燃气泄漏检测（精选十篇）
燃气泄漏检测 篇1
天然气主要成分为烷烃,其中甲烷占绝大多数,另外有少量的乙烷、丙烷和丁烷等其他气体,是一种易燃易爆混合性气体。天然气与空气混合后,温度只要达到550 ℃就会燃烧;天然气浓度达到5%~15%时[1],遇火源即发生爆炸,且达到一定浓度时还会出现人员中毒现象。天然气管道泄漏的原因很多,生产制造、安装施工、使用、安全管理等有所疏忽都会引起天然气泄漏事故的发生[2]。天然气在送到最终用户之前,为助于泄漏检测,要用硫醇等给天然气添加气味。最原始的泄漏检测方法就是“闻”,随着科学的发展,出现了各式各样的电子鼻———天然气检测仪,其原理各异。当前城市管网主要以人工巡检为主,管网密布,工作量大,在检查出结果之前,可能事故已经发生,所以迫切需要一种快速高效的检测设备[3]。车载燃气检测的模式有效地利用了设备的检测灵敏度和汽车的机动性,解决了输气管道和配送管道的泄漏巡检,检测系统提供了泄漏早期预警的功能,可以与管网的GIS系统一起构成早期预警系统。
1 TDLAS燃气检测技术的原理
TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,可调谐半导体激光吸收光谱)技术是一种光谱吸收技术,是利用可调谐半导体激光器的窄带宽和波长随注入电流改变的特性实现对分子的单个或几个距离很难分辨的吸收线进行测量。根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,可通过测量气体对激光的衰减来确定气体的浓度。采用TDLAS技术进行气体探测的主要特点是:①高选择性、高分辨光谱技术,实用指标可以达到ppm量级,即使路面上存在微量泄漏的燃气也能检测到;②对于所选用的工作波段,水分和其他气体几乎没有吸收,使系统具有良好的选择性,路面上的汽车尾气等非甲烷碳氢化合物对测量不会产生干扰;③响应速度快、灵敏度高[4],使得车载检测技术成为气体的实时测量和在线检测技术,TDLAS探测器的时间分辨率可以在ms量级,整个检测系统的响应时间约为0.2s;④稳定性、重现性好,检测结果是稳态的,不是瞬时变化的,零点稳定不漂移,便于系统对数据进行储存和分析处理;⑤安全性高,防爆性好,使用寿命长[5]。
2 车载燃气泄漏检测系统的功能设计
根据实际巡检工作的需求,设计了车载燃气泄漏检测系统的功能[6],如图1所示。整个系统电源来源于车辆自带电源输出或者蓄电池,TDLAS探测器安装于车辆正前方,测量信息反馈到放置于车厢内的控制箱,控制箱具有分析信息和手动配置系统参数的功能,并对测量信息进行存储;与控制箱电缆连接的显示器可以显示检测结果和地理定位、车速等信息;如果天然气浓度超标,显示器会发出报警,需要现场工作人员给予反馈;车载系统的行驶路线和检测信息会通过远程传输模块实时传输到中控室的GIS系统[7],现场浓度超限报警时GIS系统也会有相应报警提示,直至工作人员做出反馈。
3 车载燃气泄漏检测系统的实现
3.1 电气部分的功能实现
系统选用国产的TDLAS传感器,型号为CRP1 000,甲烷的有效检测浓度达10ppm(本文中ppm均表示体积浓度比,1ppm相当于1cm3/m3,下同)以上,响应速度小于0.5s。地理定位模块选用市场上尺寸最小、完全国产化的北斗/GPS模块UM220系列,集成度高、功耗低,定位精度可以达到2m。信息远程传输模块采用GSM/GPRS通讯的方式,模块主要由SIMCOM公司SIM900A芯片构成,属于双频GSM/GPRS模块,完全采用SMT封装形式,工作频率为GSM/GPRS 850 MHz/900 MHz/1 800 MHz/1 900MHz。现场信息显示部分使用北京迪文的串口液晶屏DMT系列,使用DGUS来进行开发,可以实时显示甲烷浓度数据、历史浓度曲线、光路衰减值等信息,工作人员通过触摸屏幕进行人机交互。CPU选用意法半导体公司的STM32F105RCT6,具有高性能、低成本、低功耗的嵌入式程序应用的ARM Cortex-M3内核,64引脚LQFP封装,256kB的内部FLASH,两路支持同步/异步通讯的USART和三路同步通讯的UART。系统单片机采用keiluvision4平台嵌入式程序开发,C语言编程,协调以上功能模块工作,实现人机交互系统功能设置、检测信息处理、现场报警和信息存储、显示、回查、出示检测报告等功能。车载燃气泄漏检测系统的上位机是基于天然气管网的GIS系统平台开发的,可同时接受多个现场车辆位置信息、气体浓度值和报警信息,GIS系统可实现实时显示、存储,浓度超限后必须手动确定取消报警,系统提供检测信息查询功能。车载设备的电源电压为DC12V,通过供电系统模块提供DC3.3V、DC4V等所需电压。
3.2 结构部分的功能实现
3.2.1 系统采样方式的确定
一般采样方式有泵吸式和扩散式,前者是仪器带有一个小型气泵,对待测区域的气体进行抽气采样,将样气吸入特定检测空间进行检测,此方式需要考虑泵的流量和车速,需要一定时间才能把取样气体吸入检测空间;后者是被检区域的气体通过气体的自然扩散进行检测,传感器需要置于空气中有效距离内感知到被测气体,此方式检测速度快,但是受环境温度、风速影响较大。由于车载式燃气检测系统移动速度较快的特点,所以本系统选用扩散式采样。
3.2.2 设备总体结构
车载燃气泄漏设备结构图框如图2所示。
探测器及支撑结构安装于车前方,设计了适用于汽车和电动摩托车的两种形式结构,两者结构类似但光程不同。控制箱和显示器放在车内,相互之间使用电缆通讯,控制箱通过保护套管内的光纤将激光信号传到安装于车前方的TDLAS探测器,探测器通过镜头发出激光,光路裸露在大气环境里,直接采样,支撑结构上设有探测器的防护装置和光路的反射结构,探测器镜头接受反射光,并转化成反馈信号,通过保护套管内的电缆传给控制箱,控制箱实时处理信息。如果甲烷浓度超限则显示器现场发出报警声,工作人员操作按钮或触摸屏,反馈给系统信息。探测器通过压环固定在安全防护装置上,安全防护装置与移动的车辆安装为一体。如果工作时探测器镜头有灰尘或污渍,控制器中光路衰减值超标,系统会提示吹扫,安装于车厢内的小型气泵通过气管吹扫探测器镜头,以达到清洁目的。
探测器及支撑结构由防护套筒、TDLAS探测器安装结构、安装压环、电缆保护套、气管与清洁泵组成,如图3所示。整个设备安装于车前保险杠的前下方,探测器与支撑架另一端的反射镜构成光路,支撑架结构牢固,具有防止撞击、保护光路的作用。光路上方安装有防护罩,防护罩两端加橡胶垫安装于支撑架上,并且探测器头部和反射镜外面分别安装有防护套筒组件,使设备能够适应风、雨雪和泥泞道路等多种场合作业。车厢内的清洁泵通过气管将空气输送到吹气孔,吹气孔位于镜头前方,正对镜头处。探测器镜头和发射镜外部分别安装有防护套筒,加强了设备的安全保护,也方便了车载设备的清洗;在检测车开始巡检前,需要旋动防护套筒组件上的锁紧螺母,移动压板到下限位,打开套筒;旋转螺母进入套筒底板的凹槽内,然后旋紧锁紧螺母,锁定压板位置。相应地在探测器不工作时,需要移动压板到上限位,旋动螺母锁定其位置。
控制箱整体为便携式设计,如图4所示。其内部器件位置合理、集中紧凑、接线方便、外形美观;后面板和侧壁设有通风孔,保证散热效果,底板设有固定孔,可安装支撑脚也可用于固定。
