Urządzenia do wyszukiwania wycieków w sieci wodociągowej (2). Sondowanie rury


Reklama

Viega

Prenumerata Magazynu Instalatora

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa zobacz pdfazobacz pdfa

W skład zestawu do wykrywania wycieków wody wchodzą takie urządzenia jak:

* Laska nasłuchowa – to najprostszy przyrząd/urządzenie do poszukiwania wycieków. Jest pomocna w tradycyjnej metodzie wyszukiwania nieszczelności sieci. Wyjątkowo proste urządzenie i niemal zawsze niezawodne. Posługiwanie się nim wymaga jednak dużego doświadczenie i lat praktyki. Działa we wszystkich warunkach, jednak selekcja dźwięków pochodzących z nieszczelności w niektórych warunkach jest utrudniona lub niemożliwa.

Lokalizator podziemnych instalacji wykrywa sygnały indukujące się w większości znajdujących się w gruncie rurach i przewodach. Ciekłokrystaliczny wyświetlacz pokazuje natężenie sygnału, przedstawiane w postaci wykresu słupkowego o dużej wierności odwzorowania. Dzięki temu precyzyjne lokalizowanie rur i przewodów może być łatwo realizowane.

* Sonda Minitran – jest nadajnikiem w hermetycznej obudowie umożliwiającym przemieszczanie się w trasowanej rurze. Dzięki zastosowaniu generatora sygnałowego można określić głębokość trasowanego przewodu. Zastosowanie sondy Minitran pozwala na wytrasowanie przewodów z PVC i PE. Najnowsze rozwiązania nadajników mogą być wpuszczane do przewodu sieci wodociągowej pod ciśnieniem poprzez specjalnie skonstruowane zatyczki hydrantowe.

* Stetofon – Geofon – elektroniczne urządzenia nasłuchowe, stanowiące alternatywę dla laski nasłuchowej. Dźwięk docierający do mikrofonu jest odpowiednio wzmacniany i filtrowany w ten sposób, aby uwydatnić szumy pochodzące z nieszczelności. Jest proste w obsłudze, a stosowanie odpowiednich przedziałów częstotliwości efektywnie przyczynia się do ustalenia miejsca wycieku. Geofon wyposażony dodatkowo w sondę gruntową jest doskonałym narzędziem do zlokalizowania pęknięć rurociągów w gruntach spoistych, np. glinach.

Stetofon jest jedynym urządzeniem, dzięki któremu można dokładnie potwierdzić lokalizację nieszczelności bez wykonywania wykopu. Dla prawidłowej oceny szczelności sieci wodociągowej niezbędna jest okresowa kontrola geofonem lub stetofonem zasuw, hydrantów i przyłączy w celu wskazania odcinków sieci wodociągowej, na których pojawią się wycieki.

* Logger nasłuchowy jest to inteligentne urządzenie nasłuchowe połączone z rejestratorem.

Badanie natężenia szumów za pomocą loggerów daje możliwość wstępnej lokalizacji miejsca wycieku. Loggery są to urządzenia mierzące wartości natężenia szumów, najczęściej nocnych, występujących w sieci wodociągowej. Dźwięk zbierany jest przez mikrofon stacjonarny, rzadziej przez hydrofon, wzmacniany i zapamiętywany. Zebrane pomiary przesyłane są do komputera i poddawane są analizie matematycznej. Loggery są to małe urządzenia, stąd zainstalowanie ich na hydrancie podziemnym umożliwiają skrzynki hydrantowe. Oczywiście im więcej loggerów, czyli punktów pomiarowych w sieci, tym lepiej. Zasada poszukiwań bazuje na tym, że przeciek przy stałym ciśnieniu (w godzinach nocnych) daje stałe natężenie szmeru. Pozostałe hałasy mają przypadkowy rozkład natężenia. Godziny nocne to także czas, gdy szumy pochodzące z ruchu ulicznego są minimalne. Jeżeli przeciek znajduje się blisko czujnika – loggera, to wartości natężenia poszczególnych próbek szmeru są bliskie pewnemu stałemu, wąskiemu zakresowi wartości natężenia (natężenia szmeru przecieku). Im wyższa wartość natężenia szmeru przecieku, tym przeciek powinien znajdować się bliżej czujnika. Czas pomiarów wynosi przeciętnie 2 h w nocy z interwałem 1 s. Równoczesna analiza akustyczna zarejestrowanego szumu i jego częstotliwości umożliwia skuteczne i jednoznaczne zlokalizowanie wycieku. Jest to szczególnie ważne przy kontroli rurociągów z PE i PVC, które posiadają ograniczoną zdolność przenoszenia dźwięku. Analiza częstotliwości może być w tym przypadku jedyną alternatywą.

