10.3 Локация пластиковых водопроводных труб

Существует ряд способов решения проблем локации пластиковых водопроводных труб. Наиболее известным является метод вибрации столба воды на относительно высокой частоте с последующим использованием акустического датчика для локации сигнала. Сильное ослабление сигнала и высокая стоимость этой сложной технологии в настоящее время привели к ее замене более простыми и эффективными способами на основе использования волны давления.

Этот метод, разработанный в лаборатории Heitman (Allen, Texas), основан на создании волны давления в трубопроводе и детектировании ее с поверхности земли с помощью приемника, соединенного с сейсмодатчиком.

В благоприятных условиях пользователь может определять положение трубы с точностью 30 см на расстоянии до 200 м.

10.3.1 Генератор
10.3.2 Приемник
10.3.3 Использование локатора
10.3.4 Ввод сигнала генератора
10.3.5 Трассировка с помощью приемника
10.3.6 Применение

10.3.1 Генератор

В данном случае генератором является пружинный нагруженный вибратор в специальном корпусе, закрепленный на конце трубы или гидранте. Он может быть настроен для создания постоянной серии волн давления, распространяющихся по трубе с водой, в диапазоне частот от 5 до 50 Гц.

Амплитуда волны давления, создаваемой генератором, не превышает рабочего давления большинства систем водоснабжения. Для исключения риска повреждения подача волны давления не должна осуществляться в течение длительного времени или в старые нестандартные трубопроводные системы в зданиях или в системы с питающими трубами.

Генераторы предназначены для работы в диапазоне изменения давления воды от 1,5 до 11 бар.

Параметры генератора должны быть подобраны в соответствии с диаметром трубы, давлением и скоростью потока воды. Фирмы — производители предоставляют ряд генераторов, применимых для установки в трубы различных размеров — от труб небольшого размера систем пожаротушения и служебных линий до магистральных водопроводных труб среднего размера.

Каждый генератор поставляется с набором различных адаптеров для установки в патрубки, фитинги, вентили и гидранты. Выбор генератора для конкретной практической задачи выполняется по соответствующим таблицам фирмы — производителя.

10.3.2 Приемник

Основная функция приемника заключается в детектировании волны давления, созданной генератором, и определении местонахождения сигнала.

Ручной приемник включает в себя сейсмодатчик, подключенный к стеку, электронную схему для обработки сигнала от датчика, показывающий прибор и наушники или головные телефоны для индикации отклика. Уровень отклика может регулироваться путем настройки чувствительности приемника. Питание приемника осуществляется от батареи, состояние которой отображается на дисплее.

Стек должен быть прижат или вставлен в землю для обеспечения надежного контакта и получения отклика на сигнал генератора. Локационный набор обычно включает в себя тарелку, которая используется с приемником при локации на мощенной поверхности. Тарелка заменяет стек в нижней части приемника и прижимается к земле для передачи сигнала к датчику приемника.

10.3.3 Использование локатора

Использование локатора в данном случае аналогично применению электромагнитного локатора: генератор используется для ввода сигнала в искомую трубу, а приемник — для локации сигнала и трассировки трубы.

Однако, здесь имеется и существенное различие:

Электромагнитный генератор является полностью автономным устройством с встроенным источником питания и системой обработки сигнала. Работа генератора для локации пластиковых труб зависит от внешнего "источника питания": соотношение давления и расхода. И параметры этого внешнего "источника питания" могут изменяться даже в результате флуктуации близлежащего потока воды. Непостоянство "источника питания" часто требует настройки генератора для получения непрерывной последовательности импульсов, необходимых для локации.

Скорость трассировки трубы возрастает, если второй оператор выполняет подстройку генератора под изменения скорости потока воды.

В инструкциях по эксплуатации генератора указывается на то, что постоянные, медленные импульсы генератора обеспечивают наилучший сигнал для трассировки. Это часто действительно так, но наиболее приемлемая частота импульсов может быть определена только методом проб и ошибок; путем детектирования сигнала на расстоянии 5 или 10 метров от генератора при соответствующей настройке генератора для обеспечения максимальной эффективности трассировки.

Использование схемы, приведенной ниже, показало, что генератор обеспечивает более различимый сигнал, который распространяется на достаточное расстояние, если генератора подключается к гидранту или водосчетчику через трубу длиной 50 см. Нет необходимости присоединять эту промежуточную трубу к патрубкам или вентилям.