显示器设计简单、安装方便、小巧大方、耐用,可根据需要放置,工作人员在开车的同时可以清晰地看到监测数据并与上位机通讯,进行各项操作。如图5所示,显示器正面是触摸屏和电源、网络连接、报警确认、报警音量调节4个按钮,可以方便地打开更换通讯卡或进行其他操作。
4 车载燃气泄漏检测系统的测试
为了验证系统的性能,进行了大量实验和第三方检测机构测试[8],结果表明该系统具有良好的稳定性,采集数据准确可靠,能快速发现周围环境中存在的微量甲烷泄漏,并告知工作人员做出相应处置。
4.1 车载燃气泄漏检测系统的标定
基于TDLAS原理的燃气泄漏检测系统属于线性可燃气体探测器,是实现长距离、开放空间泄漏探测的测量系统,在实际应用中根据具体环境条件,可调整监测距离。用于开放空间的扩散式采样气体检测仪属于非标产品,它测量的是可燃气体的浓度和扩散范围的综合指标,国家还没有相关的标准明确规定其标定方法。结合设备的具体结构,北京东方计量测试研究所与项目组共同研究制定了标定方案,设计了专用标定系统,如图6所示。系统主要对CH4含量为0ppm、10ppm、1 000ppm和10 000ppm的4个体积浓度值进行重点测试,以标准气体和现场制备的标定气体作为系统的非电量输入量,扩散到测量容器内,被探测器感知输出系统测量结果,做出图表,分析输入、输出量。基于设备的结构,标定系统设计了专用的测量容器。
根据中华人民共和国国家标准GB/T14070-1993《气体分析校准用混合气体的制备压力法》,采用静态气体配气的方法制备标定气体。标定结果表明,设备最大测量误差在5%以内,满足使用要求。车载燃气泄漏检测系统属于计量性质的安全保障产品,根据《中华人民共和国国家计量检定规程JJG693-2011》中《可燃气体检测报警器》部分的规定,设备的检定周期一般不超过1年[9]。
4.2 系统应用软件测试
2014年9月4日至10日委托中科卓信软件测评技术中心对系统软件进行功能测试,依据GB/T25000.51-2010《软件工程软件产品质量要求和评价(SQuaRE)商业现货(COTS)软件产品的质量要求和测试细则》,测试结果符合项目要求,达到了设计目的。
5 应用实例
车载燃气检测系统于2014年10月份在中石化普光气田301集气站进行试点应用,在301集气站口和6#阀室沿途管路试用3d,未发现明显的天然气泄漏,与其他设备检测的结果吻合。沿途人为释放少量甲烷气体,探测器及时准确地发现了泄漏情况,浓度为33ppm(报警阙值设置为10ppm),现场报警并将信息无线传输到达州基地的控制室。
系统于2015年初在北京市燃气集团第二分公司试用,参加市区燃气管网日常巡检。4月14日在左家庄一社区内,设备报警,显示浓度110ppm,与同时巡检的德国某厂家设备数据一致,经进一步分析,为雨后污水散发出的气体,非燃气泄漏。4月16日在望京医院附近进行泄漏检测,设备显示浓度20ppm,发出报警,预判为燃气泄漏,采取了进一步措施。
摘要：通过分析燃气特性、使用现状和燃气公司的实际需求,根据TDLAS燃气检测技术原理,提出车载燃气泄漏检测系统的设计方案和实施方法。研究了采用扩散式采样方式的气体检测设备的标定方法,设计了设备的标定系统,提出了扩散式气体检测设备标定规范的思想,并通过实际应用验证了车载燃气泄漏检测系统的可行性。
关键词：燃气,TDLAS,扩散式采样,检测系统
参考文献
[1]藏子璇,黄小美,陈贝.燃气泄漏射流扩散模型及其应用[J].煤气与热力,2011,31(6):39-42.
[2]王国磊,田贯三,张增刚,等.燃气泄漏扩散过程的模拟研究[J].山东建筑大学学报,2010,25(6):576-580.
[3]孙立国,周玉文,部敬孝.车载FID市政管网燃气泄漏预警系统研究[J].煤气与热力,2010,30(2):24-28.
[4]朱伟光.城市燃气泄漏检测的新方法及其运用[J].黑龙江科学,2014(4):96-96.
[5]吴晓南,胡镁林,商博军,等.城市燃气泄漏检测新方法及其应用[J].天然气工业,2011,31(9):98-101.
[6]李波,李国栋,薛兴国.PLC在车载天线控制系统中的应用[J].机电工程,2008,25(12):23-26.
[7]王渝卉,郝矿荣,丁永生,等.车载CAN网关实时性分析与改进[J].机电工程,2012,29(8):873-876.
[8]中华人民共和国全国人大常委会.安全生产法[M].北京:法制出版社,2014.
如何检测自家燃气是否泄漏 篇2
方法二:通过燃气表判断燃气是否泄漏：在完全不用气的情况下，查看气表的末位红框内数字是否走动，如走动可判断为气表阀门后有泄漏(如气表，灶具和热水器连接气表之间的胶管，接口等地方)。
方法三:用肥皂或洗衣粉用水调成皂液检查：依次涂抹在燃气管，燃气表胶管，旋塞开关处等容易漏气的地方，以检查家里燃气是否发生泄漏，皂液如遇燃气泄漏，就会被漏出的燃气吹出泡沫，当看到泡沫产生，并不断增多，则表明该部分发生了漏气，这时要赶紧采取措施处理，以防燃气继续泄漏。
方法四:使用专用的燃气报警器仪器(如家用燃气泄漏报警器)查漏，一定得去专卖店或者正规场所购买。
发现燃气泄漏怎么办？
当发现煤气泄漏后，为防止其产生的`严重后果，在不能迅速离开住房的情况下，不要惊慌，应该从两方面着手：
一是减少空气中煤气的含量，迅速打开家中所有的门窗，使空气流通，然后关煤气阀；
二是防止火源。当发现煤气泄漏后，千万不要去动各种电源开关。尤其是晚上睡觉醒时发现有煤气味时，人们起床习惯于先开灯，这时绝对不能开灯。因为当你开关电源开关时，会产生火星，这时房间中以及开关中都有大量的煤气，那么后果可想而知了；同样道理，在灯开着时，发现煤气泄漏，也不可关开关。最后再打电话通知有关部门查找煤气泄漏的原因。
怎样预防燃气泄漏？
1、经常检查连接燃气管道和燃气用具的胶管是否压扁、老化、接口是否松动、是否被尖利物品或老鼠咬坏，如发生上述现象应立即与燃气公司联系。
2、定期更换胶管。根据有关燃气安全管理规定和技术规范，每两年应更换一次胶管。由于各种品牌胶管的质量不一，为了用户的自身安全，建议每年更换一次胶管，用户应自觉做到这一点。更换胶管时应注意以下几点：
⑴软管连接时，应采用专用的气嘴接头，然后用喉码紧固。
⑵软管长度应小于2米。软管不得产生弯折、拉伸、脚踏等现象。龟裂、老化的软管不得使用。
⑶软管不应安装在下列地点：有火焰和辐射热的地点、隐蔽处。胶管，不宜跨过门窗、穿屋过墙使用。
⑷软管不要与灶具紧贴。对台式灶具，软管不要盘在下面或穿越，应靠边绕过，软管如果从高处接下来，不要让火苗燎到。对嵌入式灶具，软管不要紧贴在灶具下方。软管应在灶面下自然下垂，保持10厘米以上的距离，长度不宜超过2米，以免被火烤焦烧断。
⑸装好软管后，可用肥皂水检测是否漏气。打开燃气开关，看是否有连续的冒泡，如有，则表明漏气，不安全。
3、使用时应先点火，后开气。一次未点着，要迅速关闭天然气灶开关，切忌先放气，后点火。使用自动点火灶具时，将开关旋钮向里推进，按箭头指示方向旋转，点火并调节火焰大小。
4、使用天然气灶具时，请勿远离并注意观察，以防止火焰被沸水溢息或被风吹灭。并注意厨房通风，保持室内空气新鲜。
5、使用完毕，注意及时关好天然气灶或热水器开关，同时将表前阀门关闭，确保安全。
