燃气管道泄漏的检测技术

2021-06-10朱砂哈尔滨石油学院黑龙江哈尔滨150028

化工管理 2021年14期

朱砂(哈尔滨石油学院，黑龙江哈尔滨 150028)

1 燃气管道泄漏检测技术概述

燃气管道泄漏检测技术会分为多种类别。(1)管道的检测位置不同，主要被分为管外检测法及管内检测法两种。其中，漏磁检测法是管内检测法的典型代表方法，此种方法需要管内壁与传感器之间必须紧密相连。管内检测法一般会结合使用到录像、涡流、超声波等技术，检测精准度较高，适合检测管道的腐蚀情况或其他微小泄漏等，如果管道的内径较大，施工人员们会考虑此种方法，因为若管径较小，则极易发生停运堵塞等情况，耗费较高[1]。(2)检测对象不同，主要包括两种方法—间接检测法与直接检测法。针对不同需求可以采用不同的检测方法。比如需要检测管道泄漏时产生何种现象时，我们会采用间接检测法。此种方法大致包含声发射法、统计决策法、压力梯度法、质量平衡法等。如果需要检测管道泄漏出的物质性质时，我们通常会采用直接检测法，直接检测法包含示踪剂检测法、泄漏检测电缆法、直接观察法和光纤维泄漏检测法。

2 简要概述埋地燃气管道泄漏的检验措施

2.1 查找并确定燃气管道位置

施工人员在检测燃气管道泄漏位置时，应该使用专业的管道探测仪来精确确定位置。在实际的操作过程中，往往会受到天然气流动性大的影响，导致管道检测工作受到一定阻碍。所以，为了方便技术人员可以更精准地确定漏点位置，检测人员需要在地面沿着燃气管道的路径一点点检测避免漏测[2]。

2.2 搜寻管道异常位置

一般情况下，施工人员会使用手推式埋地管道泄漏检测仪以避免在无管道的地方检测。在进行检测时，检测仪的采样吸气口必须时刻和地面保持接触，且需要顺着管道走向缓慢推行。为了避免燃气在窜出地面时扩散到空气中，则需要将检测仪紧紧贴在地面上，在燃气还来不及扩散时就将其吸入到采样吸气口中。针对在检测时无法用肉眼直观看到泄漏点，施工人员可以在其上方撒一层肥皂水，若有气泡产生，则说明存在泄漏点。

2.3 处理燃气管道泄漏点

如果在检测过程中发现存在异常点，为了方便引导泄漏的燃气向垂直方向自由上升，施工人员应在异常点上方的地面位置处打探孔，以帮助技术人员在第一时间内确定泄漏位置。在开挖探孔前，为了保证燃气管道的安全，需要对管道进行再次定位。此外需要注意的是，探孔位置应不少于三个，探孔深度最好大于管道的埋深。

3 介绍几种常用的燃气泄漏检测法

3.1 人工巡检法

现如今，我国在检测燃气管道泄漏方面最常用的检测方法即为人工检测法。人工检测法的主要内容是：利用巡检设备和GPS定位系统对燃气管道进行全方位的搜查。这种方法优缺点并存，需要根据实际情况具体选择。其优点是成本低、操作难度系数低、直观易懂；缺点是人力耗费严重，必须有人实时操作[3]。

3.2 SCSDA监控检测法

此种方法的工作机制是：在计量箱、调压箱上安装温度、压力传感器，再利用SCSDA系统对燃气管道进行实时监控，判断是否有泄漏点的指标是压力的变化。

3.3 光纤维泄漏检测法

3.3.1 简要概述光纤传感器的主要概念

在众多光纤传感器中，光纤光栅传感器是最具代表性的一种。此种传感器的应用范围较为广泛，在实时监测应变、温度及安全时常会用到这种传感器。正因为光纤光栅传感器的应用范围极广，所以常常被用到建设大坝、开采石油、航空等领域中。众所周知，光纤传感器的种类多种多样，这种传感器的分辨率普遍较高，而且和其他的传统机电传感器相比，光纤传感器具备的优点极多，例如：重量轻、体积小、耐高温、耐腐蚀、耐电磁干扰等。正因如此，光纤传感器也被应用到了各种恶劣的环境中去。光纤光栅传感器之所以得到广泛应用，十一位光纤光栅传感器有着波长调制的传感信号。这一特殊之处使得光纤光栅传感器有着优于其他传感器的特长之处：(1)检测信号不会被探测器老化、光纤弯曲耗损、光源起伏等因素所影响；(2)不需要其他干涉型传感器所必需的固有参考点；(3)可以更为便捷地采用波分复用技术对一根光纤上的多个光栅进行分布式测量；(4)在埋入材料中，光纤光栅对自身温度及应变的范围测量较大，分辨率极高。