Loggery są instalowane w odpowiednich punktach sieci wodociągowej do rejestrowania zmian ciśnienia w czasie. Dzięki przestrzennej lokalizacji loggerów możliwa jest późniejsza analiza pracy sieci wodociągowej. W detekcji wycieków zasadniczą rolę odgrywają loggery rejestrujące przepływy z i do różnych obszarów sieci. Analiza otrzymanych wyników z dłuższego okresu pozwala wytypować obszar, w którym nastąpiła awaria sieci.

Wszystkie zarejestrowane przez odbiornik dane mogą być przesłane do komputera PC, gdzie zostaną skatalogowane i opatrzone komentarzem użytkownika. W standardzie wiele firm dostarcza oprogramowanie umożliwiające różnorodną analizę uzyskanych danych, ich prezentację i wydruki. Dzięki temu można również dokonać integracji uzyskanych danych pomiarowych z mapą cyfrową sieci wodociągowej.

Loggery, rozmieszczone w sieci dystrybucji wody w regularnych odstępach, nieprzerwanie monitorują i analizują parametry szumów, które występują w rurociągu. Gdy tylko logger potwierdzi obecność wycieku, operator może wybrać sąsiednią jednostkę i sprecyzować dokładną pozycję wycieku między dwoma rejestratorami, bez konieczności wychodzenia z pojazdu. Po ustaleniu przybliżonego miejsca awarii przystępuje się do precyzyjnej lokalizacji miejsca wycieku wody. W tym momencie używa się już korelatora.

* Korelator – to elektroniczne urządzenie do detekcji wycieków w przewodach ciśnieniowych. Korelator porównuje prędkości rozchodzenia się dźwięku powstałego na skutek wypływającej z pęknięcia wody. Nadaje się zwłaszcza do przewodów żeliwnych i stalowych, choć daje również satysfakcjonujące wyniki przy lokalizacji nieszczelności w nowych sieciach z PVC i PEHD. Zastosowanie korelatora daje już dość dokładną lokalizację miejsca wycieku. Metoda korelacji szmeru przecieku opiera się na analizie rozchodzenia się szmeru przez odcinek rury. Sygnał szmeru od przecieku dociera do czujników umieszczonych na końcach rury w różnych chwilach. Korelując oba odebrane sygnały, możemy dokładnie określić różnice w czasie docierania sygnałów do obu czujników, a stąd można określić miejsce wypływu wody.

Bardzo dużą rolę przy pracy z tego typu urządzeniami odgrywa doświadczenie operatora: to w jaki sposób ustawi parametry filtracji i korelacji oraz jak zinterpretuje wyniki. Niestety metoda ta jest obarczona pewnymi błędami wywołanymi sygnałami zakłócającymi z sieci wodociągowej, ruchu ulicznego, innych instalacji oraz błędami wynikającymi z samej metody. Błędy wynikające z własności sieci, są bardzo często nie do wyeliminowania:

– nieprecyzyjny opis odcinka; bardzo często w skład badanego odcinka wchodzą pododcinki lub tzw. wstawki z innych materiałów, co nie jest odnotowywane często w dokumentacji, tym samym podaje się wówczas błędne dane do pulpitu korelatora;