6、在燃气使用过程中如遇突发供气中断，应及时关闭天燃气开关，防止空气混入管道内。在恢复供气时应将管道内的空气排放后方可使用。
7、严禁燃气管道用装修材料包覆;卧室内禁止通过燃气管道。
8、请勿在安装燃气管道及燃气设施的室内存放易燃及易爆物品。
9、灶具等燃气设施出现故障后，请勿自行拆卸，应及时联系燃气公司，由燃气公司派专门人员进行修理。
燃气泄漏报警与切断 篇3
随着城镇燃气事业的飞速发展以及人民生活水平的逐渐提高，用户的数量不断增加，到今年三月为止，福州市包括商业营业和职工食堂的用户(管道燃气)累计已达270家，年用气量32．18万m3，占总用气量的17．8％。但是燃气的泄漏或燃烧不完全时有发生，这也同时危害着人们的生命和财产安全，一旦发生燃气泄漏，遇到明火，将引起爆炸，其后果不堪设想。发生泄漏的因素主要有：工程施工质量、燃气计量装置和管材、管件的质量等因素。因此不但要有效地控制上述因素，而且在使用过程中对可能的燃气泄漏进行有效的监测和控制，才能确保用气安全。根据《城镇燃气设计规范GB50028-93》7．5．1条和《火灾自动报警系统设计规范GB50116-98》规定，公建用户的内厨房(没有直接通向室外的门和窗)和受一、二级保护对象的公建(单层建筑面积超过2000m2)，应安装燃气泄漏报警控制系统。
二、基本原理
目前燃气泄漏报警控制系统一般可分为总线制和分线制两种，所谓总线制即各硬件之间连接仅用一根四芯电缆，整个系统可靠性高，技术性强、功能卓越，但成本高，较适合于大型公建；所谓分线制即每一个气体探测器与控制器都有一根电缆连接，其系统设备成本低，价格优势明显，适合于中小型公建。但它们的基本原理一样：当燃气发生泄漏时，气体探测器采集信号通过电缆传送给控制器，当达到设定的报警浓度时，控制器发出声光报警，同时启动外联设备：排、送风机和紧急自动切断阀(电磁阀)等。
三、总线制燃气泄漏报警控制系
该系统由主控制器、计算机、探测器、远程联动设备、输入模块、分线制报警控制器以及其它外联设备组成。主控制器安装在消防监控中心或保安监控中心，其他外联设备均分布在现场。
3-1主控制器
主控制器的作用是为探测器等外联设备提供电源或控制电源，可接250个左右的探测器，对探测器进行巡检，并处理显示探测器传送的信息。当故障和报警信号同时存在时，报警信号优先。
3—2探测器
探测器的工作原理是气敏传感元件在通电加热过程中，根据不同的气体浓度引起的电阻变化。当现场有燃气泄漏时，探测器采集信号通过电缆传送给主控制器，控制器进行分析判断后显示出其浓度值，超出报警设定的浓度值时，发出声、光报警。
探测器的安装高度：燃气比空气轻时，应安装在距天花板20cm以内；燃气比空气重时，应安装在距地面30cm以内。
3-3紧急自动切断阀(电磁阀)
当用气点发生燃气泄漏时，通过探测器报警和控制器输出联动控制信号，并供给紧急自动切断阀电源，其继电器工作，紧急自动切断阀关闭，切断气源。
3-4计算机：
当发生燃气泄漏时，显示事故类型和事故处理程序；设置或改变外联设备之间的联动控制程序；可以将报警、故障和用户设置的信息存储打印。
3-5远程联动器：
当出现燃气泄漏时，接受主控制器传来的联动控制信号，进行通风控制，并向现场人员发出声光报警，提示人们进行事故处理。
3—6分线制报警控制器
与主控制器相似，也是功能完备的燃气泄漏报警装置。其主要功能特点是：与探测器采用分线制连接，最多可接8个探测器，数码管显示报警浓度，6路联动输出。该装置能形成独立监控系统，又可嵌入总线制系统中作为分机联网运行。
3—7输入模块
用于采集现场的各种输入信号，并发送到主控制器进行处理。其主要用途是：接收现场报警按钮的手动报警信号，作为探测器的补充与确认。四。分线制燃气报警控制系统
当燃气发生泄漏，浓度超过设定值时，探测器发出报警信号，控制器发出声光报警信号，显示其泄漏浓度和报警探测器地址号，按联动程序自动或手动启动风机或关闭紧急自动切断阀。当按下复位按键或探测器的报警信号消失，控制器自动恢复正常监视状态。当探测器或总线发生故障时，控制器发出故障信号，故障排除后自动恢复。当故障和报警信号同时存在时，报警信号优先。
五、总线制和分线制的比较
分线制由于设备较为简单，投资少，对于中小型用户，由于面积小，相对用气规模小且集中，所需的探测器数量少，是很适用的。但对大型用户来讲，因为面积大，用气点分散，探测器数量多且远离控制器的情况下，管线浪费，联动功能弱，管理难度大。而总线制由于系统功能强大，运行可靠，但成本高。经调研分析，总线制报警控制系统是适用于大型用户的。
六、几个注意问题
(1)一个用气点应至少安装二个以上的探测器，(一个探测器有效半径约为6m)确保安全可靠报警。
(2)紧急自动切断阀宜安装在室外主管上，并位于手动阀门之后。
(3)事故处理后，紧急切断阀应采取人工复位的方法，而不应采取自动复位的方法，这样做是为了防止由于突然断气，而其它正常用气点的供气阀门仍处于开启状态造成燃气大量泄漏，只有确保所有用气设备的供气阀门处于关闭状态下，才能进行人工复位操作。
七、改进措施
目前国内市场上的紧急切断阀有的是进口的，有的是国产的。它们都存在这样的问题，即紧急切断阀上的继电器接线盒都只有三个接口：火线、零线和接地，当消控中心(值班室)报警控制器给出电源信号时，其阀应关闭，但它却无法返回已关闭的信号给消控中心或值班室，值班人员就无法判断其紧急切断阀是否已真正关闭(紧急切断阀可能由于某种原因而突然失效)。所以建议在紧急切断阀的继电器上增设二个常开触点，这样一旦其阀门关闭，二个触点连通，通过另二条电缆到消控中心(值班室)，阀门已关闭的指示灯点亮，否则应马上关闭紧急切断阀前面的手动阀门。
八、小结
城市燃气泄漏检测的新方法及其运用 篇4
1 用光学甲烷检测仪来替代普通甲烷检测仪
1.1 光学甲烷检测仪工作原理
光学甲烷检测仪是基于红外吸收光谱来实现对气体的辨别, 因每种气体的特征红外吸收频率都是不同的, 并且其红外特征峰的峰位不受其他气体物质的干扰, 峰强度与气体在红外光区的浓度有关, 浓度越大则吸收峰强就越高, 因此可以很容易鉴别空气中气体的成分以及每种气体的浓度, 从而在对城市燃气管道检测的时候可以很直观地判断出是否有泄漏的发生。
1.2 光学甲烷检测仪的优点
1.2.1 气体选择性好
由于每种气体的红外吸收频率不同, 使每种气体都具备自己的特征光谱, 因此在光学甲烷检测仪中反映出选择性极强, 可以轻易测试出气体的种类及某种特定气体的含量。
1.2.2 长期检测误差小
由于待检测的空气中可能含有的气体成分较多, 因此在长期的使用条件下, 普通的接触式检测方法就可能被某种气体或水分侵蚀, 导致内部某种催化类元器件的老化, 从而使检测结果发生偏差, 而光学甲烷检测仪是使用非接触式的检测方法, 因此不会受到外界环境的影响, 使用寿命长, 在长期监测的条件下仍然能够保持较高的检测精度。
1.2.3 响应速度快、灵敏度高
光学甲烷检测仪本身启动速度较快, 因此避免了检测人员长时间处在泄漏的空气中工作, 有利于保护检测人员的身体健康, 并且在气体浓度发生变化时可快速做出响应, 在工作时仪器不会产生发热现象, 因此避免了热源对检测结果造成的影响。
1.2.4 安全性好