3.3.2 简要概述光纤传感器的工作机制

所有的光纤传感器都是由三部分组成的：探测器、光纤、光源。通常，光源会发射出光耦合进光纤，再通过光纤进到调制区内，调制区的光信号受到外界被测参量的影响，诸如光的波长、频率、相位、偏振态、强度等光学性质均会出现改变，光信号再通过光纤进到光探测器内，由此获取被测参量。

(1)简要概述光纤传感器的应用。就一般情况而言，永久性井下测量设备必须具备的条件就是耐高辐射、耐高温、耐电磁干扰、稳定，而光纤传感器恰巧具备这些必要条件。因此，光纤传感器就被广泛利用到井下作业中，这种传感器在井下作业中主要承担测试索链棒的疲惫度和强度的工作。诸如英国美国这样的发达国家，也会在海洋石油平台的结构监测工作中用到光纤传感器。光纤传感器已经逐渐被越来越多的技术领域所接纳，人们会在许多大型的工程建设中用到光纤传感器。例如对水电水利工程的渗流场、应力场、温度场、位移场等进行监测。光纤传感器的应用使得人们可以任意测量光线沿线各点的位移、应力、温度的准确值。这种方法不同于以往传统的测量方法，它展示出来的结果清晰直观、信息量大，对于人力、物力、财力的损耗也比传统方法少。除此之外，光纤传感器中的分布式光纤检测技术在经过我国科研人员不断地研究探索下，已经在多方面领域得到了应用，例如：监测地铁公路等隧道行业的火灾发生情况；监测大型民用工程的结构安全性；监测油罐、油库的设施的故障点、温度等；监测天然气管道、石油管道的泄漏现象。

(2)负压波检测法。负压波检测法是当今国内外应用最为频繁的管道泄漏点检测定位法。该方法的工作机制是：一旦燃气管道发生泄漏，含有泄漏信息的负压波会随着燃气管道向外传播至几千米处。压力变送器感受到了含有泄漏信息的负压波后，会具体检测管道的泄漏情况，再根据负压波传到管两端的时间差对管道泄漏点进行准确定位。目前，世界各国均采用了负压波检测法来检测本国的燃气管道泄漏情况。

4 简要分析瞬态下的燃气管网泄漏检测技术应用

基于对瞬态问题的分析方法，我们可以将燃气管网系统大致分成几块区域，在不同的区域内分别进行漏失模拟实验。通过对模拟程序的运行，可以大致预测燃料管网系统的瞬时状态；通过对燃气管网系统所有边界条件的剖析，可以了解在瞬态下摩阻系数的变化规律；通过对校核模型的建立，可以为寻求燃气管网系统的检漏方法夯实理论基础。

实验台的整体系统图如图1所示。

图1 燃气管线泄漏检测实验台系统图

该实验台是由两台气罐、三条通路、两条回路共同组成的。其中，直管总长为54 m，管径为DN50，管内的流动介质为空气，最大管内压是2.0 MPa。此外，管道的上下游分别有一个储气罐(标为E1,E2)，其作用是稳定管内压。在模拟燃气泄漏的过程中，可以通过手动球阀来控制泄漏孔的大小，可以利用电磁阀来模拟泄漏时的突发情况，用转子流量计来计量泄漏量。由图1可见，在直管系统的末尾处设置了电磁阀D-1，该电磁阀是用来控制瞬变流动情况的。为了实现对环状、支状、直状管道的模拟，可以控制不同位置的手动球阀。

该实验台的功能主要包括：(1)可以研究中低压下的燃气管道问题；(2)可以对支状管道、直状管道的水力工况参数进行准确检测；(3)可以初步实现受到控制泄漏孔大小，模拟泄漏突发过程；(4)可以通过对泄漏点响应波的分析，确定泄漏位置[4]。