便攜式甲烷激光遙感探測儀在天然氣泄漏檢測的應用
作者:張婭玲 李泉明 趙勝利 楊俊杰 王海芳
來源:新奧燃氣控股有限公司
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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,燃氣管道經過區域多為人口稠密的城鎮地區,一旦發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展,能源需求正逐年增加,天然氣工業發展迅速,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%,漏失現象嚴重[1]。
???伴隨著政府、企業及社會對燃氣管道安全及環保的日益重視,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將彌補傳統檢測技術的不足,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6046.96cm-1位置(波數等于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。
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????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。
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????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
新奧燃氣研發中心聯合某科研院所研制的便攜式甲烷激光探測儀,通過不同區域成員企業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,并盡可能采用傳統檢漏儀器設備進行復檢對比,總結分析得出各種使用環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,檢測結果均沒有發現泄露問題。兩處管道位置是重點監測位置,通過檢測所日常檢漏設備的檢測和保壓測試,均沒有發現泄漏問題,與探測儀檢測結果一致。
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3.2?埋地管道檢測
????在聊城衛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,儀器發出報警聲,發現有一疑似漏點,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。
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