光学甲烷检测仪的工作电压很低, 因此在高浓度可燃气体的场合也可放心应用, 而不会成为引起爆炸事故的因素, 因此其具有较好的安全性。
2 车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪的相互配合的检测方法
城市燃气管道的铺设长度较长, 且管线网络较为复杂, 因此在传统的燃气泄漏检测工作中常常由于机动性不足而导致检测结果的实时性较差, 同时由于很多管线所处的环境较为复杂, 检测人员很难置身其中, 而且气体大多是无色无味的状态, 因此如果检测人员距离泄漏点太近, 就可能受到高浓度有害气体的伤害。鉴于此, 本研究提出了一种采用光学检测仪的车载与遥距技术相结合的燃气管道泄漏检测方法。
其中, 车载光学检测仪机动性极强, 可在短时间内到达城市燃气管道的任何位置, 尤其适合用在公路沿线燃气管道的泄漏检测, 避免了传统检测方法带来的交通不便, 可检测低于1ppm浓度的甲烷泄漏, 检测速度高达10 000次/s, 仪器检测范围为以检测仪为中心的20m半径范围。其主要实现方法为:将光学检测仪挂于车前, 车沿着城市燃气管道以25km/h的速度行驶, 如有发生甲烷浓度超标则系统会立刻报警。实践证明, 这种车载光学甲烷检测仪的检测方法比普通的检测方法工作效率提高50%以上。
便携式遥距激光检测仪采用了可调谐二极管激光吸收技术 (TD LA S) , 可调频检测一氧化碳、二氧化碳等气体的浓度, 并使检测可在距离疑似泄漏源50m的地方检测, 而不用检测人员到达管线附近检测, 一方面可以降低检测人员的劳动强度, 使检测人员不宜到达的地方如庭院、架设管线、埋置管线等也能够到达, 以方便检测;另一方面可以提高作业的安全性, 保障检测工作人员的身体健康, 这种便携式仪器还具有自检和标定的功能, 方便记录。
综合以上两种检测方法, 使车载光学检测仪负责日常巡检的任务, 而在车载光学检测仪报警的情况下使用便携式遥距激光检测仪在报警范围内进行精确的定位, 一方面可以发挥机动性强的特点, 另一方面可以很好地弥补车载仪器对工作地形的限制, 并可在远程的情况下实现对泄漏点的精确定位。
3 新检测方法的实际运用
以某市燃气管道检测的实际应用为例, 其在使用传统燃气泄漏检测方法时经常出现误检的情况, 误报率达到10%左右, 因此在2010年引进了车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪的相互配合的检测方法, 将车载式光学甲烷检测仪的甲烷气体超标报警值设定为20ppm, 对城市燃气管线进行日常的巡检, 当发生报警后, 用便携式激光遥距检测仪检测在报警30m半径的范围内的燃气设备及管道的甲烷的量, 找到泄漏源, 然后经过调频检测空气中一氧化碳的量, 如果一氧化碳含量超过甲烷含量的0.18倍则可确定为煤气泄漏事故, 经实践证明这种检测方法的准确率极高, 几乎不会出现误检现象。
4 结语
传统的检测方法无论是仪器设备还是检测方式都有其局限性, 因此必须研究更加实用、高精度的燃气泄漏检测方法, 实践证明, 采用以车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪相互配合的检测方法可有效提高燃气泄漏检测的效率和精度, 并可覆盖整个城市的燃气管网, 有助于第一时间发现燃气泄漏点, 从而采取及时有效的措施防止泄漏的进一步扩大, 避免企业蒙受损失并保证人们的生命财产安全。
参考文献
[1]吴晓南, 胡镁林, 商博军, 等.城市燃气泄漏检测新方法及其应用[J].天然气工业, 2011, (09) :18-19.
如何辨别燃气泄漏 篇5
1、安装燃气设施和用具必须由专业施工人员实施，不得擅自改装、拆卸燃气管道。购买合格的燃气器具，不购买假冒伪劣的燃气设备。
2、燃气灶具要注意定期保养、及时更换老旧零部件，一般的燃气灶具使用年限为8年，超龄使用会大大增加消防隐患，威胁生命安全。当发现胶管有松动、脱落、龟裂变质等情况要及时更换。
3、养成好习惯，按照正确的方式开关燃气灶，停止使用后、入睡前、出门前都要仔细检查燃气管道的门阀和燃气灶阀门。经常检查燃气管道是否有泄漏的情况，每天都打开窗户通风。燃气灶使用过程中不离人，以免锅内的汤水溢出或者风吹灭火焰，导致燃气泄漏。
燃气泄漏检测 篇6
作为一种清洁、高效的能源,天然气越来越受到人们的关注。随着西气东输工程的推进,中俄、中土等天然气供应的签订,以及城市和乡村的天然气置换工程的启动,天然气管网的铺设也在随之进行。天然气管网的泄漏有着隐蔽性、流动性、爆炸性等特点,与其它管道(输水管道、输油管道)相比较而言,天然气管网的泄漏更具危险性。天然气的消费终端是城市居民用户,为了将天然气输送到城市的每个居民家中,就必然要铺设错纵复杂的城市地下天然气管网。仅就京津两地来讲,到2006年底,北京城市管网总长约为7400km,天津城市管网总长约为5000km。不仅如此,京津两地的城市地下管网工程仍然在进行过程中。城市是人口分布密集地,而天然气又具有易燃易爆等属性,一旦发生泄漏,不仅扰乱了人民正常的生产生活,而且存在着人身伤亡的危险。仅2007年5月,全国就有几十起天然气管网泄漏、爆炸事故。及时的发现泄漏,并准确的对漏点进行定位,无论从人身安全角度,还是从经济方面考虑,都是急待解决的问题。对城市地下燃气管网的泄漏检测,目前主要采用可燃性气体检测仪和窨井,其主要缺点是不能够对管线进行实时在线监测,另外一个缺点是定位过程繁杂、不准确。国内、外都正在积极开展各项城市管网泄漏监测技术的研究,比较有前景的几种方法有:声发射监测技术,光纤检测技术以及阴极保护技术。从实时性和简单性(如无需附加大量施工)层面上讲,声发射监测技术最具诱惑性。
2. 检测原理简述
由于输气燃气管道管内外存在压差,一旦管道发生破损,气体从压力高的管内向压力低的管外逃逸,由此引发管壁的振动,有学者将这种振动归于广义声发射范畴。在这种情况下,管壁只作为波的传播介质,并没有能量的积累和释放过程。泄漏所产生的声波,沿着管壁向两端传播,泄漏点的两端安装振动传感器,就有可能检测到该声波,由此可判断是否有泄漏产生并对泄漏点进行定位[1~3]。城市地下燃气管网的压力很低,《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中规定,城镇中压管网的压力为0.01
1)信号的双谱在理论上为零,而非高斯信号的双谱不为零;
2)保留了信号的相位信息,而基于二阶统计量的功率谱对相位是盲的;
鉴于以上优点,作为复杂环境噪声中的信号检测处理手段,双谱有着无以比拟的优势。
泄漏信号在信号分类上应属于随机信号。虽然随着管道内的压力不同、泄漏孔径的不同,泄漏信号的差异很大。但某一段管道上,特别是城市中、低压管道上,压力的变化频率不高,所以在某种程度上,泄漏信号在短时间内可看作平稳信号。城市燃气管网的泄漏检测中的噪声可分为两部分:高斯噪声和非高斯噪声。其中高斯噪声主要来自检测仪器自身和部分环境噪声,管道内气体流动噪声在某种情况下,也可认为是高斯噪声;非高斯噪声主要来自人为环境噪声,如汽车噪声等。这里仅讨论高斯噪声中的信号检测。
在此基础上,有以下假设:
1)泄漏信号为平稳的各态历经非高斯随机信号;
2)噪声为高斯加性噪声;
