近年来,随着我国集中供热系统规模的持续扩大,施工敷设快捷的直埋供热管道得到了大量使用,但直埋供热管道故障预警和检测难度大等问题也愈发突出。当前常用的泄漏检测方法,大多是基于供热管道内的热水已经渗透至土层时产生的温度场、声音和流量变化进行探测的,当探测到故障时已经不可避免的带来停热、高温危害等问题,不能最大程度减少管道泄漏造成的损失。EMS(European Monitoring System)系统在供热领域得到了关注。EMS系统通过埋设在供热管道保温层内的报警线,对供热管网系统的运行情况实时监测。EMS系统还可用于供热管道保温层补口及外护层严密性的施工质量进行监控,系统还利用时域反射的工作原理,通过发射脉冲获得报警线和钢管间的阻抗值波动,定位故障点位置。因此,EMS系统是一种高效、准确、智能化的管网故障监测系统,符合“智慧供热”的行业发展理念。为解决EMS系统在实际应用中存在的问题,本文从EMS系统工作原理出发,通过模拟、仿真和试验等手段,对目前EMS系统工程应用上运行规律性进行研究分析,取得一些特征数据用于指导实践应用。首先分析了直埋供热管道发生故障的原因,对比常用供热管道故障探测方法,对当前检测手段存在的问题进行分析,总结得出EMS系统实际应用中可能遇到的故障工况条件。其次,根据聚氨酯保温层材料特性,对泄漏流体建立质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,采用连续介质和有限差分的方法对直埋供热管道泄漏进行模拟研究。利用计算流体力学数值模拟CFD软件,对不同泄漏条件下流体的渗流进行了二维和三维模拟,得出流体在保温层内的渗流规律。本文推导了三组分混合物电阻率计算公式,通过理论计算和COMSOL仿真计算,得出供热管道保温层电阻率与泄漏(或浸水)进入保温层水量的关系,了解供热钢管的泄漏对保温层材料电阻的影响规律,可作为课题后续的试验研究工作的基础,充分发挥EMS系统的预警功能。搭建了EMS系统试验台,人为营造不同程度的泄漏工况,根据EMS系统泄漏故障定位原理,利用时域反射仪得到不同泄漏工况时反射波形的规律和特点,并对影响定位精度的部分因素进行了分析和修正。