摘要：介紹了熱力管道漏點檢測系統(tǒng)(LDS)的泄漏檢測原理、系統(tǒng)組成，對熱力管道漏點檢測系統(tǒng)功能、設(shè)計、安裝、特點進行了探討。

關(guān)鍵詞：熱力管道；漏點檢測系統(tǒng)；漏點定位；泄漏

ZHANG Fa-qi，Harald Kumpfert

Abstract：The detection principle and composition of leak detection system(LDS)for heating pipeline are introduced. The functions，design，installation and characteristies of LDS are discussed.

Key words：heating pipeline；leak detection system(LDS)；leak locating；leakage

???在20世紀50年代，國外一些供熱技術(shù)發(fā)達國家，如瑞典、芬蘭、丹麥、德國等，已經(jīng)采用直埋敷設(shè)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管溝敷設(shè)方式，他們擁有從直埋供熱管道設(shè)計、生產(chǎn)制造、施工驗收、監(jiān)測、運行等一系列完整成熟的技術(shù)標準和措施。直埋敷設(shè)方式具有節(jié)約能源、造價低、占地少、施工方便等優(yōu)點，近年來在我國也得到迅速發(fā)展。為了保證熱網(wǎng)安全可靠運行，隨時掌握熱網(wǎng)的運行情況，就需要在熱網(wǎng)中設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng)。對于直埋熱網(wǎng)，一些國家已經(jīng)推廣使用熱網(wǎng)泄漏監(jiān)測系統(tǒng)^[1～3]。供熱管道的泄漏易導致大量的水和熱能的損失，降低供熱系統(tǒng)的輸送效率。供熱管道泄漏的主要原因有管道疲勞破壞、管段之間焊接質(zhì)量不高、管道內(nèi)部壓力超過其承受范圍、保溫層進水導致鋼管腐蝕破壞等。采用熱力管道漏點檢測系統(tǒng)(Leakage Detection System，LDS)，可及時準確地發(fā)現(xiàn)供熱管道保溫層內(nèi)部的泄漏及保溫層損壞導致的地下水滲入，從而采取恰當?shù)难a救措施。本文對熱力管道漏點檢測系統(tǒng)的技術(shù)方案進行介紹。

????目前廣泛應(yīng)用的漏點檢測技術(shù)是通過管道保溫層中的傳感器導線對泄漏情況及漏點位置進行檢測。過去的檢測技術(shù)采用銅線作為傳感器導線，通過檢測脈沖響應(yīng)判斷泄漏并定位漏點。而新的檢測技術(shù)采用鎳鉻線作為傳感器導線，可以判斷泄漏強度，并精確確定漏點位置。泄漏的液體會改變檢測系統(tǒng)的阻抗，根據(jù)這一原理，檢測傳感器導線間的電阻和傳感器導線與管道之間的阻抗(通常管道是接地的)可以獲得供熱管道泄漏信息。

????阻抗可連續(xù)測量(由電力網(wǎng)供電)、間歇測量(由電池供電)，將測量值與歷史數(shù)據(jù)和設(shè)定值進行比較，以判斷管道是否泄漏。設(shè)定值可以遠程設(shè)置和現(xiàn)場設(shè)置，設(shè)定值取決于管道長度和測量頻率，測量值和報警信號將傳送到中央計算機系統(tǒng)(CCS)。如果發(fā)生報警，漏點檢測系統(tǒng)將自動顯示泄漏位置，用泄漏位置占傳感器導線長度的比例表示漏點的準確位置，測量精度不低于0.5%，最高為0.2%。

????漏點檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)可總結(jié)為2層、3部分。2層為：上位監(jiān)控管理層、現(xiàn)場檢測層；3部分為：中央計算機系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場測量站。漏點檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)見圖1。

中央計算機系統(tǒng)由服務(wù)器、操作員站、工程師站、打印機等組成，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機與Ethernet工業(yè)標準以太網(wǎng)連接構(gòu)成一個LAN局域網(wǎng)。局域網(wǎng)通過路由器和通信線纜接入公共通信網(wǎng)(Internet)，實現(xiàn)中央計算機系統(tǒng)與現(xiàn)場測量站間的數(shù)據(jù)通信。各現(xiàn)場測量站均有固定的IP地址，整個漏點檢測系統(tǒng)形成一個獨立的虛擬專用通信網(wǎng)絡(luò)，確保信息傳輸?shù)陌踩浴，F(xiàn)場測量站通過公共通信網(wǎng)與中央計算機系統(tǒng)實現(xiàn)實時通信、數(shù)據(jù)傳輸。中央計算機系統(tǒng)具有采集過程數(shù)據(jù)、提供操作指導、進行數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)診斷、系統(tǒng)報警、打印報告和趨勢顯示等功能。

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???①?硬件組成及功能

???服務(wù)器：采用工業(yè)用計算機，主要負責接收來自現(xiàn)場測量站的數(shù)據(jù)信息，向現(xiàn)場測量站發(fā)送指令，監(jiān)控上位監(jiān)控管理層內(nèi)部、外部客戶的訪問，使局域網(wǎng)內(nèi)所有計算機或遠程連接到公共通信網(wǎng)的計算機能夠登錄中央計算機系統(tǒng)，使管理者在任何地方都可了解漏點檢測系統(tǒng)的運行情況。

