基于分布式振动光纤和压力传感技术的管道爆管预警方法

国内某调水工程的玻璃钢夹砂管(RPMP)出现多次爆管,为此开展了压力输水管道渗漏连续监测技术与爆管预警系统的研究。研究表明:采用基于-OTDR原理的分布式振动光纤监测系统和准分布式光纤光栅压力传感系统能够对埋地压力管道进行泄漏连续监测和泄漏点的定位,起到爆管预警作用。所得成果为压力管道爆管预警的研究提供参考。     

埋地压力输水管道的分布式光纤连续监测原型试验

以深圳某水源工程大型埋地压力输水管道为例,应用基于Φ-OTDR光纤干涉原理的振动监测方法,对管道进行原型观测试验。通过运用放空阀模拟爆管泄漏事件,并结合敲击试验,检验分布式光纤的监测效果。试验结果表明,分布式光纤用于埋地压力输水管道泄漏连续监测是可行的。     

压力短泄水道泄流能力的缩尺效应

本文用8个体型的实际工程压力短泄水道的模型试验资料,研究了压力短池水道泄流能力的缩尺效应。研究表明,按佛汝德相似准则设计的水流模型,由试验获得的泄流能力存在因水流粘性引起的缩尺效应,流量系数是泄水道体型及雷诺数的函数。当模型雷诺数(Re)_m≥10~6,流量系数才与雷诺数无关。据此,文中提出了选择压力短泄水道模型长度比尺的限制条件及修正泄流能力缩尺效应的方法。     

基于分布式光纤传感器的管道泄漏监测试验研究

介绍分布式光纤泄漏监测技术原理的基础上,通过模型试验对方法的可行性进行了研究.分析试验结果发现:当泄漏液体与介质温度相差3℃及以上时,分布式光纤测温技术可有效探测管道泄漏及其发生位置;而当泄漏液体与介质温度相差3℃以内时,可采用加热手段加热光纤使其与泄漏液体温度差达到3℃及以上,依然可以准确监测管道泄漏.研究结论对于利用分布式光纤测温技术探测管道泄漏的发生和定位具有积极意义.     

基于Si-DTS的砂性土渗流量监测试验研究

为了改善分布式光纤在监测砂性土渗流时存在的对周围土体温差较小、渗流量较小的地方无法监测,以及测量精度低等不足,提出了一种基于硅橡胶加热光缆的分布式温度光纤感测技术(Si-DTS)。首先分析了该监测方法的基本原理;然后,设计了砂性土渗流模拟试验装置,并对砂性土中不同渗流量下的渗流场进行了室内试验。通过试验确定了Si-DTS实测温度与渗流量之间存在的线性关系,证明了采用硅橡胶加热光缆能够有效地提高DTS监测的敏感性,可实现结构渗流量的分布式监测。后续又设计了模拟渗流装置以及监测方案,对砂性土中不同渗流量进行了模拟试验研究,得到了温度介值与渗流量之间的相关性。最终,提出了砂性土中渗流量定量监测的方法。     

我国闸坝类泄流结构脉动压力谱密度特征研究综述

随着高水头、大流量泄流结构的兴建,高速泄洪水流产生的脉动荷载对泄流结构的安全影响巨大,特别是高速泄流诱发泄流结构振动问题尤为突出。在前人研究的基础上对我国闸坝等泄流结构上的脉动荷载谱密度特征进行了分析总结,总体上,脉动压力荷载的谱密度基本类型主要分为4种,其与水流的流态和泄流结构型式存在对应关系,闸坝泄流结构的脉动压力谱密度均属于4种基本类型中的一种或某几种的组合。从分析总结作用于导墙、闸门、闸墩上的脉动压力谱密度来看,其均属于窄带噪声谱。文章可供类似泄洪建筑物脉动压力研究参考。     

