城市燃气泄漏检测新方法及其应用

梁耀方(重庆梁平天然气有限责任公司，重庆 405200)

城市燃气泄漏检测新方法及其应用

梁耀方(重庆梁平天然气有限责任公司，重庆 405200)

伴随着我国社会经济的快速发展，各行各业对于能源的需求迅速扩大。天然气正逐渐成为我国城镇居民日常生活的主要能源需求之一。城市燃气管网的大量新建、运营，也使得城市燃气泄漏风险日益增加。如何有效检测城市燃气泄漏，对于确保安全供气，提高燃气企业市场竞争能力，促进社会的和谐发展具有重要意义。为此，本文分析了城镇天然气管道泄漏的特点和燃气泄漏的检测技术，相关研究成果对于提高城市燃气泄漏检测技术与管理水平具有一定的理论和实践参考价值。

城镇燃气企业；泄漏检测；新技术简介

全球范围内的石油资源正逐渐枯竭，难以适应社会、经济发展的需要。石油资源严重短缺现象在我国表现得更加严峻，而与石油资源的短缺现象相反，我国的天然气储量却相当丰富。根据前人[1]的初步估计，我国目前已探明的可采天然气储量大约为14万亿立方米，并主要集中在西南地区。此外，天然气与其他化石燃料相比，具有热值高（氢含量高）、天然气燃烧后不存在固体污染物，燃烧产物中的氮氧化物以及二氧化硫含量很少。因此，天然气在我国的工业、民生中有着广阔的应用前景。在我国，天然气的输送主要采用的是管道技术。目前，我国由西向东，从南至北已经建成长约4万千米的天然气干线管道。城镇居民的燃气供给业务主要由城镇燃气服务企业配套完成[2]。城镇燃气服务企业主要通过城市内的天然气支管网，将干线管道中的天然气输送到当地的每一个天然气用户家中,常见的燃气管道及其内压与干线相比均较小，通常不超过4MPa。城市燃气管网因其地理位置特殊，出现泄漏的可能性以及泄漏的危害均较大。为此，本文拟就“城市燃气泄漏检测新方法”课题展开一定层次的理论研究，试图有效降低城市燃气管网泄漏的可能性以及城市燃气管网泄漏的危害。

1 天然气管道泄漏的特点

采用管道输送的化石燃料主要有石油和天然气这两种。石油的泄漏相对明显，而且人为故意破坏的可能性最大。而天然气在管道中泄漏则具有强烈的“隐蔽性”[3]。一方面是由于天然气这种气体在官网中极易出现微小渗漏的现象；另一方面则是由于天然气管网那个的人为破坏较少。虽然天然气管道泄漏通常为“微小渗漏”而难以被发现，但天然气泄漏事故相较于石油泄漏的危害更加严重。根据笔者多年的工作经验，泄漏的天然气气体通常都会沿着某种特定的“泄漏路径”持续流动、富集。这些“泄漏路径”一般是燃气管网由于城市中各种复杂地下管网、地质条件而产生的管网裂缝。

另外，天然气管道泄漏还具有明显的延时特征。这种延时特征主要是指燃气从管网泄漏到渗透至地面，再到可能的富集爆炸，都需要一定的时间。不同的天然气种类，不同的泄漏环境，不同的扩散条件，其延时特征也是不同的。

2 国内的燃气泄漏检测技术

国内的燃气泄漏检测技术主要有直接检测法、间接检测法两大类。其中，直接检测法主要是采用加臭等方法检测，已经获得了较多的应用，这里不做赘述。

间接检测法[4]用于燃气管道泄漏检测，主要通过对天然气的流量、压力等参数的实施监控，通过甄别这些特征参数的实施变化来判断管道是否存在泄漏、在哪儿泄漏、泄漏量是多少。

（1）流量法：检测人员通过对比燃气管道进出口截面的流体的流量差就可以判断是否有发生泄漏了。但是，这种技术无法适用于地下条件复杂、管线较长等情况。该方法的最大缺点在于难以通过一次检测就可以较为准确的判断泄漏点位置，往往需要多次检测才能判断在哪根管上出现泄漏事故。

（2）建模检测法：该方法目前仍在实验室阶段，现场大型实践较少。建模检测法主要是通过建立输气管道的实时动态模型，并对输气管道系统的各种特征参数进行在线估算，通过比较估算值和实地测量值来诊断泄漏故障。

（3）信号处理方法：该方法与建模检测法截然不同，无需建立相关管道数学模型，更不需要实地检测，仅仅通过对信号的分解变换，提取特征参量既可以获得燃气管网的泄漏信息，因此该方法在国内外得到了广泛的应用。

（4）管壁参数变化检测法：这是一种较新的检测方法。它主要是通过检测管壁缺陷来判断是否有泄漏。他可以为检测人员提供整个管线的所有的信息。但其缺点也十分明显：设备过于昂贵，检测费用通常是流量法的10倍以上，通常只适用于干线大修检测。

3 国外最新的燃气泄漏检测方法简介

伴随着城市天然气管道的发展，燃气泄漏检测技术也取得了较大进步。ASI公司(坐落于美国德克萨斯州，ASI在燃气、石油泄漏检测领域具有较大的影响力，其监测设备和监测方法均处于世界领先地位。ASI公司开发的燃气泄漏检测系统（简称ASI系统）的原理[5]主要是基于瞬时声波的检测的，集体而言，ASI系统可以较好的捕捉管线在爆裂瞬间产生的管道压力失稳而引起瞬时声波振荡。通过收集、反演这个瞬时声波振荡就可以准确、快速的确定泄漏点的位置。根据ASI公司的介绍，其系统对于燃气管网微小破裂响应时间一般不超过55秒，定位精度通常不低于30m，特别适用于天然气干线管网的检测。

4 结语

本文就“城市燃气泄漏检测新方法”课题展开一定层次的理论研究，首先笔者总结了城镇天然气管道泄漏的两个主要特点，即隐蔽性和延时性；然后，笔者重点介绍了燃气泄漏的间接检测技术，详细梳理了流量法、建模检测法、信号处理方法以及管壁参数变化检测法的原理和优缺点；最后，以ASI技术为代表介绍了国外燃气管网泄漏检测新技术。本文的研究成果对于提高城市燃气安全运营水平，提供了一定理论指导和实践参考。

[1]吴晓南,胡镁林,商博军,黄睿.城市燃气泄漏检测新方法及其应用[J].天然气工业,2011,09:98-101+142.

[2]邓岩.城市燃气管网泄漏检测技术与定位方法研究[J].中国高新技术企业,2012,07:78-79.

[3]马辉.燃气管网泄漏检测及其安全防护技术开发与应用[J].科技与企业,2012,23:358.

[4]曹琳,赵金辉,谭羽非.泄漏检测及定位方法在燃气管网应用的可行性[J].煤气与热力,2008,01:51-54.

[5]韩朱旸,翁文国.燃气管网定量风险分析方法综述[J].中国安全科学学报,2009,07:154-164+177.