PCCP管放空断丝检测技术及装备

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：国家计划，自主研发。发明名称：基于现场检测与数值仿真相结合的PCCP管道断丝的检测方法 (ZL201811121348.0)；内衬型 PCCP 管道断丝位置检测系统、方法及电子设备(ZL201910274366.0)。

技术原理

该技术及装备用于埋地PCCP管放空断丝检测。由于采用现场检测与数值仿真相结合的方法,检测装备采用特殊的线圈布置方式，双层缠丝管道检测精度高于国外同类技术。通过定期开展断丝检测，可以为已建PCCP管输水工程的安全评估和维修加固决策提供基础数据，保障工程安全运行。

技术特色

（1）中国水利水电科学研究院通过自主研发，以远场涡流检测理论为基础,结合电磁场有限元仿真技术，形成了具有自主知识产权的断丝检测装备 (包括硬件、软件) 和诊断方法 (分析模型)。（2）与国内外同类技术不同，该技术方法基于电磁场数值仿真计算和现场实测相结合的方法。激励线圈和检测线圈的方位、激励信号的幅值和频率应根据管壁结构参数和电磁场有限元仿真计算结果加以确定。（3）检测时，检测装置在人力推动下沿管道轴线方向匀速移动，同步采集激励信号、检测线圈信号和测距轮信号，实时计算激励信号和检测信号之间的相位差，电磁场有限元仿真计算结果，根据相位差的分布曲线来诊断管道断丝情况。本技术方法及装备尤其适用于双层缠丝管道的断丝检测。

技术指标

运用该技术及装备对埋地PCCP管进行放空检测，管身断丝检测精度±10根，断丝区域定位精度±(10～20)cm。管道完全排空后无其他施工进场干扰，单台设备检测效率2km/d。

应用范围及前景

适用于各种类型埋地PCCP管放空断丝检测，尤其适用于双层缠丝管道。 典型应用案例：南水北调中线干线北京段PCCP管工程检测示范应用。（1）工程概况。南水北调中线干线北京段PCCP管道工程上接惠南庄泵站, 下接大宁调压池，是南水北调中线北京段总干渠线路最长的大型输水工程，占北京段总干渠全长的70%，总长约56.4km。工程所采用的4m直径PCCP管道20%为单层缠丝管道80%为双层缠丝管道。管道工作压力分别为0.4MPa、0.6MPa和0.8MPa。PCCP管道于2004年3月开始安装，2005年8月安装完成。工程自2008年开始输水,2008年9月至2014年底, 小流量输水16.08亿m³。2014年12月,南水北调中线干线工程开始正式运行，2015年7月，管道全线实现加压供水。PCCP管道最大输水流量43m³/s,2019年12月试验运行了设计流量50m³/s,未发生渗漏和爆管事故。（2）示范应用情况。经水利部南水北调规划设计管理局与北京市南水北调干线工程管理处协调部署，中国水利水电科学研究院于2019年12月27—31日和2020年1月14—15日两次进入北京段PCCP管进行放空断丝检测的示范应用。根据北京市南水北调干线工程管理处的要求，检测示范应用管段包括管道右线19号井附近19-01～19-40、右线95号井附近95-80～95－100、左线39号井附近39－02～39－50、左线95号井附近95-80～95-100。共计检测130节管道，其中双层缠丝管道占36%。对左线39-9、左线39-16、右线19-05、右线95-91进行了开挖验证。断丝诊断的结果与实际开挖验证的结果吻合得较好。

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