基于非恒定摩阻的管道泄漏数值模拟

输水管道的泄漏事故时有发生,而传统恒定摩阻模型无法精细描述泄漏时瞬变水击压力波的畸变和衰减过程,对管道泄漏检测非常不利。基于此,该文建立了考虑非恒定摩阻的管道瞬变流模型,对比了有无泄漏时非恒定摩阻对瞬变流动规律的影响,并对不同泄漏量和不同泄漏位置时管道泄漏的流量、压力参数变化进行了研究,为瞬变泄漏检测提供了理论指导和支持。模拟结果表明,非恒定摩阻不仅会加快水击压力波的衰减,也会引起相位的改变;泄漏点的存在会引起压力信号产生畸变,且畸变程度随泄漏流量和泄漏位置的变化有所不同。     

江西省农村水电生态流量监测与修复探讨

本文从生态流量核定方法、泄放原则、泄流设施类型等方面,开展生态流量核定与泄放的技术分析,结合监测断面、运行环境、测流方法、生态修复措施等,开展生态流量监测与修复典型措施的技术要点、适用条件与局限性分析。为我省农村小水电绿色转型发展提供参考。     

分布式光纤堤坝形变监测试验研究

采用DiTeSt分布式光纤测量系统开展了堤坝形变监测试验研究,通过监测渗流和加载作用对模型堤坝形变的影响,验证了采用分布式光缆作为形变传感器监测堤坝形变的可行性:采用基于Brillouin光时域反射的分布式光纤传感技术监测堤坝形变是可行的,光纤的受力变形基本能够反映坝体的形变。     

全方位支撑北京市南水北调工程安全运行与管理——北京市水科学技术研究院

正北京市水科学技术研究院(以下简称"市水科学院")持续开展北京市南水北调工程安全监测业务,研究破解各类管涵安全监测预警技术,开展PCCP断丝电磁检测和光纤监测、PCCP阴极保护试验研究,推广应用水下机器人管涵检测、分布式光纤变形监测、雷达遥感沉降监测等新技术应用,开展管涵渗漏修补新材料及工艺试验,全方位支撑南水北调工程安全运行与管理。     

基于SVM的机场供水管网泄漏辨识定位系统研究

针对供水管网泄漏辨识定位系统,研究了以管网压力、流量参数形成的时间序列数据为基础,应用支持向量机方法建立漏损辨识模型,采用粒子群算法对支持向量机中的c、g参数进行优化,最终通过压力梯度法实现漏点的准确定位。结果表明:所建立模型对管网漏损辨识定位的准确率较高,满足供水管网漏损监测的要求。     

直埋式蜗壳结构动力响应特性真机测试分析研究

水电站直埋式蜗壳的钢衬和外围混凝土完全联合承载,蜗壳内部的静动态内水压力很大的比例可以外传至外围混凝土结构,从而引起蜗壳结构较大的振动反应。采用数学统计和Welch法的功率谱估计分析方法,针对机组升负荷运行时蜗壳振动测试信号进行分析处理。结果表明,在升负荷运行时,尾水管脉动压力为主要水力振源;蜗壳内部脉动压力、蜗壳外围加速度与尾水管脉动压力变化趋势基本相同;同时揭示了直埋式蜗壳脉动压力振动能量的衰减、传递规律。可为直埋式蜗壳的机组与厂房的振动评估及动力反馈分析提供可靠的依据。     

埋地压力输水管道渗漏噪声监测试验

为研究渗漏引起压力输水管线振动的在线监测方法及其应用,利用大型水压试验机进行了模型试验。试验时,用水压试验机模拟管道水压环境,并通过开启管道中部的射流孔以模拟渗漏,然后测量和分析管道振动情况。试验使用了3组检波器,分别固定于管道外壁、内壁和悬浮于水中,共测试了4种压力和4种不同直径管道渗漏程度。试验数据显示,无论是悬浮式还是固定式检波器,都能有效地监测到渗漏引起的管道振动,管道振动强度与管内压力以及射流孔大小呈正比关系。     

