城镇燃气埋地管道泄漏探测方法研究

许强生

（马鞍山港华燃气有限公司，安徽马鞍山 243000）

1 城镇燃气埋地管道泄漏探测方法概述

系统性总结了城镇燃气埋地管道泄漏探测主要方法，准确把握技术规律，明确技术要求，为新时期城镇燃气埋地管道探测方法的合理化、科学化应用提供方向性引导。

现阶段，对于城镇燃气埋地管道泄漏探测依靠人工巡检法和激光检漏车巡检法两大类。其中，人工巡检法主要由检测人员操作推车式检测仪或探杆式检测仪，沿着管道走向进行检测，判定埋地管道是否存在泄漏。人工巡检法灵活度高，环境适应能力强，可准确判定燃气埋地管道泄漏位置，被广泛应用于狭窄路段或居民小区内的燃气管网检测。激光检漏车巡检法作为一种高效的检测手段，通过高精度车载燃气管道泄漏检测系统，对管道沿线开展可燃性气体检测，与人工巡检法相比，激光检漏车巡检法检测效率更高，检测范围更广，检测成本更低，充分满足了城市主干道或快速路等区域的燃气埋地管道泄漏探测要求。

为稳步增强城镇燃气埋地管道泄漏探测工作质效，实现对泄漏点准确定位，在人工巡检法和激光检漏车巡检法的基础上，提出不同的泄漏探测方案，旨在更好地兼顾不同场景下的燃气埋地管道泄漏探测要求。例如，国内部分团队提出将人工巡检法和气相色谱分析技术结合起来，通过探测方法联动，准确确定聚乙烯燃气管道泄漏点位置。部分团队提出利用北斗定位技术，获取燃气埋地管网精准坐标位置和燃气浓度，配合使用激光检漏车巡检，快速计算出泄漏点位置和泄漏区域面积，为后续泄漏管道修复等活动开展提供数据支持。例如，某技术团队将氖气作为燃气示踪剂，借助Flient 软件，建立起燃气埋地管道泄漏扩散模型，便于技术人员准确掌握燃气泄漏面积、燃气浓度等相关情况，增强燃气埋地管道泄漏点处理能力。通过城镇燃气埋地管道泄漏探测方法的科学化选择和合理化应用，有效扭转了过往燃气管道泄漏点探测精度不高、处理效能不强的局面，在不对燃气埋地管道其他区域产生扰动的情况下，快速完成泄漏区域修复工作。

2 城镇燃气埋地管道泄漏探测方法选用标准

选择城镇燃气埋地管道泄漏探测方法时，要坚持科学性、实用性和灵活性的技术标准，综合系列考量，通过技术组合，构建最优化的燃气埋地管道泄漏探测方案。

2.1 燃气埋地管道泄漏探测的科学性要求

燃气埋地管道泄漏探测技术方法需要具备较强的科学性，技术人员在操作相关仪器设备、组织开展系列泄漏探测过程中，能排除环境因素、人为因素的干扰，最大限度地增强埋地燃气管道泄漏探测效率，提升探测结果精准度。在泄漏区域评估和泄漏点定位中，可以通过探测方法的有效选择，增强泄漏探测技术方法的环境适应能力。例如，在空间狭小区域，选择人工巡检法；在空间开阔区域，可选择激光检漏车巡检法等检测方法，借助泄漏探测方法的科学选择，不断提升泄漏探测效率。

2.2 燃气埋地管道泄漏探测的实用性要求

燃气埋地管道泄漏探测精度高、窗口期短，为适应燃气埋地管道泄漏探测要求，在整个泄漏探测周期内，对于所选用的技术方法，要做好方案必选和评估。具体来看，燃气埋地管道泄漏探测技术方法实现难度应当较低，确保技术人员可根据泄漏探测工作任务要求和探测环境，制定相应的泄漏探测方案。持续降低燃气埋地管道泄漏探测难度，避免发生泄漏探测成本过高、支出过大等情况。例如，随着燃气埋地管道泄漏探测方法日益多元，不同探测方案技术特点突出，为实现技术的合理化选择和科学运用，要在实用性要求下，对比分析超声波检测法、负压检测法等不同检测方法，根据泄漏探测任务要求，选择最具针对性的探测技术方案。

