红外扫描测量，地下发生漏水时，局部地域与周围产生温度差，红外辐射情况将不同，红外图像将反映这一区别利用这一区别可以发现漏点，注意到由于地下排水，积水状况可能因其它因素而不同。红外辐射也可能由于非漏水因素产生，所以这种方法的应用也受到限制。要点：漏水引发红外辐射局部变化(温度效应)。4. 示踪元素法：在供水过程中加入某种无害放射性元素，漏水处将释放出这种放射性的水，用测量放射性物质的
8、方法可以检测漏水位置，这一方法因影响供水过程，还可能在其它排放过程中造成干扰，故虽实验条件可行但广泛使用却很困难。要点：附加放射性物质利用漏水成为载体，转而检测。5. 探地雷达法：利用电磁波扫描地下状态，从反射信号观察地下物体状态分布，如能做到一目了然，当然既清楚又准确。但是，由于地下介质与空气不同，分层杂乱性大，对电磁波穿透程度有限，特别是在水管周围已有积水，喷口朝下，更不易看清，声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -加之目前这类仪器价格昂贵，尚未达到普遍使用阶段。要点：移植使用“雷达”于地下，应着眼于未来。6. 相关检漏法：从原理上说是一种基于声振法的移植技术，属
9、于声振法。漏水点引起的振动沿管道向两侧传播，放在两侧不同距离的传感器收到某时刻漏水点发出的声波将有一个时间差，这个时间差是由管道声速和漏点位置决定的。它的突出优点在于利用管道传声好，直接在官道上测量并由仪器计算定点，排除人的经验因素，也可避免检测者必须持工具到测点上方的问题，它的实际困难在于条件制约，必须有两个放置传感器的直接接触管道点，也要对管道状态十分清楚：包括走线、弯曲、管道口径、声音在不同管道中的传播速度且传声条件要好。另一因素是价格昂贵，并对操作人员有一定的计算机应用技术要求。目前已有多种国外型号相关检测仪，在国内市场销售，国内大自来水公司亦有不少应用，但由于我国管网并无专用检测点，
10、条件较差，应用起来相当不便，效果尚未理想，无法取代其它检测手段全面完成检测任务。要点：相关检漏法的技术先进，但实际制约条件较多，价格昂贵。7. 介质物理特征检测法： 这一方法广泛应用于地球物理探测的地质部门，由于我国不少地质工作者长于此项，他们对应用测量各种物理量的变化而推断被测地点的状态有特长，作为综合方法的一部分，对于确定漏点有良好的作用。要点：适合于有此专长的队伍，宜参照验证定点。8. 管网信息监控法：随着传感技术和信息处理技术的高速发展，在管网上关键部位安装各类传感器，可以在控制室内测知管网上各部位的水压、流量、振动量，积累管网运行中的正常量并储存，一旦有异常发生，即可跟踪追索，从而查
11、出事故点。前面讲过的区域装表法，不少厂商推出的连续自记式管道仪表，均是这种方法的前奏。要点：今后管网建设中势必逐步增加运行信息取得和处理的投入，是一种发展方向。纵观前列的各种检测方法都不外于两种类型：一种属于计量型，如区域装表法和管网信息监控法，它们提供的数据给我们了解管网运行状态是否正常，有多大的问题，问题出在哪个区段，使管理者心中有“数” 。一种属于定位型，直接针对出问题的地点查出异常，根据异常的特征查出漏点。其中声振法（俗称听音法）是最具典型和被广泛使用的方法，也是目前生产和推广的仪器中最多的一类，本文主要讲述这类方法。第三章 声振法检漏的基本原理1. 漏水产生的各种振动和传播路径供水管
12、是有一定水压的水管，当某处漏水时，压力水从管道裂口处向外喷射，由于压力水与管口破裂缝隙间的摩擦而产生振动会引起喷注噪声。它会沿管道向两侧传声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -播，在管道上几十米范围内可听到相当强烈的喷射声，类似一种哨声，这种声音可沿管道传播，有的甚至可传至几百米远。当管道埋设于地下，埋层的土质、砖石块也会受到压力水的冲击而形成地面的微弱振动，这种振动传至地面附近，可测听到一种比较低频率的声响（见示意图） 。与此同时，压力水可能在冲击口附近冲出空隙，并产生水流回旋式的扰动，有时伴随有气泡声。当管道裂口振动时还可能引发管道其它部位的附加振动。以上这些振动
13、都是由漏水而引发，但直接振动的因素并不相同，所以检漏人员可能检测到的是其中某种振动因素引起的或几种振动因素引起的混合声音，在不同条件下是不同的，这就形成漏水声的多变和复杂性。另外还有一种情况是不发出声音的漏水（叫无声漏水，如阀门密封不严造成渗水、滴水） ，这种情况下用声振法是无法进行检测的（见示意图） 。人们在路面上检测地下管道漏水，随着埋层介质的不同，深度不同，距离不同，传至检测点的振动声也不同。 （见示意图） 。声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -如果测点在管道壁和附属物上，声音主要沿管道传来，会随管的材质、粗细（口径） ，漏点与测点间距离等因素有所差别，不同口
14、径的管道振动响度沿管道的传播距离不同，水管口径越小声音传播的越远（见示意图） 。人们用不同工具、仪器检测，由于检测设备本身的灵敏度，频率特性等因素也会使人耳听到的声音不同。总之，由于漏水情况不同，引发振动的因素不同、埋层介质等传播条件不同、检测仪器的性能不同、检测者在不同条件下测听到的漏水声是不同的。检测者应了解这些基本的道理，才会对漏水声的多变性做到心中有数，也有利于判断漏点情况和距离。2. 漏水声在介质中传播与沿管道传播时的强度变化与频率变化的特点。漏水声的声源（振动中心点）某点，在土层中，如果介质均匀，这一振动将以球面波的形式向四面八方扩张，传播距离越远，振动幅度越小；距离越近，振动越强
