便攜式甲烷激光遙感探測儀在天然氣泄漏檢測的應用

摘 要

摘要：闡述了便攜式甲烷激光探測儀的工作原理，介紹了探測儀的組成及特點，總結了該儀器現(xiàn)場應用情況，針對不同燃氣管道的檢測試驗，該儀器可以很好的滿足天然氣管道泄露遙感探測的要
摘要：闡述了便攜式甲烷激光探測儀的工作原理，介紹了探測儀的組成及特點，總結了該儀器現(xiàn)場應用情況，針對不同燃氣管道的檢測試驗，該儀器可以很好的滿足天然氣管道泄露遙感探測的要求。
關鍵詞：便攜式甲烷激光探測儀；燃氣泄露；現(xiàn)場應用
Portable Methane Laser Remote Sensing Detector Applications in Natural Gas Leak Detection
XinAo Gas Holdings Limited. Zhang Yaling，Li Quanming，Zhao Shengli，Yang Junjie，Wang Haifang
Abstract：The working principle of portable methane laser detector was described，the composition and characteristics of the detector were introduced and the field application of the instrument was summarized. For different gas pipeline detection tests，the instrument can be very good to meet the remote sensing requirements of natural gas pipeline leak.
Keywords：portable methane laser detector；natural gas leak；field application
1 引言
   城市燃氣是高危行業(yè)，燃氣管道經過區(qū)域多為人口稠密的城鎮(zhèn)地區(qū)，一旦發(fā)生事故將會造成人民生命和財產的巨大損失。另外，隨著我國經濟高速發(fā)展，能源需求正逐年增加，天然氣工業(yè)發(fā)展迅速，然而，天然氣管道漏失的天然氣量一般大約要占輸氣總量的10%，漏失現(xiàn)象嚴重[1]。
   伴隨著政府、企業(yè)及社會對燃氣管道安全及環(huán)保的日益重視，燃氣管道設施的安全巡檢，尤其是泄漏檢測越來越顯得重要。目前國內外的絕大多數(shù)便攜式檢漏儀都是近距離探頭式檢測，要求探頭置于可能含有燃氣的被測環(huán)境中，與燃氣直接接觸，危險性很高。而且，實際巡檢過程中經常遇到管道或設施難以到達，甚至不能到達的情況。這就使得管網泄漏巡檢效率不高或對某些管段放棄巡檢，給燃氣管道安全帶來隱患。因此，便攜式甲烷激光遙感探測儀的成功開發(fā)將彌補傳統(tǒng)檢測技術的不足，填補國內該領域燃氣泄漏檢測技術空白，對于燃氣企業(yè)安全運營顯得尤為重要。
2 工作原理
    便攜式甲烷激光遙感探測儀是基于近紅外二極管激光吸收光譜的新型高靈敏度測量儀器，選擇甲烷分子的強吸收譜線，不受其它氣體成分的干擾，甲烷在波數(shù)6046.96cm-1位置(波數(shù)等于1cm除以波長，即對應波長1653.7nm)有3條吸收譜線，這3條譜線疊加在一起，形成了一個強吸收線，如圖1所示。
 
    測量的時候，用一個窄線寬的激光二極管做光源，調整工作波長，使其掃過該譜線，探測器上得到和譜線相應的光強變化，通過對比發(fā)射與接收到的激光能量的差異，分析譜線強度即可以得到氣體的濃度，從而實現(xiàn)檢測甲烷泄漏的目的。因此，檢測設備只對甲烷反應，不受其它氣體組分的影響，大大提高了檢測的準確性，消除了誤測，甲烷氣團的吸收原理如圖2所示。
 
