燃氣管道泄漏檢測新技術(shù)

作者：李軍徐永生玉建軍　來源：天津城市建設(shè)學(xué)院　評論：　更新日期：2013年04月11日

摘要：總結(jié)了管道泄漏檢測的主要方法，介紹了國內(nèi)外燃氣管道泄漏檢測的新技術(shù)及應(yīng)用情況，指出燃氣管道泄漏檢測的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：燃氣管道；泄漏檢測；直接法；間接法

New Technologies for Leakage Detection of Gas Pipeline

LI Jun，XU Yong-sheng，YU Jian-jun

(Tianjin Institute of Urban Construction，Tianjin 300384，China)

Abstract：The main methods for pipeline leakage detection are summarized，the new technologies for 1eakagedetion of gas pipeline and their application at home and abroad are introduced，and the development trend of gas pipeline leakage detection is pointed out.

Key words：gas pipeline；leakage detection；direct method；indirect method

??? 管道運輸作為燃氣的最主要輸送方式，具有造價低、運行費用低、安全性好、運輸量大的優(yōu)點。管道存在生命期限^[1]，在整個管道壽命期內(nèi)都有事故發(fā)生。在幼年期，由于管道本身、設(shè)計施工方面的缺陷及周圍的環(huán)境仍未達到穩(wěn)定而造成的事故較多：在平穩(wěn)期，由于周圍環(huán)境趨于穩(wěn)定，在幼年期造成事故的管道本身的缺陷也通過維修得到了彌補，事故率降低；在老年期，由于管齡的增長，介質(zhì)腐蝕性、維護條件以及安全管理等方面的原因，事故率又會上升直至管道報廢。管道發(fā)生事故而導(dǎo)致燃氣泄漏的頻繁發(fā)生，不僅影響了燃氣的正常輸送，而且還會造成環(huán)境污染，引發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害，給人民的生命財產(chǎn)安全帶來極大的威脅。因此對燃氣管道泄漏檢測方法的研究已引起了世界各國的重視。

1 管道泄漏檢測的主要方法

??? 直接法是指對泄漏物直接進行檢測，此法主要包括人工巡線法、聲學(xué)法、化學(xué)法、應(yīng)力法、漏磁法和機器人法等，其主要特征是借助于人的視覺或各種特殊傳感裝置直接感知管道泄漏的存在，有時也稱間接法是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供的管道的管內(nèi)壓力、流量、溫度等數(shù)據(jù)，進行計算分析來檢測管道泄漏的方法。因為檢測的結(jié)果是通過計算分析得來而不是直接檢測出來的，故也稱為間接推理法或基于軟件的檢測方法，如質(zhì)量平衡法、壓力波分析法、實時模型法、統(tǒng)計檢漏法等。

2 燃氣管道泄漏檢測的新技術(shù)

??? ① 直接檢測新技術(shù)

??? 現(xiàn)有的火焰電離分析檢測器只能放在泄漏點處才能檢測到泄漏的甲烷^[2]。為此，美國開發(fā)了一種手持式檢測器RMLD (Remote Methane Leak Detector)，它采用可調(diào)諧二極管激光吸收頻譜技術(shù)，當激光通過泄漏處時，甲烷就可吸收一部分光，從而可以檢測到30 m范圍內(nèi)的甲烷泄漏。對于一些危險地段(如繁忙的公路、敷設(shè)管道的橋梁)的燃氣管道，不必接近就可檢測是否發(fā)生泄漏。RMLD由兩個交互的部分組成：無線電收發(fā)器和信號處理控制器。工作原理為：收發(fā)器發(fā)射的紅外激光能被一些磚塊、混凝土、草坪等反射回來，反射光被信號處理控制器收集后并被轉(zhuǎn)換為電信號。由于激光遭遇甲烷分子后會被吸收一部分，通過對這些電信號頻譜的分析處理就可得出相對應(yīng)的甲烷濃度。這種激光的最大射程可達30 m，并且只對甲烷敏感，因此不會受其他碳氫化合物的干擾而存在誤報警。

??? 基于FTIR (Fourier-transform Infrared)的掃描成像光譜測定法是一種遠程檢測和成像的燃氣檢測新方法^[3]。基于此技術(shù)，德國漢丁堡技術(shù)大學(xué)和魯爾燃氣公司合作開發(fā)了一種燃氣濃度團識別工具——燃氣攝像機，通過對燃氣濃度團的疊加可以對甲烷的泄漏源進行定位。這種燃氣攝像機采用聚焦平面陣列檢測器與濾波器相結(jié)合的方法可以檢測和識別0～100 m范圍內(nèi)燃氣的泄漏。

??? 在20世紀90年代，俄羅斯的ILI (In-line Inspection)管道檢測技術(shù)主要用來檢測與腐蝕有關(guān)的各種管道缺陷。ILI設(shè)備在管內(nèi)氣體的推動下運動并收集管內(nèi)流動和管壁完好程度的信息，對記錄在ILI內(nèi)的數(shù)據(jù)進行處理可以得到管道的很多信息，同時也可以判斷管道是否發(fā)生泄漏。2000年后，俄羅斯已將ILI開發(fā)成為一套綜合的管道檢測設(shè)備，幾乎可以檢測到管道的所有缺陷(包括縱向斷裂和橫向斷裂)^[4]。ILI是俄羅斯管道檢測的主要方法，現(xiàn)在集管道腐蝕、泄漏等多種缺陷檢測為一體的管道智能診斷技術(shù)主要研究ILI的工藝優(yōu)化和改善設(shè)備的可靠性。

在美國，有450000 km的燃氣輸送管道，為了保證它們能完整安全地運行，都會定期利用管道磁通量漏損裝置(Magnetic Flux Leakage)——智能清管器進行檢測^[5]，見圖1。智能清管器通過裝配一個永久性強磁鐵去磁化管道，在管內(nèi)氣體壓力的作用下向前推動，當管道破裂發(fā)生燃氣泄漏時，磁通量就會泄漏到破裂區(qū)域，沿環(huán)狀排列的傳感器可以檢測泄漏磁通量的軸向、半徑等特性。由于泄漏信號包含有反常情況的形狀與尺寸，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的微處理器通過對信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換、儲存和分析就可以進行泄漏檢測和定位。