15、。其中因为球面波到达地面的距离以垂直向上方向最短，因而地面上垂直对着漏水点的部位振动最强（见示意图） 。声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -偏离正上方越远，即离漏点越远，振动越弱，所以可定性地说，从地面上寻找漏水点的位置就是寻找地面振动最强的位置。这是听音法测漏点的最基本的依据。这是我们要牢牢掌握的第一点。其次，我国是一个地域辽阔的国家，南北跨度很大，山区平原各异，对管道埋设深度的要求不同，例如北方地区冬天寒冷，同口径管道埋设较深，而南方则较浅，江苏、浙江、上海一带的小口径水管埋深不到 1 米。因为土层对声振动的吸收，尤其是高频声的衰减，所以对于同样的漏水情况在埋层
16、浅的地区较易听清漏水声，而埋层深时，则相对较困难，并且声音听起来更低沉，即低频成分较多，这是我们要掌握的第二点。第三，管道埋设于不同类型的土层中，土层较密实，弹性较好的情况，声振动传播损失较小；土层松软或过于坚硬则难以激发振动。从地面上方测听前者较易，后者困难。地表上如有草皮、淤泥都是不利于检测振动的因素。另外由于塑料管漏水时的振动较弱，所以测听塑料管的漏水也要比金属管困难（见示意图） 。第四，口径较小的金属管，易振动，且沿管道传播的损失较小，因而漏水声沿小口径金属管道的传播是很远的，一般可达几十米甚至几百米，我们可以利用这一点，初步了解在几十米范围内是否存在漏水。另外，不同材质的管材沿管道传
17、播的衰减也是不同的，金属材料的管道要比非金声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -属管道传播的远（见示意图） 。第五，检漏时除根据声音大小判别漏点位置外，还应分辨音质，主要就是频率组成。以通俗的话来说，高频成分较多的声音感觉到清脆，低频成分较多的声音感觉到低沉；在管道上漏水声传播越远，高频成分损失就越多，听起来越低沉，而靠近漏点的位置，声音就比较清脆，所以有经验的检测者会根据频率的变化可大致估计漏点距离的远近。第六，要掌握漏水声的连续性。漏水一旦发生如尚未经修堵或因久淤堵塞，则在相当长的时间内一直在漏，它不同于自来水龙头或某种定时、定量放水的装置，根据管道漏水的这种连续
18、性特点，在夜晚测听时（因为这时不会有多少用户交叉用水）很易区别开是漏水还是放水。第七，要掌握漏水声连续性和稳定性，管内压力大时，漏水的声响也大，反之亦然。 第八，要掌握漏水引起的振动，随位置的变化，检测定点的关键在于“比较” ，只在一点测听是没有多大意义的，只有比较不同点的相对值才有意义。第九，应特别注意管道因转弯，三通、马鞍、接头凸起等因素引发的振动，因管道中正常过水或漏水而引发管道上某些点共振等现象，这个共振所发出的声响有时会比实际漏水点的声响更强，这需要事先知道管道的主题:实际情况、实测技术和经验的积累，如果处理不当，往往会错判漏点。第四章 声振法检测的基本工具和仪器前面介绍了各种检漏方
19、法，为什么突出声振法呢？本着实事求是的原则，直至目前，以听音法为基础的声振法是行之有效并被广泛使用的方法，它不影响供水过程，检测人员和仪器费用较低和便于推广。至于其它方法，应该在实践中取之所长，在可能的条件下综合运用,下面介绍几种声振法检测的常用基本工具和仪器。1. 机械听漏棒：是一种原始听音工具，用坚实木料或某种金属做成棒体，并在顶端加谐振腔及振动膜片，棒体前端接触接触管道暴露点，如阀门、消火栓、裸露的管道部位等，使用声振法测漏技术讲义-扬州华春静电工程有限公司 www.hc- -时耳贴振动腔的开孔仔细辨别有关声响，它的优点是音质单纯、无杂音、易分辨且声音强度变化明显、无附加的电气噪声，缺点
20、是灵敏度低、低频损失较多、劳动强度大、需要经验，对于深埋水管的地面巡测则显得难负重任。作为一种辅助性工具尤其是已用其它方法定位的校验，有良好效果。在直接听音法中亦有良好作用（机械听漏棒见下图所示） 。2. 电子放大式测漏仪:是目前普遍推广的产品，国内外这类产品其基本原理和主要结构均大体相同。其基本构成为传感器、放大器、滤波电路、显示器、供电电源和耳机五个部分，变化最多的是显示部分和附加功能，从原来的模拟信号处理发展到现在的数字信号处理，采用数字信号处理技术的检漏仪，其抗环境干扰能力显著增强，能够实现数字频率分析、数字滤波、最新的智能数字式检漏仪具备了处理动态实时信号和有效信号（也叫最小值信号）的功能，能连续监控并辨别漏水与短时用水的情况。电子放大式测漏仪使用方法的特点： 调节滤波器，将仪器设置到合适的滤波范围； 调节仪器增益和音量，使耳机听觉舒适； 在管道正上方按S型路径沿管道进行探测，注意仔细分辨漏水噪声异常； 发现异常区域应多次反复测量，并对声音的频率和强度变化进行比较，直到确认异常位置。 也受环境噪声影响，一般在夜间工作。现在最新的智能数字式漏水检测仪信号处理技术和功能： 数字化滤波技术。 数字噪声强度记录。 前后多次检测的有效值（或最小值）比较记录。 连续监测记录。（扬州华春公司的智能数字式漏水检测仪见下图） 。
