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車載FID市政管網燃氣泄漏預警系統研究

作者:孫立國1 周玉文1 部敬孝2  來源:1.北京工業大學 2.呼和浩特中燃城市燃氣發展有限公司 
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在圖5的上部記錄了檢漏車當班的操作者姓名、檢漏車當時巡檢的道路名稱、檢漏車巡檢的日期和時間。
????在圖5的右側記錄了上次標準氣標定的時間和結果;記錄了檢漏車本次巡檢結果,在新建西街共檢查道路2128m,發現了6個漏點。
????在圖5的中部,藍色曲線表示泄漏燃氣的體積分數。檢漏車在新建西街的571~600m處發現有燃氣泄漏點,首先出現的泄漏燃氣體積分數峰值為16×10-6,緊接著是12×10-6,最后到十字路口,泄漏燃氣的體積分數達到最大值38×10-6
????圖5中的黑橫線,是我們當時對路上達到預警值的位置(疑似漏點)所作的注釋,在上面注釋“十字路口”4個字,以方便巡檢后再次察看。
????圖5中綠色曲線為車的行駛速度,檢漏車一般以15~30km/h的速度行駛,這樣車載系統可以記錄行駛里程,當發現疑似漏點時,就可以標注泄漏位置,保證巡檢的質量。紅色直線表示當時巡檢設置的燃氣泄漏的預警值體積分數為8×10-6。圖4是測量曲線以表格形式儲存的結果數據,以表格的形式儲存在本機數據庫里。
????通過對測量結果的評估,我們認為:在新建西街的571~600m處有燃氣泄漏可疑點。第2天上午通過核查,判斷在馬路一側的人行道上存在燃氣管道泄漏。通過現場開挖確認,立即組織搶修作業,避免了可能發生的次生災害。
5?市政管網泄漏早期預警系統
????基于車載FID檢測技術雖然可以大幅度地提高檢測效率,檢測結果可以和筆記本電腦的GIS整合到一起,結果儲存到當地的數據庫中,但是這只能做到局部區域管網的準動態管理。當需要建立整個城市的管網泄漏早期預警系統時,車載FID檢測系統則只能作為整個系統中的一個關鍵信息節點。將車載FID檢測技術通過GSM/GPS與GIS平臺結合起來[5],才能構筑起整個城市的管網泄漏早期預警系統。市政管網泄漏早期預警系統拓撲關系見圖6。
?
????市政管網GIS系統,一般大中城市都已經建立,主要提供城市道路、管網地鯉坐標和管網特征屬性等基礎信息和起到基礎平臺作用。
???決策知識庫是最重要的部分,因為這是災害風險性評估、應急預案實施的依據。它主要包括預警標準,一方面是對可能引發災害的參數的直接判斷;另一方面是管理規則,包括系統運行規則、設備使用規則、人員培訓規則等。例如,對管網的最大移動巡檢周期,德國DVGW的技術規范G4651作出表1規定[6]
????除此之外,系統在實際運行時,還要考慮已使用年限、管材、施工工藝、埋設地段、周圍環境等參數。
????經過多年的研究與實踐,我們得出:表征泄漏危險程度的2個關鍵指標是泄漏燃氣的體積分數和爆炸極限。因此,分別給出了針對路面巡檢(車載巡檢和人工巡檢)與固定點檢測的管道泄漏預警標準,見表2。我們把檢測結果與緊急預案按照慣例用色標表示,分4級,分別用綠色、黃色、橙色、紅色表示。
表1 管網最大巡檢周期

?

每1 km管道的漏點檢出率/個
<0.1
<0.5
<1.0
管網巡檢周期/年
管網運行壓力<0.1MPa
6.0
4.0
2.0
管網運行壓力=0.01~0.10MPa
4.0
2.0
1.0
管網運行壓力1.0MPa
2.0
1.0
0.5
注:①只適合PE管和有陰極保護的鋼管。
表2 市政管網泄漏預警標準

?

路面巡檢
車載FID巡檢泄漏燃氣的體積分數/10-6
[0,2]
[2,5]
[5,10]
[10,∞]
人工巡檢泄漏燃氣的體積分
數/10-6
[0,5]
[5,10]
[10,20]
[20,∞]
判斷
地下管道基本正常
地下管道很可能泄漏
地下管道基本上有泄漏,要查明
地下管道有泄漏,要查明
固定點檢測
泄漏燃氣的體積分數與爆炸下限(體積分數)之比
[0,0.2]
[0.2,0.5]
[0.5,0.7]
[0.7,1.0]
判斷
井中基本安全
井中很可能有泄漏,要引起注意
有泄漏,可能發生危險
很危險,要采取措施
緊急預案色標
綠色
黃色
橙色
紅色
緊急預案內容
正常運行
可能有問題
有問題,要搶修
要搶修,疏散人員
6?結論
??? ①?通過理論分析和實際應用檢驗,將實驗室大型色譜分析FID檢測器采取系統的結構設計,應用到市政管網燃氣泄漏檢測是可行的。目前車載FID檢測技術是市政管網燃氣泄漏檢測可行和可靠的檢測方法之一。
??? ②?提出了以車載FID檢測技術為信息節點,在GIS、GSM和GPS平臺上建立市政管網燃氣泄漏早期預警系統構架的可行性。
③?提出了市政管網燃氣泄漏早期預警的技術標準。
參考文獻:
[1]?高順利,顏丹平,于燕平,等.綜合檢測儀在天然氣管網運行維護中的應用[J].煤氣與熱力,2008,28(9):B33-B36。
[2] MCWILLIAM I G. The origin of the flame ionization detector[J].Chromatographia,1983,17(5):241-243.
[3]?封躍鵬,丘赫男.填充柱使用尾吹氣對FID檢測器靈敏度的影響[J].現代儀器,2005,(4):42-43.
[4]?葉滿英,朱濟洲.氫火焰離子化檢測器的靈敏度、穩定性與線性[J].儀器儀表與分析監測,1996,(2):58-59.
[5]?尹貽林,林廣利.基于GIS天津市燃氣管網預警系統的構建研究[J].中國安全科學學報,2009,(6):104-108.
[6] G4651,DVGW Technical Rules on Gas Pipeline Inspection(2000)[S].
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