3)泄漏信号与噪声统计上独立。
2.1 双谱检测非高斯信号理论
泄漏检测系统可表示为图1。检测系统的输入输出的关系表示为:
式中:ys(t)=x(t)*h(t)y1(t)=n1(t)*h(t)
N(t)=y1(t)+n(t)
由线性系统特性及高斯信号的特性可知,非高斯信号通过线性系统后,仍为非高斯信号,高斯信号的线性变换仍为高斯信号,则式(1)中的y(t)为非高斯信号,N(t)为高斯信号。
由双谱的性质,可得到:
在得到观测值的数据记录{y(i)},i=0,1,ΛN的情况下,希望判决以下的假设:
考虑到高斯信号的双谱为零,而非高斯信号的双谱不为零,对式(3)的判决为:如果系统输出的双谱为零,则接受
在实际操作中,准确的信号双谱很难得到,只能得到高阶累积量的渐进无偏的估计量;另外,当采用计算机处理观测数据时,即使很严格的高斯分布信号,在观测序列很长的情况下,也不可能得到B(ω1,ω2)=0的结果,仅能得到一个非常小的数值,所以,以式(3)作为判据在实际操作过程中,很难实现。
2.2 双谱检测非高斯信号
既然双谱的准确值难以得到,而只能得到其估计值,那么在对式(3)进行实际判决时只能依据观测序列的双谱估计值。这里采用直接法得到双谱的渐进无偏估计:将所给的数据分成K段,每段含P个观测样本,即N=KP,并对每段数据减去该段的均值。然后计算DFT系数:
其中:θ=0,1,2,…,P/2,i=1,2,…,K
再计算DFT系数的三重相关:
其中:i=1,2,…,K
最后所给数据的双谱估计由K段双谱估计的平均值给出,即:
假定已经得到序列双谱的估计值By∧(ω1,ω2),对于一个大的样本N,该估计值近似服从均值为By(ω1,ω2)的复高斯分布,其方差可近似表示为:
式中:N为观测数据长度;K为双谱估计时的观测数据分段数;L为平滑窗的长度;py为观测数据的功率谱估计。
服从Nc(By(ω1,ω2),1)
若输出为高斯信号,则式(5)中的统计量T服从Nc(0,1)。
由概率论中的理论可知,下述统计量
服从x2分布,自由度为2p。
式中:p为双谱的主值区间
当2p>30时,
由此,则对式(3)的判决准则为:在显著性水平a下,Ta
2.3 二维窗函数
为了得到更好的高阶谱估计,亦有必要使用k-1维窗函数。二维窗函数的使用对于双谱估计的频率分辨率的提高起着关键的作用。对于二维窗函数可以利用一维滞后窗函数d(x)来构造:
常见的二维窗有三种:最优窗,Parzen窗,频域均匀窗,这里采用parzen窗,见图2:
3. 实验及数据分析
3.1 低压燃气管道泄漏实验装置
根据实验室现有条件,在某闲置工厂空地上,按照国家标准铺设40m长管线,其材质为2’钢管。实验中采用加速度计作为振动传感器,用卡环将传感器与管壁紧密连接在一起,传感器与卡环采用螺钉连接的方式,如图3所示。在安装过程中考虑到传感器的声灵敏度的影响,在加速度计的外面增加了一个壁厚为5mm的钢制外壳,将传感器密封起来,以减小外界噪声的影响;为了得到好的耦合效果,卡环与管壁、卡环与传感器之间用硅油填充。
3.2 数据处理与分析
按照前述信号处理理论,数据分析步骤可简述如下:
1)数据预处理:去均值,去一阶趋势项,剔除不合理数据;
2)估计数据的双谱;
3)计算观测数据的功率谱;
4)按照式(9)构造统计量;
5)给定显著性水平a,计算阈值,得到判决结果。
考虑到近距离和较高压力,泄漏信号比较容易检测到,这里仅取0.01Mpa以下压力的泄漏信号作为研究对象,检测距离为20m,泄漏孔径约为1.5mm。在0.005~0.01Mpa的压力范围内,重复实验20次。
在显著性水平a=0.05,p=4160,的情况下,对20组实验数据进行处理,结果如表1示。
4. 结论
根据双谱检测理论,将双谱应用于城市燃气低压管网的泄漏检测试验研究,得出以下结论:
1)双谱可有效地检测到低于0.01Mpa压力下的高斯噪声中的泄漏信号,由表1中可看到,在20次重复实验中,20组数据均能正确区分泄漏与无泄漏情况;
2)有效检测距离大于20m;
3)该方法具有较好的稳定性。
基于双谱检测理论的城市低压燃气管网的泄漏检测技术,能够在信噪比很低的情况下,有效地检测到泄漏信号。这种方法不仅适用于低压管网的泄漏检测,对中压燃气管网的泄漏检测依然有效,而且检测距离将更长。
摘要：由于城市地下燃气管网压力较低,环境噪声复杂,泄露信号微弱,使得泄漏信号难于用基于二阶累积量理论的信号处理手段检测。根据高阶累积量及双谱理论,将双谱应用于高斯噪声下的非高斯信号检测,通过直接法得到双谱的估计值,并利用二维窗来提高双谱的频率分辨率,然后根据实际情况建立了相应的假设检验模型。实验结果表明,该方法可有效地检测出低压燃气管网的泄漏信号,检测距离不小于20m。
关键词：双谱,城市地下燃气管网,低压燃气管网,泄漏检测,声发射
参考文献
[1]Miller RK,Pollock AA,et al.The development of acoustic emission for leak detection and location in liquid-filled buried pipelines[J].Journal of Acoustic Emission,2001,32(2):245-256.
[2]焦敬品,何存富,吴斌等.基于导波理论的管道泄漏声发射定位新技术研究[J].机械工业学报,2004,40(10):77-81.
[3]Amanda M C,Lance E R,et al.Experimental Studies on the role of backfill and pipeline characteristics in the application of acoustic leak location to underground pipelines.Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation[J],1997,16:467-473.
[4]MELVIN J Hinich.Detecting a transient signals by bispectral analysis[J].IEEE Transactions on Acoustics,Speech and Signal Processing,1990,38(7):1277-1283.
[5]Erdem A T,Tekalp A M.Linear Bispectrum of Signals and Identification of Nonminimum Phase FIR Systems Driven by Colored Input[J].IEEE Transactions on Acoustics Speech and Signal Processing,1992,40(6):1469-1479.
[6]Hinich M J,Wiilson G R.Detection of non-gaussian signal in non-gaussian noise using the bispectrum[J].IEEE Trans on ASSP,1990,38(7):1126-1131.
