摘要：本文从电磁探测的基本原理出发，介绍了包括直接连接法、电磁感应法、夹钳法在内的探测和定位地下燃气管道的方法，同时在峰谷值转换、频率选择、深度测量等探测与定位方法上提出了具体的操作技巧与使用经验。
关键词：电磁法；地下燃气管道；探测
城市地下燃气管道是城市燃气管网的脉络和血管，担负着向用户输送燃气的重任，各地燃气公司都非常重视地下燃气管道的探测与定位工作。地下燃气管道的探测与定位方法有许多，如：图纸定位、地理坐标定位、探地雷达定位、地下电子标志定位、地面标志物定位等，但电磁探测法以其快速、经济、准确等优势成为大多城镇燃气企业探测与定位地下燃气管道的首选。
1、电磁法探测管道的基本原理
根据麦克斯韦的理论，变化的磁场和变化的电场互相转化，交替产生，电磁场便以一定的速度由近及远向空间传播，该现象称为电磁感应原理。利用电磁法设计制造的探测仪器就是依据电磁感应原理。当探测仪的发射机给管道施加一个变化的电磁场，管道内便有电流流过，而在管道周围也形成了变化的磁场。该磁场的方向为等势圆周上的切线方向，将这个磁场分解为一个水平方向的分量和一个垂直方向的分量。通过矢量分解可知，在目标管道的正上方时水平分量为最大，垂直分量为最小，而且它们的大小都与管道的位置和深度呈一定比例关系。利用接收机中的水平和垂直天线分别测量其水平和垂直分量的大小，然后将其数字化并反映为接收机上的读数，探测人员可据此来探查和定位目标管道。
2、使用直接连接法探测的技术要点和技巧
在能够直连的情况下，尽量使用直接连接法，因其施加的“一次”信号单纯唯一，较方便定位。直接连接法探测开始时可首先使用谷值模式，这样可较快速确定管道的大概位置，然后采用峰值模式进一步精确定位。
发射机接地前应对管道连接部位进行清洁，以确保连接效果，然后发出的信号将沿着管道进行传输。使用直接连接法测量距离较短的管道时，发射机电流值不应设置过大，一般为8mA至10mA即可。电流过大可能造成干扰过大。如果电流值过小可往接地针上浇盐水以减小电阻增加电流，如电流仍然不够则考虑重新选择接地点。接地点与管道的距离不宜过近，应保持在4米至6米以上，并且在将要测量的管道上方接地，但不要在垂直于管道的方向上接地。
3、使用夹钳法探测的技术要点和技巧
夹钳法具备了最强的感应模式，当使用夹钳法进行探测时，必须保证回路的形成。首先要保证夹钳闭合。当管线向两端延伸且足够长或者管线向两端延伸并且末端接地，那么采取夹钳法是可行的。如果管道的一端足够长或末端接地而另一端有绝缘接口，则需桥接绝缘接口或直接接地，方可进行夹钳。
无论直接连接法还是夹钳法，均需要注意以下安全事项：信号连接线都不可以使用无绝缘保护的裸线；在信号线连接好之前，发射机必须保证处于关闭状态；对于直接连接法，其发射机开机后则任何人均不可触摸信号连接线。
4、使用感应法探测的技术要点和技巧
感应法是无需将信号线直接与管道连接而信号便可施加到管线上探测方法，此方法可省去接线的繁琐。但感应法所产生的信号不但会感应目标管道，同时会感应附近的其他非目标管道，干扰了探测人员对目标管道的判断。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此使用感应法探测对工作人员的经验要求较高。当现场无法采取直接连接法和夹钳法的时候，可尝试使用感应法。比如潮湿环境中的大口径管道、高速公路的过路管、柔性接口较多铸铁管、阀门较少的长输管道、无法开挖加载信号的管道。
5、峰值与谷值模式的选择经验
探测仪一般都具备了峰值和谷值两种模式。追踪单一管线时建议使用谷值模式，可快速的确定管道的大概位置，但在追踪过程中必须经常切换至峰值模式以检验结果。峰、谷值模式定位结果的相互验证可以更有效地提高定位精度。峰值模式使用的是双水平线圈，精度远高于谷值模式。经验表明，两种方式定位结果的差值小于20厘米时峰值模式定位结果准确可靠，差值大于20厘米时，其实际目标管线位置应该在峰值定位点的另一侧。因此，在最后对目标管位标记前必须使用峰值模式进行验证。
6、频率的选择对被测管道的影响
发射机可为操作者提供多种发射频率。通常低频信号穿透力较差，衰减比较平缓，而高频信号穿透力较强，衰减也较快速。信号在管道中会存在衰减和泄漏，其泄漏程度与管道口径存在正比例关系。管道口径越大则信号泄漏随之变大，管道口径小则信号泄漏也较少。在干燥的土壤中应使用高频信号，信号损失较小，潮湿土壤中的管道应使用低频信号进行探测。
在众多管道平行敷设而只需识别其中某一管道时，高频信号更容易耦合到其它管线，形成干扰信号。这样将难以识别目标管道，所以此时应尽可能使用较低频率；在只有一根管道埋地时，在地表比较容易感应到的是高频信号；如果探测管线较短并且管道单一，那么可选择高频进行探测，如果管线较长而无更多加载点，则选择低频；在探测柔性接口的铸铁管时优先选用高频信号，因为高频信号的耦合作用可使信号跨越绝缘的柔性接口，继续沿管道传输。
7、测量管道深度时的技术要点
直读法深度测量只允许在直接连接法下使用，并且目标管道上的电流强度要大于6mA时才有效。读取的管道深度数值为管道圆中心到接收机底部的垂直距离。因此测量深度时，接收机要贴地测量，并且保持垂直姿势；接收机必须保证在管道的正上方进行深度测量，经验表明如果接收机不在管道的正上方，则深度读数有较大误差；开展深度测量时，接收机不能离发射机太近，应至少保持5米以上的距离；在弯头和三通处，测量出的深度值是不准确的；直读法深度测量受干扰比较大，直读深度测量后可采取精度更高的70%深度测量法进行验证，将接收机左右移动，读取最大数值的70%数值并标记位置，然后测量两点之间的距离，该距离读数即为管道埋深。
8、使用电流方向筛选被定位管道
在直连方式下，如果因为附近多条管道的干扰造成寻找到多条目标管道的结果。那么通过电流方向可以快速识别你所需要寻找的目标管线。虽然每条管道都有信号，但是唯有加载电流的管道的电流方向与其他管道因感应而产生电流的电流方向相反。因此通过电流方向来判断和筛选目标管道是非常有效的。
9、利用电流大小筛选支管与沉降
探测时需要注意，引起管道信号突降的原因可能是管道存在支管，也可能是因为管道埋深存在突降而导致。此时可通过电流大小是否突降来进行区别判断。如果存在支管则电流大小会相应发生突降变化，而如果是管道沉降则电流大小不会有明显的突降变化。
综上所述，运用电磁法探测地下燃气管道离不开电磁感应原理、探测设备的特性、现场条件和环境特征，目前还没有任何一种探测仪器可以实现万能和全自动。在实际运用电磁法探测和定位燃气管道时，应综合运用多种手段、灵活运用各种技巧、调动各种探测经验，才能有效地开展地下管道探测工作。
论文作者:黄智
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/26
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