2.3 燃气埋地管道泄漏探测的灵活性要求

燃气埋地管道泄漏探测任务量较大，工作环境较为复杂，为适应不同目标任务下燃气管道泄漏探测要求，对于使用的泄漏探测方案，要注重该方案的环境适应能力，确保所选用的燃气埋地管道泄漏探测技术方案可以根据实际情况，灵活调整预先制定的探测方案，进而最大限度地发挥技术优势，准确高效地完成燃气埋地管道泄漏探测任务。例如，在借助示踪剂检测法进行泄漏探测时，要根据实际情况，灵活选择示踪剂种类，通过示踪剂合理选择，提升泄漏位置定位准确性，降低定位等待时间，减少燃气埋地管道泄漏风险。

3 城镇燃气埋地管道泄漏探测方法应用路径

城镇燃气埋地管道泄漏探测方法的应用，要求技术人员在总结过往经验基础上，遵循泄漏探测方法选用基本标准和主要原则，采取有效举措，完善探测流程，细化探测方法，构建起完备的城镇燃气埋地管道泄漏探测技术机制。

3.1 常规管道泄漏探测

为更加快速、准确地判定管道泄漏位置，在进行常规性探测技术方案应用环节，可以选用空气压缩机、可燃气体浓度分析仪、主气棒、探测棒等技术设备，通过相应的连接顺序，将泄漏探测设备连接起来，形成一整套完备的泄漏探测技术方案，借助不同探测设备有效联动，稳步增强燃气埋地管道泄漏探测能力。在连接过程中，空气压缩机、可燃气体浓度分析仪位于地面，将探测棒、注气棒放置于钻孔内部，如图1所示。

图1 探测装置连接示意

泄漏探测开始之前，要根据实际情况，进行必要的钻孔，合理设置注气孔和探测孔，不断提升燃气埋地管道探测效率，结合以往经验，可以选择多种钻孔方案，如图2所示。

图2 钻孔分布示意

3.2 超声波检测法的应用

为提升燃气埋地管道泄漏检测精度，引入了超声波检测法，通过垂直向燃气埋地管道发射超声波，持续追踪超声波反射时长，如果管道没有发生损坏，超声波发射时长变化幅度较为规律；如果管道发生损坏，超声波发射时长出现异常。借助这种方式，监测人员能够准确判定故障发生位置，实现燃气埋地管道泄漏检测的连续性，但超声波检测无法实现实时检测的目标，同时对管道介质较为敏感，在某些因素影响下，容易出现检测误差。

3.3 示踪剂检测法的应用

示踪剂检测法作为新型的探测技术方案，其操作难度较低，实用性较强。在实际的技术应用过程中，需要向燃气埋地管道内加入放射性示踪剂，当燃气埋地管道发生破损，出现燃气泄漏的情况时，示踪剂会随着燃气泄漏出来并附着到泄漏点周边区域的泥土之中。例如，现阶段，多选择氖气作为示踪剂，进行泄漏点标定。通过操作检测示剂追踪仪，获取、标记、反馈标记位置，进而确定燃气埋地管道泄漏位置。与其他检测方法相比，示踪剂检测法定位更为精准，灵敏度更强，但泄漏检测周期较长，监测效率相对较低。

3.4 分布式光纤传感器检测法的应用

分布式光纤传感器检测法充分运用了光纤传感重量轻、体积小、灵敏度高、化学稳定性强、易于远距离控制等特点，较好地满足了不同场景下的泄漏探测要求，是探测技术主要发展趋势。在技术应用过程中，通过在燃气埋地管道相关区域布设传感器，可以实时获取管道周边区域燃气浓度变化情况，将燃气浓度数据通过光纤传输到系统后台，系统自主完成信息比对，并发出预警信息，辅助技术人员开展燃气埋地管道检修工作。分布式光纤传感器监测法灵敏度高、实时性强，但总体投入成本偏高，要根据实际情况，做好合理性的技术选择和硬件布局。