浅析燃气泄漏检测的新技术与新设备 篇7
关键词：燃气,泄漏检测,新技术,新设备
1 燃气的性质、特点
1.1 城镇燃气是由多种气体组成的混合气体, 主要为天然气、人工燃气和液化石油气三大类。天然气是以甲烷 (CH4) 为主要成分的可燃气, 其种类有:有田气, 石油伴生气, 凝析气田气和矿井瓦斯气;人工燃气主要由煤制气和油制气, 主要成份为CO、H2;液化气主要成份为C2H5。随着国家环保政策的出台, 天然气作为清洁能源成为城市居民、交通、工商业首选气源。
1.1.1 天然气是一种易燃易爆的气体, 和空气混合后, 温度只要达到550度就会燃烧, 在空气中, 天然气的浓度只要达到5-15%, 遇到火种就会爆炸, 1m3天然气完完全燃烧, 至少需要9.52m3空气。
1.1.2 天然气一旦泄漏, 可能导致爆炸, 火灾, 中毒等恶性事故。
1.1.3 甲烷是一种无毒无味的气体。
2 燃气泄漏检测的理论依据
2.1 燃气泄漏测的几个概念和单位
2.1.1
爆炸下限:可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最低浓度, 称为爆炸下限-简称%LEL
爆炸上限:可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最高浓度, 称为爆炸上限-简称%UEL
爆炸极限:是爆炸下限, 爆炸上限的总称, 可燃气体在空气中的浓度只有在爆炸下限, 爆炸上限之间才会发生爆炸, 低于爆炸下限或高于爆炸上限都不会发生爆炸, 因此, 在进行爆炸测量时, 报警浓度一般定在爆炸下限的25%LEL以下。
2.1.2 气体检测的常见单位
Ppm:指的是百万分之。如5ppm一氧化碳指的是空气中含有百万分之5的一氧化碳。
LEL:指的是气体爆炸下限的浓度, 如10%LEL指的是达到了气体爆炸下限浓度的10%
VOL:指的是气体体积百分比。如5%VOL指的是特定气体在空气中的体积占5%
相互之间的关系:一般来说ppm用在较为精确的测量;LEL用于测爆的场合;VOL的数量级是它们三个中最大的。我们举个例子:如甲烷的爆炸下限是5%VOL, 所以10%LEL的甲烷气体有以下对应关系:10%LEL=5000ppm=0.5%VOL
2.3 气体泄漏检测单位与检测仪的对应关系
一般来说, 测爆用的检测仪, 其检测显示的单位是LEL (如济南市长清计算机应用公司产的SQJ-OA检测仪) , 测气体泄漏和毒性气体的检测仪, 其检测显示的单位是ppm (如济南市长清计算机应用公司产的SQJ-D;SQJ-III检测仪) , 测气体体积百分含量的检测仪, 其检测显示的单位是VOL% (如济南市长清计算机应用公司产的SQJ-III检测仪, 日本新宇宙生产的XP-3410)
3 燃气管道泄漏检测的一般方法
3.1 泄漏检测的必要性
燃气管道的泄漏引发的爆炸事故时有发生, 泄漏所造成的浪费也很惊人。因而, 找到漏点, 找准漏点, 并及时给予修复, 才能确实降低输差, 减少运行成本, 并防患于未然, 绝大多数燃气管道的管理者对此非常重视, 积极采取措施, 想了许多办法。但燃气泄漏有其自身的特点, 很难用传统办法找准漏点。
3.2 泄漏检测的可能性
由于天然气较轻, 从破损点喷出后, 会向上升起, 并窜出地面。但由于回填物密实度不均等原因, 天然气窜出地面是不会轻轻松松地垂直上升, 而是往土质舒松的地方乱窜。尤其是在混凝土路面下的泄漏点, 燃气要向上垂直升起就更加困难, 而是从混凝土有缝隙处益处。
3.3 漏点定位
关于地埋管线泄漏点的定位, 一般情况是先由巡线工作人员利用便携式手推车气体检测仪 (707-II) 或EGC燃气管网泄漏检测车初步探测到大体的泄漏点的位置, 然后利用钻孔法导引泄漏出的燃气由地面自由, 垂直上长, 为确认漏点的准确位置提供客观依据。探孔的数量至少在三个以上, 能过对各探孔所测浓度的大小比较, 既可判断漏点的准确位置, 对于较大漏点的浓度测量 (测试浓度超过5%VOL) , 的必要采用量程为0-100%VOL的高浓度的可燃气体检测仪 (SQJ-II和SQJ-D)
4 各个燃气场所所配备的检测仪器
作为燃气生产, 输送和使用的各个场所, 为加强安全生产需要, 必须在各个不同场所配备形式不同的仪器进行燃气漏的检测, 虽然各种仪器的检测原理大体相同, 但其检测精度和传输方式的不同, 会给燃气泄漏的检测带来不同的影响。
4.1 存在燃气的场所, 根据GB50028-2006的规定, 必须安装固定式可燃气体报警装置, 如:RB-KY (RB-TT/TZ) , RB-KZII其检测的依据是测燃气爆炸下限的百分比 (0-100%LEL) , 当固定式报警装置检测到现场有燃气泄漏时, 工作人员进行现场查找漏点的便携式气体检测仪有两种:一种是测燃气爆炸下奶百分比 (0-100%LEL) 的便携式气体检测仪 (如:SQJ-IA:SQI-III:SQJ-IIIAII:SQJ-D型) , 另一种是测气体体积百万分之一 (PPM) 的便携式气体检测仪 (SQJ-III;SQJ-D型) ;两种便携式气体检测仪的检测精度是PPM等级的检测仪的灵敏度是LEL等级的10000倍, 选用哪种便携式气体气体检测仪查找漏点, 工作人员应根据自己的实际情况选用。
4.2 作为长输管线的阀门井内燃气的检测, 传统的检测方法是巡线工作人员携带便携式气体检测仪徒步检测巡线, 随着GPRS无线通讯技术的发展, 无线式气体探器在燃气泄漏检测领域正在逐步得到认可和应用, 如济南港华燃气公司在输气管线的阀门井内字安装了1000多台RB-TW无线智能终端气体探测器, 保障了输气管线的安全运行。
4.3 在阀门井内气体泄漏检测的过程中, 下水道等地沟沼气的干扰是最长见的一种误报警, 解决的办法首先是询问最近的住户, 请他们指明下水道的标准位置, 以了解管道同下水到的距离关系, 从而设计出若干钻孔点, 最后通过对气体的浓度和稳定情况来判断是漏点还是干扰。当然最好的办法还是通过SAFE燃气行业专用乙烷分析仪来检测, 通过确定气体中是否含有C2H4来确定是否是天然气还是沼气, 以避免忽视泄漏和盲目开挖。现在一些天燃气公司开始采用声谱分析设备来区别判断天然气和沼气, 为是否开挖提供客观依据。采用SAFE已分析仪, 能够在现场快速地采样, 分析出所测气体是天然气还是沼气, 并打印报告。全部工作3分钟。仪器小巧, 便携, 便于野外作业。
5 技能培训与相关知识的学习
随着燃气泄漏检测技术的不断完善和发展, 新型产品的使用技能培训和相关知识的学习, 对于产品使用人员来说, 至关重要, 很多现场的检测, 使用人员熟练的使用技能和丰富的相关知识, 会对检测工作起到半功倍的效果。
参考文献
燃气锅炉燃气系统泄漏预防措施 篇8
1 燃气锅炉房天然气泄漏的危害
燃气锅炉房使用的天然气主要成分是 :甲烷含量98%、丙烷含量0.3%、丁烷含量0.3%、氮气含量1% 及其他物质 ;爆炸极限 :5% ~15%。
天然气泄漏空气中浓度超过15% 以上时, 可导致人体缺氧而造成神经系统损害, 严重时可表现呼吸麻痹、昏迷、甚至死亡。
天然气爆炸是在一瞬间产生达3000℃的高温、高压燃烧气体, 爆炸波速可达300m/s, 造成很大的破坏力。
2 天然气可能泄露的部位及原因
天然气可能泄露的区域是从调压箱到锅炉之间的天然气管线。泄漏部位 :调压箱、室外埋地管线、室内燃气管线、燃烧器、阀门、仪表等及其连接部位。天然气泄漏原因 :施工质量不过关, 埋地管线腐蚀穿孔 ;在燃气锅炉设计初期或安装时未按有关技术要求施工 ;燃烧器在长期运行后, 空燃比失调, 使燃烧工况发生变化 ;由于阀门、仪表等质量差, 关闭不严漏气 ;或锅炉运行过程中振动大, 造成连接部位松动致使天然气泄漏 ;法兰、密封垫片、密封胶等老化造成泄漏。