Рабочие характеристики генератора возрастают при подключении к нему 3-х метрового напорного рукава. Рукав создает противодавление, которое, как правило, обеспечивает эффективность ввода сигнала генератора. Гибкий садовый шланг не применим для этих целей. Рукав должен иметь расширение для слива воды в удобный контейнер или дренаж.

Четкость импульса генератора зависит от надежности и плотности соединения вибратора в точке ввода сигнала. Присутствие грязи может стать причиной утечки и приведет к неэффективности работы генератора. Снижение расхода потока воды также приведет к неэффективности работы генератора. В связи с этим, особенно важно контролировать отсутствие загрязнения воды песком или окалиной и чистоту фильтра перед установкой генератора. Забитый фильтр вероятнее всего будет причиной неисправной работы генератора при трассировке. Очевидно, что необходимо заменить фильтр в случае его неисправности.

Вид грунта, например травяное или мощеное покрытие, не влияет на эффективность локации электромагнитного сигнала в линии. Но в случае использования волны давления вид и состояние грунта самым серьезным образом влияют на эффективность приема сигнала. Надежность отклика в каждом конкретном случае может быть оценена только экспериментально. Выполните трассировку и маркировку линии на расстоянии примерно 10 метров на запад и восток от обследуемой области для контроля точности определения местонахождения искомой линии.

Характер отклика приемника в данном случае отличается от отклика электромагнитного приемника.

Проходящий транспорт или даже ветер являются источником помех и могут стать причиной появления показаний приемника. Прослушивание аудио отклика в наушниках и визуальное наблюдение за состоянием окружающей среды являются критичными для эффективности локации в данном случае. Ухо позволяет различить импульс генератора на фоне практически любых помех и подтвердить отклик на дисплее приемника. В данном случае глаза и уши "работают вместе".

Наиболее простой и быстрый способ поиска сигнала генератора заключается в выполнении большого количества коротких операций локации с интервалом 60 см, чем медленный поиск с интервалом 15 см. Быстрая локация обеспечит прием сигнала, а широкая область поиска — более легкое распознавание сигналов, чем при медленном поиске с короткими интервалами.

В благоприятных условиях может быть получен четкий отклик шириной примерно 30 см над трубой. В менее благоприятных условиях, например при расположении трубы под бетонным или асфальтовым покрытием, ширина отклика может превышать 3 м. При этом попытка определить пик сигнала может быть невозможна. В этом случае определите и отметьте границы этой зоны. Вероятно, что труба проходит по середине между этими границами. Если возможно, то проведите локацию трубы до входа в эту зону и после нее и убедитесь в том, что линия входит в середину зоны отклика.

В локационный комплект обычно входит поисковая тарелка для использования вместо стека на дорогах с покрытием. Применение поисковой тарелки наиболее эффективно на чистых покрытых поверхностях. Выполнение надежного контакта поверхности дороги с тарелкой требует бо́льшего времени и тщательности, чем при использовании стека, и не эффективно, если на поверхности присутствует грязь или гравий. Для выбора наиболее эффективного способа необходимо испытать тот и другой варианты.

Указанные выше сложности могут привести к неопределенности результатов и некоторым трудностям их интерпретации. Опыт локации в полевых условиях позволит "почувствовать" необходимые параметры генератора и процедуру выполнения трассировки с помощью приемника. Техникам, привыкшим к использованию аудио устройств для локации утечек, не составляет значительных трудностей в получении хороших результатов с помощью локаторов пластиковых водопроводных труб по сравнению со сложностью установки генератора. Пользователи электромагнитных локаторов будут иметь значительные трудности из-за того, что в этом случае необходимо меньше логики и больше чувства для получения удовлетворительного сигнала и потому, что больше чувства и рассудка необходимо для интерпретации отклика приемника.

После небольшой практики удовлетворительные результаты могут быть получены в большинстве задач локации. А работы по выемке грунта не будут единственной альтернативой эффективной локации.

10.3.4 Ввод сигнала генератора

Выберите соответствующую точку для установки генератора на трубопроводе, трассировку которого необходимо выполнить. Для этой цели допустимо использовать гидранты, водосчетчики, опоры труб или головки систем пожаротушения. Будьте осторожны при установке генератора в патрубки и вентили систем бытового водоснабжения. Вибрации, вызываемые генератором, могут привести к механическим повреждениям внутренних соединений трубопроводов, несмотря на то, что в точке установки генератора трубопровод надежно закреплен.

Выберите генератор с размерами, соответствующими данной точке ввода сигнала и ее типу. Используйте информацию, приведенную в таблицах фирмы-производителя, для выбора генератора и адаптеров, соответствующих размерам трубы и типу точки ввода сигнала.