– wyciek na odgałęzieniu; szum od przecieku będzie rozprzestrzeniał się wzdłuż rozgałęzienia oraz wzdłuż badanej rury; w wyniku korelacji wyciek zostanie zlokalizowany w miejscu podłączenia rur;

– zwężenie przekroju przepływu, zamknięty zawór, zasuwa lub łuk na rurociągu; w każdym z tych przypadków powstają gwałtowne turbulencje przepływu wody, a to z kolei jest źródłem szumów o widmie przybliżonym do widma przecieku; można wtedy sprawdzać czy zasuwa, zawór są do końca otwarte; w przypadku zarośnięcia – inkrustacji rur – należy przeprowadzić badanie rozchodzenia się prędkości dźwięku w rurze, używając także sprzętu korelacyjnego;

– sieć wodociągowa przenosi różne dźwięki występujące w jej otoczeniu, może się zdarzyć sytuacja, że jakieś źródło drgań mechanicznych wytwarza szum o częstotliwościach przypominających widmo przecieku. Jednak lepsze korelatory potrafią wyeliminować te zakłócenia poprzez filtrację sygnałów;

– ogólny brak danych o terenie, dokumentacja sieci jest często obarczona błędem, a czasem ich po prostu nie ma.

Korelator cyfrowy składa się z czujników i nadajników cyfrowych, z słuchawek podłączonych do stacji bazowej, które pozwalają na odsłuchiwanie szumu wycieków wykrywanych przez nadajniki oraz z oprogramowania umożliwiającego dobór filtrów i analizy częstotliwości. Duży ekran PC ułatwia przeprowadzenie prezentacji graficznych, które ukazują się w postaci okna programu korelatora. Operator pracujący na korelatorze wymaga wysokiej jakości sprzętu, który umożliwia zwiększenie wydajności pracy i wyeliminowanie przypadków błędnych lokalizacji. Ponieważ urządzenie jest używane w warunkach terenowych, korelator musi być na nie odporny. Stacja bazowa i nadajnik umieszczone powinny być w trwałej obudowie i w pełni zabezpieczone przed zanurzeniem (IP68) oraz upuszczeniem z wysokości 1 m. Stacja bazowa i nadajniki wyposażone są we wbudowane anteny wykorzystywane w badaniu krótkich odcinków lub w anteny zewnętrzne w przypadku długich korelacji.

Zaletami korelacji są:

– niezależność wyników od natężenia szmeru przecieku, głębokości posadowienia przewodu i kondycji operatora;

– możliwość pracy w dzień (dobra eliminacja zakłóceń metodami cyfrowymi);

– dość duża dokładność lokalizacji przecieku;

– powtarzalność wyników;

– duża szybkość, niska pracochłonność lokalizacji miejsca przecieku.

Metodę tę najlepiej łączyć z metodą osłuchiwania rurociągu stetofonem wyposażonym w geofon, można w ten sposób doprecyzować miejsce wycieku.

Korelator nie jest „magicznym pudełkiem”, które można znaleźć każdy wyciek – szum musi być słyszalny na obu nadajnikach, by korelacja osiągnęła zamierzony efekt. Nigdy nie należy rozpoczynać wykonywania wykopu, zanim nie potwierdzi się pozycji wycieku, np. za pomocą geofonu.

* Georadar – pozwala na bezinwazyjne sondowanie gruntu do dużych głębokości. Metoda skuteczna zwłaszcza do lokalizacji przewodów wodociągowych metodami bezingerencyjnymi. Dzięki zmianie właściwości ośrodków porowatych wypełnionych wodą, georadar doskonale nadaje się również do wskazywania miejsc prawdopodobnych wycieków.

Znajomość sieci

Odpowiedni dobór urządzeń do monitorowania sieci jest bardzo ważną kwestią i zwykle opiera się na własnych doświadczeniach każdego przedsiębiorstwa wodociągowego. Dobór każdego urządzenia pomiarowego powinien opierać się nie tylko na spełnieniu wymagań pod względem zakresu parametrów pomiarowych, ale również pod względem możliwości i opcji pracy. Szczególnie ważna jest kompatybilność z systemami zdalnego przesyłu danych stosowanych w przedsiębiorstwie oraz możliwości programowania danego urządzenia do konkretnych zadań.