3 燃气系统设计、安全技术应注意的问题
(1) 燃气调压设施燃气调压设施是为燃气锅炉提供燃料的重要设施, 与周围的建 ( 构) 筑物的安全间距应满足现行国家标准《锅炉房设计规范》 (GB50041-2008) 、《建筑设计防火规范》 (GB50016-2006) 、《城镇燃气设计规范》 (GB50041-2008) 的要求。但咨询过安全标准化的燃气热力企业的燃气调压设施均出现设计上的问题, 造成不同程度的安全隐患 :一煤改气改建热力企业位于人口稠密的小区内, 燃气调压设施露天设置在锅炉房后原煤场, 因场地局限, 部分巡检车辆仍然停放此场地。原煤场有围墙调压设施就未设护栏, 车辆出入与其距离不足2m, 使燃气设施被碰撞危险性增大。燃气调压设施区域未设夜间防爆照明设施。
(2) 室外燃气管道1燃气管道母管的敷设位置应便于检修, 不得影响车辆的正常通行, 且应避免被碰撞。一新建燃气热力企业燃气母管因设计原因从计量间外地面伸出再穿墙进入计量间 ;母管穿墙位置为办公楼厂前区拐角, 车辆经常路经此处转弯, 虽然母管做钢管穿管防护, 但未设防护栏和明显的警示标志。2地面变形对燃气管线的破坏因素也是不容忽视的。一企业燃气管线从厂内未硬化道路下穿过, 地面已有塌陷区, 对地下燃气管线构成隐患。
(3) 锅炉房内燃气管道燃气管道穿越楼板、隔墙时应敷设在套管内, 套管的内径与管道外径四周间隙不应小于20mm。套管内管段不应有接头, 管道与套管之间的缝隙应用麻丝填实, 并应用不燃材料封口。锅炉房内燃气管道宜架空敷设, 有利于泄漏燃气扩散, 避免在室内或室内死角聚集形成爆炸性气体。一改建热力企业锅炉间在二楼, 燃气管线进线从地下通过一楼维修间沿一楼维修间隔墙另一侧设立管穿楼板进入锅炉间。穿楼板燃气管线未设套管, 一楼维修间隔墙内侧空间无通风窗, 燃气管线附近未设置燃气报警装置, 未设置排风扇 ;鼓风机和空气管道未设静电接地装置。一旦燃气管线泄漏, 无燃气报警装置和通风设施, 泄漏燃气扩散到维修间, 对维修间的维修人员将构成危险。
4 燃气锅炉房预防天然气泄漏设计、安全技术管理措施
(1) 在审核设计中应注意每一个细节, 才能最有效的提高设备的安全系数。一定要委托有资质的设计单位进行建 ( 构) 筑物的设计和工艺、设备设计, 并安排专业工程技术人员审核初步设计和施工图设计。并永久保存设计、变更、竣工验收资料。
(2) 针对安全标准化隐患排查出的各种设计上出现的可能发生泄漏的区域与设计单位沟通, 制定隐患治理方案, 并做好处理泄漏事故专用材料、应急救援器材、检测工具的准备工作。
(3) 发现燃气设施泄漏, 根据区域及燃气泄漏量, 立即紧急停炉, 切断锅炉房总气阀或通知燃气公司调整供气压力, 根据天然气泄漏应急预案进行处理 ;必要时向公司值班领导汇报通知燃气公司切断气源, 紧急疏散附近群众。
(4) 燃气浓度自动报警系统要定期进行检定 ;进出建筑物的燃气管道和燃气设备均应有防静电接地设施, 防静电接地设施应定期检测符合国家现行标准的要求。
(5) 锅炉间所有电气设备设施均应防爆, 进入锅炉间的人员应穿防静电工作服和防静电鞋 ;禁止接打手机、拍照。
(6) 燃气锅炉运行期, 应制定包括燃气系统在内的巡回检查路线及检查的关键设备、重要区域 ;巡检人员24小时定点巡回检查燃气管线并产生记录。
5 结语
燃气供热锅炉房的安全设计是保证供热质量与安全的关键, 设计人员责任重大。设计人员应充分了解供热企业的实际情况和需求, 在保证工艺、设备安装的前提下, 保证设备设施的安全。必要的情况下从安全管理的角度提出防范措施, 才能满足企业安全运行的要求。只有保证运行中安全问题和设计问题并重, 才能确保安全。
摘要：通过对燃气锅炉房天然气系统泄漏的危害和造成事故的后果, 对天然气系统进行危险辨识, 按照安全标准化管理要求从设计、安装、安全技术管理、提出天然气系统泄漏防范措施。
室内燃气泄漏扩散模拟分析 篇9
关键词：室内燃气,泄漏,扩散,数值模拟
随着燃气越来越广泛地被使用,使得燃气事故时有发生[1]。根据统计结果显示[2],燃气泄漏是目前室内主要的安全隐患。
国内外科学家和工程师对可燃气体的泄漏过程做了大量研究,已取得了许多成果。吴晋湘等基于双尺度湍流模型对室内可燃气体泄漏进行了研究并得出了其经验公式[3];吴国忠等提出检测管道泄漏的方法[4],及模拟管道泄漏的温度场[5]。
本文利用CFD数值计算方法,建立室内燃气的物理模型和传热数学模型,考虑泄漏口位置等因素,模拟和分析室内燃气扩散速度和浓度分布情况。
1 模型建立
1.1 物理模型
图1为居民楼的简化平面图,其几何尺寸为10×3×8.5 m。燃气管道位于厨房,管径为20 mm,模拟时以甲烷为介质。
1.2 数学模型
1.2.1 连续性方程
1.2.2 动量方程
1.2.3 能量方程
1.2.4 组分方程
1.3 边界条件及方案
模拟方案如表1所示。
本文假设厨房门关闭、开启两种情况,泄漏口在墙角处,泄漏口的压力为103 325 Pa,泄漏的初始速度为0.08 m/s,室内环境压力为101 325 Pa。
2 计算结果及讨论
方案1中,点火源1(0.3,6.7)在659 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图2。
如图2所示,厨房门开启,燃气从泄漏口向客厅扩散,点火源1的浓度变化较快,当扩散进行292 s后,浓度开始迅速升高。在298 s左右时点火源点火源达到爆炸极限。
方案2中,点火源2(4,4.3)在16 180 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图3。
如图4所示,厨房门开启时,泄漏口垂直方向上和厨房内速度较大,客厅中距离厨房门较近速度比较大。在14 316 s时点火源达到爆炸极限。
方案3中,点火源1处在507 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图4。
如图4所示,因为点火源1距离泄漏口较近,所以很快就能达到爆炸极限。厨房门关闭,燃气只能从厨房门的缝隙向客厅泄漏厨房内燃气的浓度积聚较快。当扩散进行287 s后,浓度开始有所变化。在295 s左右时点火源达到爆炸极限。
方案4中,点火源2处在95 449 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图5。
由图5所示,厨房门关闭,燃气泄漏只能通过厨房门缝隙向客厅以及外面扩散,由于扩散角度的变化时燃气更容易进入客厅和卧室。点火源2在客厅,从厨房门缝隙泄漏的燃气又向着门窗缝隙处扩散,所以速度较小。
3 结论
本文对居室内燃气泄漏后扩散进行模拟,并对模拟结果进行分析。
(1)点火源1的浓度变化较快。
在295 s左右时点火源达到爆炸极限。
(2)厨房门开启时,点火源2在14 316
s时点火源达到爆炸极限;厨房门关闭时,点火源2达到爆炸极限的时间很长。
参考文献
[1]张一先,张降.管道煤气泄漏事故评估的不确定性.煤气与热力,2000;20(1):9—13
[2]李英利,罗振洲.浅谈室内燃气系统存在的问题及对策.上海煤气,2007;30(12):22—25
[3]吴晋湘,贾云飞,周波,等.室内可燃气体泄漏扩散的数值模拟.安全与环保,2007;31(10):42—44