????操作員站：采用工業(yè)用計算機，主要功能是使操作人員了解現(xiàn)場測量站的工作情況，操作員站可對現(xiàn)場測量站進行參數(shù)設(shè)置，是實現(xiàn)人機交互的主要窗口。

????工程師站：主要功能是實現(xiàn)對漏點檢測系統(tǒng)軟件的管理和維護、系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)診斷、參數(shù)修改等。工程師站也可作為操作員站，通過密碼進入操作員站。

????網(wǎng)絡(luò)交換機：連接各個現(xiàn)場測量站，建立局域網(wǎng)，構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)。

????路由器：建立通信路由，專線接入公共通信網(wǎng)，實現(xiàn)外網(wǎng)通信。

??? UPS電源：不間斷電源，為整個漏點檢測系統(tǒng)提供平穩(wěn)的電源。

??? ②?軟件組成及功能

????漏點檢測系統(tǒng)軟件包括管理軟件、通信軟件等。具體功能為：采集來自現(xiàn)場測量站的數(shù)據(jù)和報警信號；數(shù)據(jù)儲存、處理、傳輸；顯示所有報警數(shù)據(jù)、報警位置和時間；完成漏點檢測系統(tǒng)的時間同步；測量數(shù)據(jù)分析和生成趨勢曲線；測量回路中斷位置；檢測漏點位置，確定泄漏程度；檢測接地導線是否中斷；判定通信模塊(FCU)、漏點檢測模塊(LDM)故障、電源電壓低、現(xiàn)場測量站電源故障；計算傳感器導線回路長度和傳感器導線回路電阻；檢測各現(xiàn)場測量站的通信狀態(tài)。

??? ①?組成

????現(xiàn)場測量站主要由通信模塊、漏點檢測模塊組成，通信模塊的接口設(shè)置見圖2。它具有靈活的通信接口，可直接與漏點檢測模塊通信；分析檢測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)儲存在SD卡上；電源管理功能，為其他漏點檢測模塊供電；建立中央計算機系統(tǒng)與各現(xiàn)場測量站間的數(shù)據(jù)通信。

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????現(xiàn)場測量站通信模塊、漏點檢測模塊的組裝形式見圖3，所有模塊均安裝在軌道底板上，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。漏點檢測模塊的作用是：測量管道與傳感器導線之間的阻抗；通過傳感器導線與其他漏點檢測模塊通信(采用管段兩端測量時)；支持不同管段通信模塊間的數(shù)據(jù)傳輸；當有泄漏發(fā)生時，發(fā)出報警信號。

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???②?功能

???通過監(jiān)測傳感器導線與鋼管間的阻抗及傳感器導線之間的電阻，進行泄漏監(jiān)測和漏點定位；監(jiān)測傳感器導線回路電阻；電池電源監(jiān)測(采用電池供電方式時)；實現(xiàn)與中央計算機系統(tǒng)間的通信；實現(xiàn)各現(xiàn)場測量站間的通信；與其他設(shè)備的通信，如可編程控制器、計量儀表及水位預警探測器等；實現(xiàn)與手提電腦及其他便攜設(shè)備連接，便于現(xiàn)場操作；可通過公共通信網(wǎng)(Internet)與遠程計算機通信；可通過電池供電或集成交流電源供電。

???①?組成

通信網(wǎng)絡(luò)完成現(xiàn)場測量站與中央計算機系統(tǒng)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸包括從現(xiàn)場測量站到中央計算機系統(tǒng)，從中央計算機系統(tǒng)到現(xiàn)場測量站，從現(xiàn)場測量站到現(xiàn)場測量站(利用傳感器導線實現(xiàn)現(xiàn)場測量站間的通信)。通信網(wǎng)絡(luò)見圖4。

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???②?數(shù)據(jù)傳輸

???數(shù)據(jù)傳輸是按照事故(報警)發(fā)生的時間表或先后順序進行。在圖4中，1號現(xiàn)場測量站與中央計算機系統(tǒng)建立通信，在通信期間，中央計算機系統(tǒng)檢查所有傳輸數(shù)據(jù)是否無誤。1號現(xiàn)場測量站把所有分析數(shù)據(jù)以文本格式傳送并寫入中央計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。2號現(xiàn)場測量站的分析數(shù)據(jù)先傳輸給1號現(xiàn)場測量站，再由1號現(xiàn)場測量站傳送至中央計算機系統(tǒng)，即2號現(xiàn)場測量站不直接經(jīng)公共通信網(wǎng)與中央計算機系統(tǒng)進行通信。

????在間歇測量方式下，現(xiàn)場測量站僅按事故(報警)發(fā)生的時間表與中央計算機系統(tǒng)通信，剩余時間處于熱備或休眠狀態(tài)，以節(jié)省能源。在通信期間，操作員可以遠程設(shè)置參數(shù)，參數(shù)設(shè)置有：漏點檢測系統(tǒng)的循環(huán)周期；系統(tǒng)時鐘(可自動同步)；絕緣阻抗臨界值。通信模塊在測量周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各現(xiàn)場測量站間的通信。

???③?通信方式

???漏點檢測系統(tǒng)可采用多種通信方式：無線通信方式(如GPRS、VPN等)；基于以太網(wǎng)(TCP/IP)的通信方式；基于RS485的通信方式。

????使用鎳鉻合金線作為傳感器導線，分為感測導線、反饋導線，兩根導線總稱為傳感器導線。供熱管道制造過程中，在每段管道中安裝兩根導線，傳感器導線布置形式見圖5。

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