多点式无线探测系统在环境应急监测中的应用

2015-02-03周非王兴睿徐炳科宫航

油气田环境保护 2015年2期

关键词：探测系统探测器无线

周非王兴睿徐炳科宫航

（中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院）

多点式无线探测系统在环境应急监测中的应用

周非王兴睿徐炳科宫航

（中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院）

为应对H2S等有毒气体泄漏产生的环境和安全问题，采用多点式无线探测系统进行监测。文章对RigRatⅢ多点式无线探测系统设备的结构、原理和功能进行介绍，结合龙岗62井放喷过程现场监测，剖析该设备在环境应急监测中的应用。实际应用表明：该设备作为可移动式多点监测系统，可有效对有毒有害气体进行远程应急监测。

多点式无线探测系统；H2S；应急监测

0 引言

人体吸入H2S可引起急性中毒和慢性损害，吸入H2S浓度1000mg／m3数秒钟，很快会出现急性中毒，进而引起呼吸麻痹而死亡［1-4］。西南油气田公司有众多的含H2S天然气井站与天然气净化厂，当突发含H2S天然气泄漏的环境问题时，采用传统实验室分析方法进行大气采样、化验分析等需要耗费大量时间，不利于及时掌握应急现场状况，从而耽误抢险［5-6］。因此，需要有适合应急现场、能快速对H2S等有毒气体浓度进行检测的便携式监测仪器。由加拿大BW公司生产的RigRatⅢ多点式无线探测系统具有便携、易操作、数据实时传送、安全性高等特点，适合应急现场监测。

1 RigRatⅢ多点式无线探测系统

RigRatⅢ多点式无线探测系统是可迁移多点监控系统，可用于多点监测有毒气体。它由探测器、传感器和控制器组成，具有防腐、防尘、防水、防爆特性。应急现场放置探测器和传感器即可，其内置电池最多可连续工作30d，安装后无需留人值守，确保了监测人员的安全；在距探测器3km范围内的安全地带安装控制器，通过无线传输接收应急现场探测器发回的实时数据。

1.1 仪器构成及原理

RigRatⅢ多点式无线探测系统主要由探测器和控制器两部分构成。

探测器由主板、操作／显示面板、数据传输天线、远程传感器、电池、声音可视报警等部件构成。探测器安装于现场监测点。安装完成后，通过传感器对现场空气中H2S气体进行自动监测，监测结果通过数据传输天线无线传送至远端控制器上。

控制器由主板、传输器、LCD显示面板、声音报警、天线连接器、通道开关、电池等部分组成。控制器主要是在远端安全地带接收监测现场探测器的监测数据，并在显示面板上显示数值。

1.2 仪器操作

探测器现场安装完毕，工作人员只需按下面板上“POWER”键便可离去，探测器将自动监测现场空气中H2S气体浓度并实时向控制器传送数据。

对于控制器，在确认使用中的传感器处于开启和正常工作状态后，打开控制面板上对应的探测器通道开关即可。

2 RigRatⅢ应急监测应用

2.1 龙岗62井放喷监测

2.1.1 监测目的与地点

本次监测位于广元市苍溪县范围内的龙岗62井，主要监测放喷过程中放喷池周围区域地面大气中H2S和SO2含量，确保周边工作人员安全。

此次共设立8个监测点同时监测大气中H2S和SO2含量，其中井口附近设立一个监测点，在污水池边设立一个监测点，在放喷池周围设立6个监测点（距放喷口50～150m）。

2.1.2 数据获取与存储

在实时监测过程中两台接收器分别同时接受各自4个探测器发回的8组数据（每台探测器同时发出H2S和SO2监测数据）。在长时间的监测过程中会产生大量数据，为了便于记录和查询数据，在接收器终端会链接数据库随时记录并存储接收的监测数据，工作流程如图1所示。

图1 数据传输接收存储示意

本系统采用SQLServer2000数据库，建立“GAS＿DETECTION”数据库，并在其下建立“Real-Value”表用于记录实时数据，“RealValue”表中设有数据记录时间字段（RealDate）、探测器编号字段（ChannelID）、传感器字段（SensorID）、实时数据字段（RealValue）等，系统每5s自动记录一次数据并存储于数据库中。

2.1.3 监测结果及分析

此次监测从11：40开始，16：40结束，共5h。期间，点火放喷3h左右。放喷过程中，共有两个探测器的SO2探头分别短暂地监测到1000～12000 mg／m3，其余探测器监测数据均为0。

测出非零数据的探测器分别位于放喷池左后侧40m左右区域（探测值见表1）和放喷池正对150m左右区域（在13：57左右不到1min时间里探测到1000mg／m3的SO2）。

表1 放喷池左后侧探测器SO2探出值

从探测器探测结果来看，在放喷池周围工作区域内基本没有H2S燃烧后产生的SO2气体，偶尔个别探头有探出值，工作区域整体处于安全状态，究其原因有以下几点：

①放喷过程中，由于气体压力，使天然气燃烧后的气体处于整体向上抬升的过程。

②放喷过程中，微风，风向略微吹响放喷池后方，燃烧后的气团在近地面主要向放喷池后方和左右两侧抬升。因此，在放喷池左后侧的探测点有探出值。

③SO2气体密度较空气密度大，因气体压力在短暂抬升后，将慢慢下降。因此，在距离放喷池较近的探测点没有探测出SO2气体，而在距离较远的地方有探出值。

2.2 净化厂突发泄漏应急监测

对于某天然气净化厂突发含H2S原料气泄漏，为了更好地对现场H2S气体扩散浓度值进行监测，指导应急工作，应急小组成员迅速将多个RigRatⅢ多点式无线探测系统探测器安放在上、下风向不同距离处。开启探测器后迅速离开现场。探测器与控制器之间的无线通信距离最大可达3km。因此，将控制器安放在距离泄漏现场2～3km的安全地带，以便保证现场监控人员的安全。探测器与控制器正常工作状态下，探测器通过无线信号将现场H2S监测数据实时传送至控制器，并在控制器显示面板上显现出传送的浓度值。探测器在不充电的情况下可连续工作30d，更大限度地保证了监测的连续性。应急监测流程如图2所示。