原型观测在十三陵蓄能电厂2~#水道系统安全检查中的应用

通过对压力钢管运行期原型观测及分析,掌握了2#水道系统压力钢管关键部位的安全状况,为2#水道系统首次检查提供了严谨的决策依据。2#水道系统放充水期间的实时监测成果,不仅真实地反映了压力钢管的受力变化情况,而且检验了原型观测设施和仪器的可靠度,通过实践证明多数仪器都能灵敏的反映压力管道的实际运行情况。     

管道系统漏损控制技术进展

为了提高供水效率和运行管理水平,针对国内外关于供水管道系统漏损控制方面的现状,从管网故障监测技术及设备、泄漏定位模型方法、信号辨识与算法寻优、健康维护和智能管理等视角梳理了管道系统泄漏监测与漏损控制技术的进展及存在的主要问题,分析了各检测方法用于管网泄漏问题的适用性。在此基础上,从实用角度提出了管网漏损控制值得解决的关键问题和方向如下:(1)针对漏损的监测和预警,应研究面向漏损监控的管网网络组建优化布置及快速预警技术;(2)针对小泄漏的定位模型,应研究管网漏损区域辨识与基于水力反问题分析的主动检测理论和方法;(3)针对检测设备研制,应重点研发基于探地雷达、光纤传感和内窥机器人等新技术的关键设备;(4)针对管网健康维护和智能管理,应研究复杂管网独立计量区域划分方法及管网健康评价和优化维护技术。     

光纤光栅传感技术在洞室围岩变形监测中的应用

光纤光栅传感器利用波长调制传递信号,具有测量精度高、抗干扰强、传输距离远、可连续测量等特点,在桥梁结构健康监测、火灾报警等领域已得到广泛应用,但在洞室围岩变形(应变)监测中应用较少。通过对光纤光栅传感器和多点变位计在围岩变形(应变)监测中的应用对比,发现光纤光栅传感器易受施工爆破振动影响,且随着运行时间的增长,有效测点数逐渐减少。为此针对性地提出了有效测点判别和异常测值内插处理的新方法,经处理,光纤光栅传感器能较好地反映洞室围岩变形(应变)变化规律,且与多点变位计测值在空间分布和时间序列上一致性较好,为洞室围岩变形(应变)监测提供了新方法。     

基于慢变流理论的管网泄漏检测模型的建立

提出一种基于慢变流理论的给水管网泄漏诊断与定位模型,即首先对管网施加随时间缓慢变化的压力激励,如果管网中存在泄漏,随着压力的不同泄漏程度也不一样,进而影响到管网中其他节点压力和管段流量等参数的变化;依据系统辨识反问题分析方法,实时监测管网监测点处的状态参数,运用贝叶斯算法对模型的预测参数——泄漏位置和泄漏量的概率值大小进行寻优,寻找模型计算值与测量值之间吻合程度最好的预测参数,得到最可能的泄漏位置与泄漏量。通过对算例管网的计算结果表明,采用该模型能够对漏失点和漏失量进行满足概率要求的准确诊断。     

Efficient design and operation of a data acquisition system for pressurized pipeline systems.

The unsteady flow analysis of pipeline systems provides useful guidelines for implementing data acquisition components such as data filtering ranges, sensor locations and sampling frequencies. A theoretical integration among hydraulics, free vibration analysis and signal processing is proposed for a comprehensive approach aiming at enhanced design and operation of data acquisition system. Transient analysis is performed to extract flow variation by a valve modulation in a pipeline system. Frequency transformation analysis is developed to convert pressure variations between time domain and frequency domain. Free vibration analysis provides spatial distribution of impedance characteristics and pressure variation for determining optimum sensor location. A real-time filter can be designed to secure valid signals of any particular unsteady event. Hypothetical and experimental applications show that the proposed method has potentials of the leakage detection of a pipeline system as well as an efficient design of data acquisition system.