Присоедините к генератору трубу длиной 50 см, если предполагается устанавливать генератор в гидрант и на водосчетчик.

Очистите место крепления генератора от ржавчины, уплотнителя, заусенцев или осадка. Очищайте до тех пор, пока вода не станет чистой.

Проверьте соответствие давления воды допустимому давлению использования генератора.

В комплект генератора входит фильтр для очистки воды. Проверьте его состояние и, при необходимости, замените его.

Вставьте генератор и адаптер в выбранную точку. Затяните генератор вручную. Не перетягивайте, так как это может вызвать повреждение фильтра.

Установка 3-х метрового рукава на сток генератора обеспечивает эффективный ввод сигнала генератора. Присоедините рукав также к соответствующей емкости для слива или дренажу.

Включите подачу воды и полностью откройте клапан или другую запорную арматуру.

Настройте генератор для ввода 2-6 импульсов в секунду. Закрепите ручку настройки генератора для предотвращения изменения ее положения из- за вибрации. В общем случае, чем ниже частота импульсов, тем на большее расстояние они распространяются и сигнал более различим. Однако, импульсы большей частоты могут быть более приемлемы в ряде практических задач. Проведите трассировку трубы на расстоянии 5 или 10 метров, а затем отрегулируйте частоту импульсов в заданном диапазоне для обеспечения наибольшей эффективности локации.

При изменении давления или расхода может возникнуть необходимость в изменении настройки генератора для поддержания приемлемой частоты импульсов.

10.3.5 Трассировка с помощью приемника

Проверьте надежность закрепления стека в нижней части приемника и его контакта с датчиком.

Определите положение трубы на расстоянии примерно трех или четырех метров от генератора. Выполните поиск сигнала и определите местонахождение линии, прижимая или вставляя стек в землю с интервалом 60 см до тех пор, пока не будет получен положительный отклик.

Используйте показания на дисплее для определения уровня отклика, а аудио отклик — для распознавания импульсного сигнала на фоне шума. Настройте чувствительность приемника таким образом, чтобы показания не выходили за пределы шкалы прибора.

Проводите трассировку трубы по направлению от генератора с интервалом примерно 2 метра. Если отклик определяется с трудом, то выполните локацию в стороне от предполагаемого направления трубы до той точки, где отклик уже был точно определен. Вероятнее всего, что труба располагается где — то посередине между границами отклика.

Примерно через каждые 5 метров подстраивайте генератор для получения при трассировке наиболее эффективного сигнала.

Установка приемника под углом 45° при плотно прижатом или вставленном в землю стеке может помочь распознать импульс. Наклон приемника позволяет увеличить зону контакта стека с землей.

Установка поисковой тарелки вместо стека может обеспечить увеличение отклика при локации на мощеной и асфальтированной поверхности. Плотно прижимайте поисковую тарелку к земле для получения наилучших результатов.

Трассировку продолжайте до тех пор, пока приемник регистрирует отклик. Аудио отклик обычно регистрируется на более значительном расстоянии, чем отклик в виде показаний на дисплее приемника. При этом возможно увеличение расстояния трассировки линии путем настройки частоты импульсов генератора.

10.3.6 Применение

Скорость трассировки водопроводных магистралей может быть увеличена путем установки двух генераторов при одновременном вводе импульсных сигналов.

В пригородных зонах гидранты расположены обычно на расстоянии примерно 200 м друг от друга, которое приблизительно соответствует расстоянию прохождения сигнала в водопроводных магистралях. Установка генератора в первый гидрант, пропустив последующие, и установка второго генератора в следующий гидрант обеспечат прохождение сигнала на расстояние примерно 800 метров. Влияние двух импульсных сигналов в трубопроводе между точками установки генераторов проявится в усилении сигнала и, соответственно, увеличении отклика.

Зонды, которые используются для электронного прослушивания при детектировании утечек воды, могут применяться для локации импульсного сигнала генератора.

В некоторых зонах они могут обеспечить получение более эффективного отклика и бо́льшую легкость выполнения локации. Однако, при трассировке на больших расстояниях приемник с сейсмодатчиком обычно более эффективен, чем локатор утечек.

Некоторые процедуры эффективной локации с помощью электромагнитных локаторов являются исключительно важными, например, ввод сигнала от служебного (штатного) соединения по направлению к магистральной линии является более предпочтительным, чем ввод сигнала в обратном направлении.