一种可控恒压低强度瞬变流激励装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可控恒压低强度瞬变流激励装置和方法，包括：带有手动加压活塞的加压腔，加压腔与储能腔连通，储能腔通过向检测腔开启的单向阀与检测腔连通，单向阀通过弹簧调节机构调节单向阀的开启力；储能腔设有与进水阀连通的进水口，检测腔设有通过出水阀与被测管道连通的出水口。本发明专利技术通过使用弹簧调节机构实现了简单方便地对激励装置压力进行调节。在进行管道泄漏检测时，不需要任何电力或者其他动力源配合，利用人工即能够在被测管道中激发瞬变流，这极大地方便了管道泄漏检测这类经常在野外难于找到能源支撑的工作。瞬变流的压力可以控制在很低的程度，避免了压力过大对管道造成破坏。

A Controllable Constant Pressure and Low Intensity Transient Flow Excitation Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种可控恒压低强度瞬变流激励装置和方法
本专利技术涉及一种可控恒压低强度瞬变流激励装置和方法，是一种管道系统的健康诊断装置和方法，是一种管道系统漏损检测、评估和泄漏点定位的装置和方法。
技术介绍
控制管道漏损的首要问题是泄漏点的定位。区别于传统的人工在线巡查、声学方法、振动监测或光纤、红外传感、负压波法等技术，瞬变流检测法是一种主动式技术手段。人为地在管道内制造扰动，使系统产生瞬变流，根据典型位置压力信号的畸变和衰减特性辨识泄漏点位置。瞬变条件下，即使微小的泄漏也会使管道的水压波形产生明显差别，因此，瞬变流检测法的准确性和可靠性较高。Covas等利用管道末端阀门制造正弦扰动信号，根据驻波原理和系统对扰动的频域响应进行泄漏检测。Taghvaei等利用管道进口信号发生器控制的电磁阀制造频率为0.5Hz的方波信号，通过倒频谱变换分析实测的瞬态压力数据来辨识管道泄漏孔信息。国外Colombo等、Ferrante等、Lee等学者和国内郭新蕾等、段焕丰等、张巧玲等学者在研究中所使用的瞬变流激发方法也同样是，迅速关闭或开启管道首端、中间或末端的阀门以产生流量脉冲。上述方法在实验室内实现起来相对简单，但应用于实际管道可能面临以下问题。从管理层面讲，市政供水很难为了进行泄漏检测而对管道中的阀门进行快开、快关或周期性调节，这种操作的社会影响大。从技术角度讲，阀门小开度全关或全开产生的流量脉冲不易控制，且阀门小开度时的流量系数随开度变化很大，阀门开度与流量系数之间的关系难以率定。从安全角度讲，在阀门开度与流量系数关系不明了的情况下，阀门快开、快关或周期性操作所产生的水锤压力不可控，易产生爆管。因此，如何在管道系统中制造一种低强度的、可以控制的瞬变流，用于管道系统的泄漏检测，成为了工程实践需要解决的一个问题。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种可控恒压低强度瞬变流激励装置和方法。所述的装置不需要其他供电或加压设备，可用于管道输水工程、输配水管网、城市排水管网中泄漏点的快速准确定位。本专利技术的目的是这样实现的：一种可控恒压低强度瞬变流激励装置，包括：带有手动加压活塞的加压腔，所述的加压腔与储能腔连通，所述的储能腔通过向检测腔开启的单向阀与检测腔连通，所述的单向阀通过弹簧调节机构调节单向阀的开启力；所述的储能腔设有与进水阀连通的进水口，所述的检测腔设有通过出水阀与被测管道连通的出水口。进一步的，所述的手动加压活塞的手动加压端设有加压手柄或加压杠杆。进一步的，所述的加压腔通过管道与储能腔连通或敞口连通。进一步的，所述的储能腔和检测腔分别设有带阻塞件的排气孔。进一步的，所述的阻塞件是螺栓或排气阀。进一步的，所述的弹簧调节机构包括：引导单向阀的阀杆运动的导向件，所述的阀杆与调节阀门开启力的弹簧连接，所述的弹簧与调节弹簧弹力的调节件连接。进一步的，所述的导向件是杆状的导向轴，所述的阀杆尾部为能够在导向轴上滑动的圆筒，所述的弹簧为压簧，所述的调节件是调节盘，所述的压簧套在导向轴上，所述的压簧的一端压在圆筒的尾部，所述的调节盘压在压簧的另一端，所述的调节盘与导向轴螺纹连接。进一步的，所述的导向轴固定在顶板上，所述的顶板通过支架与检测腔固定连接。进一步的，所述的支架上设置有显示弹簧压缩量的标尺。一种使用上述装置的可控恒压低强度瞬变流激励方法，所述方法的步骤如下：步骤1，连接管道：将进水口连接在水源上，并将出水口连接在被测管道上；步骤2，检测腔注水：打开出水阀将被测管道中的水从出水口注入检测腔，使检测腔中的水压达到被测管道中的水压，同时将检测腔中的空气排出；步骤3，储能腔和加压腔注水：将加压腔的手动加压活塞移动至加压腔腔体最下侧，打开进水阀，使水源的水从进水口注入储能腔和加压腔，并使储能腔和加压腔中的水压尽可能达到检测腔的压力，同时将储能腔和加压腔中的空气排出，关闭进水阀；步骤4，调整开启力：通过旋转调节盘对压簧施加压力，使压簧压缩，并通过标尺读取压簧的压缩量，以获取适应管道检测要求的单向阀开启力：压簧从自由状态压缩到管道检测要求的压缩量Δx为：式中：p0为检测设定压力，p0=ρgH0；ρ为水的密度；g为重力加速度；H0为激励装置设定水头；A1为单向阀阀瓣下侧面积；M为圆筒、阀杆和阀瓣一体件的质量；k为弹簧弹性系数；步骤5，实施管道泄漏检测：根据管道泄漏检测要求对手动加压活塞施加压力，当且仅当手动加压活塞所施加的力使加压腔和储能腔中的水压达到检测设定压力p0时单向阀开启；储能腔中水压所产生的能量传导至被测管道，使被测管道压力产生瞬态变化；通过在输水管道上与瞬变流激励装置连接处设置压力传感器，监测瞬变流压力波并对其进行分析，获取泄漏点的位置。