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管道堵塞检测技术文献综述
雷宇
摘要：目前管道运输方式规模大，容易发生堵塞问题，本文通过对国内法。文献［11］利用了长距离供水网线的中现有的水压力监
测仪提供的数据，以文献［9］与文献［10］提供的方法进行堵塞点计算检测，提
高了检测效率，提供了一种对于长距离输水管线检堵的有效解决方法。此方
法基于管压降线性分布的条件，而实际管压降受工况条件影响而呈非线性，所以定位精确度不是很高，虽然仿真方法能一定程度提高精确度，但对于长距离管道，最终定位仍需要人工处理。
(2),水力瞬变法
文献［12］所用的方法是在管线堵塞后，利用站段油泵将堵塞管段加压到预定的压力，然后利用已知流量水压等特性的泄流阀进行泄流，在管内形成
管道运输介质的瞬态流动，此时在预定地点进行压力检测，然后对检测到的数据进行分析最终得出堵塞位置的方法，属于水压曲线法，但是通过预先的处理获得数据，提高了检测精度与速度。
(3),分布式光纤检测法
文献［13］较早的提出了利用分布式光纤实现对管道状况的检测，即在管道沿线铺设光纤，通过管道或者管道周围状况变化对光纤传输的特征参量
(振幅，相位，偏振态，波长等)的影响，判断管道是否发生故障的一种方法，文献最终通过检测光信号相位的方法有效解决了管道泄漏的判断以及定位。并给通过此方法检测管道其它故障提供了一种较新的思路。文献［14］在文献［13］的基础上，结合石油管道在冬季冰堵会发生膨胀的而挤压光纤的效
应，提出了通过该方法对石油管道冰堵进行快速定位以及检测的方法。
利用光纤检测具有误报率小，定位精确度高，响应速度快等特点，但前
提必须是在铺设管道的同时沿线铺设分布式光纤检测系统，增加了管道建设
成本，故不适合小型管道工程以及类似城市供水的复杂型管道工程，仅在长
距离输油，输气管道中应用。
(4),电容层析成像法：
电容层析成像主要应用于对气液两相流管道状况的外检测方法，气液两相流管道，常见于发电场锅炉管道以及核电站冷却系统管道，此类管道中由于运输介质温度高，管道内同时存在液体与气体，而电容层析成像系统可以检测出管道内流体的形状与状态。
图3,电容层析成像法原理图
由上图，电极阵列由14到20个条状电容组成，
倍，数据采集系统可以将电极阵列的任意两对电容值采集以便于重建图像时
使用，属于一个下位机，数据采集系统将采集到的数据传到上位机中，通过
定的重建算法，将电容数据转化为图像数据，从而对管道内两种介质流动
时的截面图像重建出来，完成对管道内部状况的检测。
文献［16］介绍了通过应用电容层析成像系统检测油气两相流管道中的空隙率，简单介绍了成像系统的组成以及基本功能，并提出利用模糊模式识别方法提高管道空隙率检测效率的方法。文献［17］提出了一种新的图像重建算法，使重建速度更快，从而能更准确的判断实时的管内情况截图。
由以上一些方法看出，目前对管道内部状况尤其是堵塞问题的检测主要集中在长距离运输管道方面，以及城市排水系统，以及锅炉，核电站冷却系统等关键性的管道检测，而对于企业以及工厂的小型供给管道系统仍采取传统的检测方法，对检测工人的经验要求比较高，检测效率低下，检测准确性低，针对这种情况，可以设计一种手持的针对小型管道运输系统的检测装置，以提高工人检测准确率以及检测效率着手。
,针对以上讨论，猜想了如下三种方法:
（1）,音速推断法：
原理为不同介质中音速不同，如下图:
管道
上游
强度/db
管道
下游
介质可管壁
,介质为水
介质为空气（注1）
ILI*
tl=0t2t3时间/t
理想的声音信号
注1:准确的说有一部分是水为介质一部分为空气介质
图4,音速推断法示意图
如上图所示，工人先将声音信号接收器安装于管道下游某处，然后在距
离下游L长度（管长）的上游敲击管壁，若敲击处于声音信号接收器之间存在堵塞，经过处理后的理想音频信号应该有三个波峰（猜想）。从而转化为如下数学模型：假设管壁为铁质，运输介质为水，管堵塞后下游有空气，那么常温下铁中声速为5130m/s,水中为1500m/s,空气中声速约为340m/s。
从收到第一个信号为tl=0,记录第二次与第三次的波峰时间t2,t3。计算堵塞位置。
(2),固有频率法：
此方法为便携式手持设备，直接根据敲击听音法，依据堵塞上游段与下游段音色与音调有差别，将声音信号转化为更科学的波形图并分析其声音频率大小从而准确判断堵塞位置的设备。操作时需要工人使用取中法等常用检测方法。
(3),电容传感器法：
依据不同介电常