    其中，ppm為甲烷氣體濃度單位，表示百萬分之一，m為激光通過氣體的路徑長度單位。ppm與百分率(%)所表示的意義相同，同為濃度單位。
3 便攜式甲烷激光探測儀的應用
新奧燃氣研發(fā)中心聯(lián)合某科研院所研制的便攜式甲烷激光探測儀，通過不同區(qū)域成員企業(yè)的檢測人員親自試用該新型檢測設備，對各種安裝部位的燃氣管道及設施進行實際泄漏檢測，重點檢測平時檢測困難或無法檢測的部位，并盡可能采用傳統(tǒng)檢漏儀器設備進行復檢對比，總結分析得出各種使用環(huán)境下該儀器設備的適用性和性能特點。
3.1 過河管道檢測
    通過便攜式甲烷激光遙感探測儀的探測激光，在運河管道上面的河面及對岸(20m范圍內)逐一掃描，檢測兩處聊城運河的過河管道，檢測結果均沒有發(fā)現(xiàn)泄露問題。兩處管道位置是重點監(jiān)測位置，通過檢測所日常檢漏設備的檢測和保壓測試，均沒有發(fā)現(xiàn)泄漏問題，與探測儀檢測結果一致。
 
3.2 埋地管道檢測
    在聊城衛(wèi)育路人行道上按照正常步行速度進行掃描檢測，通過采用便攜式甲烷激光遙感探測儀遙測，儀器發(fā)出報警聲，發(fā)現(xiàn)有一疑似漏點，液晶屏上有濃度值顯示，經過仔細檢測和逐步靠近定位，確定該處管道存在泄露的可能。
 
    經過與檢測人員溝通，該位置管道因泄漏已開挖進行過維修。采用手持檢漏儀進行復檢，當檢漏儀探頭深入到疑似漏點處鉆開的孔內，發(fā)出泄漏報警聲，與便攜式激光甲烷遙感探測儀的檢測結果完全一致。但利用乙烷辨識儀分析后，沒有乙烷成分，故確認該位置不是燃氣泄漏，而是沼氣中的甲烷引起的報警。
3.3 無法接近的管網設施檢測
在廊坊某住宅小區(qū)進行管網檢測的時候，對于不便于檢測的花圃內以及柵欄內無法接近的燃氣設備或者燃氣管道，通過便攜式甲烷激光遙感探測儀可以遙測，消除檢測死角，準確得到檢測結果，方便快捷。
 
3.4 居民小區(qū)戶內檢測
聊城鐵路小區(qū)13號樓樓高6層，共有5個單元，共有60戶。采用便攜式激光甲烷遙感探測儀在一樓室外透過玻璃窗逐一檢測廚房內燃氣是否泄漏。
當檢測到3單元102住戶的時候，透過廚房的玻璃窗遠距離掃描檢測時，儀器發(fā)出連續(xù)的報警聲，此時報警濃度顯示為400ppm·m，經過不同角度和不同位置反復檢測，確認戶內存在燃氣泄漏的危險。此時，采用手持檢漏儀在窗戶周圍透過玻璃縫隙檢測，沒有檢測到燃氣泄露。
為消除隱患，聯(lián)系居民戶進行入室檢測，在住戶的廚房內，便攜式激光甲烷遙感探測儀探測到泄漏部位燃氣濃度為2000ppm·m。并且，采用手持檢漏儀檢測也報警。確認泄露部位之后，隨行的檢修人員拿出檢修設備及時進行維修，當確定是燃氣表表殼連接部位泄露之后，馬上聯(lián)系維修人員上門更換燃氣表，整個檢測維修過程準確高效。
4 結論
    本文通過在新奧燃氣成員企業(yè)應用便攜式甲烷激光遙感探測儀，解決傳統(tǒng)儀器無法實現(xiàn)的管網設施檢測，證明該儀器是現(xiàn)有檢測儀器的有效補充手段，本次現(xiàn)場應用新型檢測設備為成員企業(yè)提供技術支持的同時，及時解決成員企業(yè)檢測難題，為提高成員企業(yè)燃氣泄漏檢測效率，保障優(yōu)化運營奠定堅實基礎。
參考文獻
1 夏慧，劉文清，張玉鈞等.基于菲涅耳透鏡開放光路天然氣泄漏檢測系統(tǒng)設計研究[J].光譜學與光譜分析，2009；29(3)：844-847
 
(本文作者：張婭玲 李泉明 趙勝利 楊俊杰 王海芳 新奧燃氣控股有限公司 065001)