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术通过使用弹簧调节机构实现了简单方便地对激励装置压力进行调节。在进行管道泄漏检测时，不需要任何电力或者其他动力源配合，利用人工即能够在被测管道中激发瞬变流，这极大地方便了管道泄漏检测这类经常在野外难于找到能源支撑的工作。瞬变流的压力可以控制在很低的程度，这对于老旧管道的泄漏检测十分重要，避免了压力过大对管道造成破坏。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的实施例一所述装置的结构原理图；图2是本专利技术的实施例七、八、九所述装置的结构示意图；图3是本专利技术的实施例十所述方法的验证实例所使用的系统原理图；图4是瞬变流泄漏检测时域法原理图；图5是本专利技术的实施例十所述方法的验证实例的设计压力为30m的瞬变特性示意图；图6是本专利技术的实施例十所述方法的验证实例的设计压力为40m的瞬变特性示意图。具体实施方式实施例一：本实施例是一种可控恒压低强度瞬变流激励装置，如图1所示。本实施例包括：带有手动加压活塞1的加压腔2，所述的加压腔与储能腔3连通，所述的储能腔通过向检测腔5开启的单向阀4与检测腔连通，所述的单向阀通过弹簧调节机构6调节单向阀的开启力；所述的储能腔设有与进水阀7连通的进水口8，所述的检测腔设有通过出水阀9与被测管道10连通的出水口11。本实施例的要点在于，第一要点：手动产生压力，无需电力等其他任何辅助能源，减少了野外泄漏检测的许多麻烦。第二要点：利用弹簧力控制单向阀的开启力，具有良好的可控性。其可控性的优势在于可以根据检测需要调节激励装置压力的大小，避免了瞬变流压力过大，对被测管道正常输水产生影响甚至损坏管道，同时方便改变测试条件，为优化测试条件提供了良好的环境。第三要点，激励装置压力是恒定的。当且仅当压力达到设定值时，激励装置运行，其优势在于使产生瞬变流的边界条件恒定，即产生了比较稳定的检测条件。由于要有活塞在其中运动，加压腔的形状一般使用圆筒形，类似于一个液压缸。圆筒中的活塞的一侧是水，另一侧则与大气连通。活塞上设有加压杆，相当于液压缸的缸杆，加压时，对缸杆施加力，使活塞对水施加压力，形成加压。储能腔和检测腔形状可以是方形盒子，也可以是圆筒形，两者之间使用单向阀连通。储能腔和检测腔可以是焊接在一起的方形盒子，形成一体，两者之间的隔板上设置单向阀。储能腔和检测腔之间也可以使用短管连接，在短管上设置单向阀，但这样设计会产生一些水头损失，应当在计算中予以考虑。本实施例所述的单向阀是常闭型单向阀，即在常态时是关闭的，并利用弹簧维持常闭状态。单向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控恒压低强度瞬变流激励装置，其特征在于，包括：带有手动加压活塞的加压腔，所述的加压腔与储能腔连通，所述的储能腔通过向检测腔开启的单向阀与检测腔连通，所述的单向阀通过弹簧调节机构调节单向阀的开启力；所述的储能腔设有与进水阀连通的进水口，所述的检测腔设有通过出水阀与被测管道连通的出水口。

【技术特征摘要】
1.一种可控恒压低强度瞬变流激励装置，其特征在于，包括：带有手动加压活塞的加压腔，所述的加压腔与储能腔连通，所述的储能腔通过向检测腔开启的单向阀与检测腔连通，所述的单向阀通过弹簧调节机构调节单向阀的开启力；所述的储能腔设有与进水阀连通的进水口，所述的检测腔设有通过出水阀与被测管道连通的出水口。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的手动加压活塞的手动加压端设有加压手柄或加压杠杆。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的加压腔通过管道与储能腔连通或敞口连通。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的储能腔和检测腔分别设有带阻塞件的排气孔。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的阻塞件是螺栓或排气阀。6.根据权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述的弹簧调节机构包括：引导单向阀的阀杆运动的导向件，所述的阀杆与调节阀门开启力的弹簧连接，所述的弹簧与调节弹簧弹力的调节件连接。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的导向件是杆状的导向轴，所述的阀杆尾部为能够在导向轴上滑动的圆筒，所述的弹簧为压簧，所述的调节件是调节盘，所述的压簧套在导向轴上，所述的压簧的一端压在圆筒的尾部，所述的调节盘压在压簧的另一端，所述的调节盘与导向轴螺纹连接。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的导向轴固定在顶板上，所述的顶板通过支架与检测腔固定连接。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李甲振，郭新蕾，王涛，郭永鑫，付辉，马慧敏，路锦枝，邹德昊，胡志鹏，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11