3.5 质量/流量平衡法应用

质量/流量平衡法主要依托数学逻辑，完成对探测数据的获取、分析及应用，在此基础上，判定燃气埋地管道是否发生燃气泄漏情况。根据以往经验，正常状态下，燃气埋地管道进口质量流量=燃气埋地管道出口质量流量，在使用该方法的过程中，要注重技术联动，使用常规性泄漏探测技术或者其他探测技术方案，准确获取燃气埋地管道泄漏数据。利用获取数据，开展逻辑分析，燃气埋地管道如果存在泄漏的情况，则燃气埋地管道进口质量流量–燃气埋地管道出口质量流量=燃气泄漏量。通过快速的数据运算，可以判定燃气埋地管道是否存在泄漏情况，但这种检测方法容易遭受外界因素干扰，产生检测误差，对于后续燃气埋地管道检修活动开展产生一定程度的干扰。

3.6 压力梯度法的应用

对于燃气埋地管道延程降压线性分布的管道，在泄漏探测过程中，可以采取压力梯度法，完成燃气埋地管道燃气泄漏探测工作。在具体探测过程中，需要沿燃气埋地管道布设一定数量的传感器，由传感器对管道进行监测，监测过程中如果出现燃气浓度异常的情况，传感器迅速进入工作状态，对燃气浓度区域上游、下游的压力进行追踪，根据追踪数据绘制燃气埋地管道上下游压力梯度，梯度交点位置可以判定泄漏点。压力梯度法操作难度较低，但对应用对象的压力分布有着相关要求，检测方法的实用性受限。

3.7 负压波法的应用

燃气埋地管道发生燃气泄漏后，管道内部压力会出现下降的情况，燃气泄漏时产生负压波。根据这一物理属性，借助压力传感器持续监测负压波出现时间，结合负压波传播速度，可以准确判定燃气管道泄漏点空间位置。负压波法操作难度较低，实用性较强，燃气埋地管道泄漏检测中，无须创建复杂的数学模型，但存在燃气泄漏误报率较高、定位精度较低、受环境因素影响较大的情况。目前在燃气埋地管道突发性大型燃气泄漏检测中，负压波法有较好的实践应用效果。

3.8 实时模型法的应用

在进行燃气埋地管道泄漏检测过程中，可以利用数学逻辑，立足物理规律，建立起检测模型，用于完成燃气泄漏检测工作。结合以往经验，燃气埋地管道泄漏检测模型构建过程中，可以充分运用状态评估器法、瞬态模型法、Kalma 滤波器法。借助实时模型法合理化、高效化应用，能够在较短时间内，快速判定泄漏位置和泄漏量。但实时模型法对技术人员的技术能力和专业素养要求较高，难以在短时间内进行有效推广和应用。燃气管道泄漏扩散模型对于燃气泄漏扩散范围的估算、燃气泄漏扩散安全等级的确立有着深远影响，有效增强了燃气管道泄漏事件处理能力，减少了安全事件发生概率[5]。基于这种目标定位，工作团队遵循质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律，建立起燃气管道泄漏扩散规模通用微分方程，借助数学模型对燃气泄漏扩散方式进行模拟。方程表达式为：

数学模型中∅为通用变量，u为速度矢量，∅为广义扩散属性，通过完整的数学表达，使燃气管道泄漏扩散模型可以更好地展现出扩散范围、扩散数量、扩散威胁，实现燃气管道泄漏扩散规律准确把握，为后续燃气管道泄漏事故应对预案的设置、泄漏事故合理应对提供数据支持，消除燃气管道泄漏扩散问题处理工作的盲目性。为了更好地论证燃气管道泄漏扩散模型的真实性与有效性，技术人员可以充分利用数值模拟和实验研究的方式，修正数学模型，最大限度地提升燃气管道泄漏扩散模型实用属性。

4 结束语

城镇燃气埋地管道泄漏探测对于提升燃气使用安全有着极大裨益。为持续增强泄漏探测能力，实现探测方法和探测技术的迭代升级，切实满足新时期城镇燃气埋地管理使用要求，从实践角度出发，坚持技术导向，围绕燃气管道泄漏探测要求，细化探测技术标准与探测方法流程，实现城镇燃气埋地管道泄漏点、扩散量的准确评估，为后续泄漏点维修提供数据支持。