Nie bez znaczenia dla zagadnienia monitorowania i diagnostyki sieci wodociągowej pozostaje ograniczanie strat wody, które o wiele łatwiej można realizować, posiadając urządzenia do wstępnej i precyzyjnej lokalizacji wycieku. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że bardzo ważna przy wykrywaniu awarii jest dobra znajomość badanej sieci. Wstępna lokalizacja wycieku może nastąpić już na poziomie dyspozytora, dzięki obserwacji minimalnego nocnego przepływu w sytuacji jego nagłego zwiększenia w danym obszarze zasilania – wydzielonej strefie. Dyspozytor znający strukturę sieci może wskazać rejon czy nawet ulicę w danej strefie, w której najprawdopodobniej ma miejsce awaria – wyciek. Doświadczenia wielu krajowych przedsiębiorstw wodociągowych przemawiają za skutecznością takiej metody działań w praktyce. Poszukiwanie wycieków przy pomocy loggerów może być równie skuteczne, ale zdecydowanie bardziej czasochłonne, dlatego też stosowane jest w przypadkach trudniejszych. Grupa zajmująca się poszukiwaniem wycieków standardowo wyposażona jest w: korelator, geofon, lokalizator elektroakustyczny, magnetometr, traser. Dzięki tym urządzeniom oraz doświadczeniu ekipa może precyzyjne wskazać miejsce wycieku, a to w znaczący stopniu obniża wielkości strat wody i obniża koszty poszukiwania awarii.

Krok po kroku

* Pomiar strefowy umożliwia określenie stref, w których sieci z dużymi wyciekami są zidentyfikowane. Następująca później lokalizacja wstępna pomaga w wyznaczeniu odcinków sieci, na której są uszkodzenia.

* Lokalizacja wstępna jest przeprowadzana przy użyciu czułych mikrofonów bądź loggerów szumu i umożliwia zawężenie obszaru poszukiwań wycieku do uszkodzonych odcinków sieci.

* Lokalizacja punktowa umożliwia określenie miejsca wycieku we wcześniej określonym odcinku sieci. Do jej przeprowadzenia stosuje się geofony.

Szybkość napraw zależy od dobrego monitoringu. A na to składa się: ocena szczelności sieci w strefach, dobór strategii i ukierunkowań działań, optymalizacja regulacji ciśnień w strefach, uzyskanie rzeczywistych danych dla zbudowania realnego modelu hydraulicznego sieci wodociągowej.

Należy pamiętać, że żadne urządzenie nie wyklucza drugiego, czyli lepiej wykonać pomiar wszystkimi urządzeniami niż niepotrzebnie wykonać wykop. Niekiedy najlepsze i najnowsze urządzenie oraz najlepszy operator nie są w stanie zlokalizować wycieku.

W celu prawidłowego działania wyżej wymienionych urządzeń należy przeprowadzić szkolenia w zakresie rozpoznawania i porównywania szumów (geofony, urządzenia do wykrywania instalacji podziemnych) oraz obsługi, programowania, odczytywania i porównywania danych z urządzeń komputerowych (loggery, korelatory).

Pracownicy obsługujący geofony i urządzenia do wykrywania instalacji podziemnych muszą posiadać bardzo dobry słuch. Pracownicy obsługujący większość wymienionych urządzeń powinni mieć dobry wzrok w celu odczytu danych z monitorów LCD. Pracownicy obsługujący urządzenia do nasłuchu i rozpoznawania szumów powinni mieć nienormowany czas pracy, ponieważ badania prowadzi się o różnych porach dnia, najczęściej w godzinach nocnych.

dr inż. Florian G. Piechurski

Literatura: Inter Global, Seba Polska, Złote Runo, Radeton Polska.

Rys. Zasada lokalizacji wstępnej z korelatorem.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij