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一、长距离大口径PCCP输水管道断丝安全监测系统介绍:
PCCP管道是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝,喷以水泥砂浆保护层,采用钢制承插口,同钢筒焊在一起,承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头,是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构,具有钢材和混凝土各自的特性。
PCCP的强度取决于缠绕在管芯上的高强钢丝,钢丝在管芯上产生均匀的压预应力,如果钢丝发生断裂,所在部位管道强度下降。如果同一部位出现更多断丝,管道强度显著降低,最终导致爆管。因此,我们需要对PCCP断丝进行监测。
二、长距离大口径PCCP输水管道断丝安全监测系统组成
主要包括数据采集系统、光缆、以及监测软件等组成。
数据采集系统利用光纤中的高相干瑞利散射光干涉现象对振动特征敏感的特点,实现振动检测。光缆布置在管道侧面作为振动传感器,泄漏使该处管道发生振动波,作用于该点光缆并调制光信号,光信号再通过光缆传输至信号解调处理机还原振动信号,经模式识别等算法判断泄漏点特征,通过光脉冲定位泄漏点位置。
光缆:包含分布式光纤传感器,既是接收断丝信号的传感器,又是将信号传输到数据采集系统的通道。采用光纤传感器的优点是管理成本低,精度及可靠性高。全光纤传感器铺设在管道内壁或者外壁,光纤传感器没有机电元件,寿命长、性能稳定。
监测软件:
a)监测断丝的发展并及时预警
采用断丝监测系统连续监测断丝,可以及时掌握断丝数量。使用有限元可计算得到管道失效的临界断丝数量,当某管节断丝数量接近临界值时,系统报警。安装PCCP断丝监测系统,还可以了解断丝速率,当某节管道的断丝越来越频繁,发展到每天都有断丝或者一天内有数根断丝,这是管道濒临爆管的征兆,系统也会报警。
b)了解运行操作对管线的影响
管线切换泵,非正常开启或者关闭水泵造成压力波动,都会在管线中产生压力瞬变,造成断丝数量增加。对于安装了断丝监测系统的工程,如果某特定时段断丝数量显著增加,可以查找是否有异常操作,据此查找并消除运行方面的问题。
c)及时发现管线附近的第三方施工。
大型输水及调水工程管线长,工程沿线的保护范围不足或者未划出保护范围,第三方施工有时会破坏管道。PCCP断丝监测系统的分布式光纤由于灵敏度较高,能够监测到管线附近的第三方施工,特别是工程钻机及挖掘机的施工。