[4] Wu Guozhong,Song Fenfen,Li Dong.Infrared temperature measure-ment and simulation of temperature field on buried pipeline leakage.International Conference on Pipelines and Trenchless Technology 2009:203—205
燃气管道泄漏风险控制系统 篇10
随着我国燃气行业的快速发展, 从2000到2020年, 天然气的需求量将由250×108m3/a增长军2000×108m3, /a, 天然气在一次能源中的比例由2.5%增至12%。用气需求的增大和管道的大量敷设, 带来的是庞大的安全维护工作, 然而我国的燃气行业安全管理领域处于起步阶段, 存在较大不足, 尤其是燃气运营安全管理。
在我国, 燃气泄漏的主要检测手段还停留在日常巡检上, 其弊端是耗费大量人力物力且无法及时判断准确的泄漏点, 存在安全隐患, 对于日常数据的收集、分析过程也显得过于冗长和繁琐。伴随燃气行业迅速发展所带来的大量数据和信息, 是目前安全管理体系无法应对的, 因此亟待建立由粗放型管理向集约型管理转变的相应机制和管理手段及应用技术。
燃气管道泄漏风险控制系统借鉴了英国燃气行业的风险评估方法, 并将其与压力管理和在线检测技术相结合, 实现了与SCADA系统的有效连接。
2 燃气管道泄漏风险控制系统
2.1 系统建立
以燃气管道的风险评估为基础, 建立完整的燃气管道风险档案, 确定重点监控管道, 例如高压力、旧管道等。通过压力、流量的实时监控及可燃气体传感器, 对重点监控管道实施压力管理和在线检测。对于泄漏管段, 进行精确定位, 从而建立起燃气管道泄漏风险控制系统。
2.2 技术方法
2.2.1 燃气管道风险评估
借鉴燃气管道风险评估方法, 采用管道指数评分方法确定燃气管道的风险等级, 将燃气管道的失效因素归结为4类一级因素, 每一类一级因素又分为若干二级甚至三级或四级因素。其中包括了防腐层评估、巡检次数、设计因素、人为因素等, 再对每类因素根据燃气管道的实际情况给予相应评分, 求和后再根据管道中气体的扩散性对该分值进行修正, 从而得到燃气管道的风险评估分值及等级。以此作为依据, 确定燃气管道是否需要重点监控。
需要实施重点监控的管道可以采取增加巡检次数、压力管理以及气体泄漏在线检测来预防泄漏事故的发生, 并合理进行安全管理的资源配置, 有效地应对突发事件, 将事故的发生率降至最低。
2.2.2 压力管理归
在各管段设置压力、流量传感器得到各节点的压力、流量数据, 将数据发送至SCADA系统的控制中心, 从而判断管段的压力运行状况。确定主要监控区域后, 通过实时监控获得各节点在正常承压状态下的压力、流量数据, 从而明确整个管网的压力分布。若发生泄漏则可通过各节点的压力、流量变化确定发生泄漏的管段, 结合在线检侧可排除气源压力变化对判断泄漏点造成的干扰。这样, 对泄漏的确认与预定位形成了双重保险。
2.2.3 在线检测
根据气体的扩散性在管段沿线以一定间距 (一般为50m) 进行打孔, 并在孔内设置防水、防爆的可燃气体传感器, 可通过无线传输的方式将检测数据传送至手持接收机或掌上计算机 (PDA) , 巡检人员无需停留只需经过检测点便可接收到数据, 显著提高了日常巡检的效率。也可通过中继器收集各可燃气体传感器的检测数据并上传至SCADA系统的控制中心, 实现对燃气泄漏的在线检测。配合压力管理可排除其他可燃气体 (如沼气) 对判断泄漏点造成的干扰。
2.2.4 气体泄漏的巡检和定位
日常的巡检可采用车载或便携检测设备确定工作区域, 如发现泄漏还需对泄漏气体进行种类辨识, 排除其他气体 (如沼气) 的干扰。对已经确定泄漏的管段可先实施对泄漏点的预定位, 由在线检测或日常巡检确定泄漏的大致区域, 再进行精确定位政Ⅱ遇硬质路面或在大片区域内均检测到高浓度可燃气体, 需结合路面钻孔机和吸真空系统打孔定位。可燃气体泄漏巡检、定位确定工作区域:在确定工作区域前, 应准备待测区域的管网图 (比例为1:500或l:1 000) , 若该工作区域内管道位置不明确还需要使用管线仪 (针对金属管道) 和探地雷达 (针对非金属管道) 探明管道的具体位置。
燃气泄漏预定位:a.在采用路面巡检法时, 主要使用巡检仪器 (手持式、背挎式检测仪) 对工作区域的阀门井和管道正上方的路面进行检测。使用背挎式检测仪时需注意将检测范围控制在管道正上方2m范围内, 行进速度控制在1-2m/s。b.在采用大面积普查法时, 利用车载检测设备对工作区进行大范围检测。
泄漏气体种类辨识与分析:当发现泄漏时还需要对泄漏气体进行定性分析, 由于目前的检测设备均以甲烷为标定气体, 但天然气和沼气的主要成分均为甲烷, 因此只用普通巡检仪器难以区分, 应使用便携式气相色谱仪进行辨识。
泄漏点精确定位:若发现可燃气体泄漏, 还需对泄漏位置进行精确定位, 一般使用路面钻孔机进行打孔定位, 孔位一般位于管道正上方, 孔深为0.5~0.9m, 孑L间距为0.5。1.0m, 钻孔之后再使用巡检仪器对孔内气体浓度进行测量, 浓度最高的钻孔距泄漏点位置最近。
开挖、抢修:确定泄漏点后就可进行开挖抢修, 在抢修时配备防爆风机、破路锤、呼吸器等相关设备。
2.2.5 激光光谱检测技术
激光光谱检测仪是利用甲烷气体分子对光线特定谱线的吸收特性, 将光谱固定到针对甲烷分子的某一特定波长的谱线时, 通过比较发射光线和被甲烷气体吸收能量后反射回来的光线能量来确认甲烷气体的存在。
通过内置的激光脉冲二极管发射谱线, 穿过甲烷气团后谱线的能量减弱再通过照射到的反射面反射回来, 反射面可以是地面、墙面、草丛等, 但反射面不能为水面和纯黑色物体。反射后的谱线被仪器内部的弧面镜捕捉后集中到光电转换器上, 把光信号转换成电信号, 再由放大器放大后经过数据处理, 与激光脉冲二极管所发射的初始激光谱线的能量进行比对, 得出能量损失从而计算出甲烷的浓度。
这种技术是一种能够对可燃气体泄漏进行远距检测的技术, 检测人员无需进入可能存在气体泄漏的区域就可以对该区域进行检测。由于玻璃的通透性不会对激光的主光轴造成折射, 因此该技术还能直接对户内进行检测, 保证了检测人员的安全。
3 巡检管理
日常巡检是一项艰苦而枯燥的工作, 其责任重大。巡检人员的责任心固然重要, 但合理的管理监督也是安全工作不可缺少的环节。在巡检仪器上加装GPs装置, 直接将巡检轨迹标注在电子地图上。更好地对日常巡检工作进行监督和数据统计。将检测数据与巡检轨迹相结合, 既能够确定巡检时间, 还便于对巡检队伍的管理与人员结构的合理优化, 并为建立可燃气体泄漏点数据库做好前期工作。
4 结束语
燃气管道泄漏风险控制系统建设的总体目标为确保安全供应, 保证和提高运营安全, 实现智能化辅助决策支持, 有效控制运行成本, 通过工作效率的提升和泄漏风险的有效控制, 创造燃气企业的最大经济效益和社会效益。
摘要：伴随燃气行业迅速发展所带来的大量数据和信息, 是目前安全管理体系无法应对的, 因此亟待建立由粗放型管理向集约型管理转变的相应机制和管理手段及应用技术。本文就燃气管道泄漏风险控制系统相关问题进行探讨。
关键词：燃气管道,泄漏,风险控制系统
参考文献
[1]黄小美, 彭世尼, 李百战, 等.燃气管道失效的故障树与事件树相结合[J].重庆建筑大学学报, 2006, 28 (6) :99-101.[1]黄小美, 彭世尼, 李百战, 等.燃气管道失效的故障树与事件树相结合[J].重庆建筑大学学报, 2006, 28 (6) :99-101.
[2]张一先, 张隆.管道煤气泄漏事故评估的不确定性[J].煤气与热力, 2000, (1) :9-13.[2]张一先, 张隆.管道煤气泄漏事故评估的不确定性[J].煤气与热力, 2000, (1) :9-13.
