便攜式甲烷激光遙感探測(cè)儀在天然氣泄漏檢測(cè)的應(yīng)用

摘 要

摘要：闡述了便攜式甲烷激光探測(cè)儀的工作原理，介紹了探測(cè)儀的組成及特點(diǎn)，總結(jié)了該儀器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，針對(duì)不同燃?xì)夤艿赖臋z測(cè)試驗(yàn)，該儀器可以很好的滿足天然氣管道泄露遙感探測(cè)的要
摘要：闡述了便攜式甲烷激光探測(cè)儀的工作原理，介紹了探測(cè)儀的組成及特點(diǎn)，總結(jié)了該儀器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，針對(duì)不同燃?xì)夤艿赖臋z測(cè)試驗(yàn)，該儀器可以很好的滿足天然氣管道泄露遙感探測(cè)的要求。
關(guān)鍵詞：便攜式甲烷激光探測(cè)儀；燃?xì)庑孤?；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
Portable Methane Laser Remote Sensing Detector Applications in Natural Gas Leak Detection
XinAo Gas Holdings Limited. Zhang Yaling，Li Quanming，Zhao Shengli，Yang Junjie，Wang Haifang
Abstract：The working principle of portable methane laser detector was described，the composition and characteristics of the detector were introduced and the field application of the instrument was summarized. For different gas pipeline detection tests，the instrument can be very good to meet the remote sensing requirements of natural gas pipeline leak.
Keywords：portable methane laser detector；natural gas leak；field application
1 引言
   城市燃?xì)馐歉呶Ｐ袠I(yè)，燃?xì)夤艿澜?jīng)過(guò)區(qū)域多為人口稠密的城鎮(zhèn)地區(qū)，一旦發(fā)生事故將會(huì)造成人民生命和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。另外，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，能源需求正逐年增加，天然氣工業(yè)發(fā)展迅速，然而，天然氣管道漏失的天然氣量一般大約要占輸氣總量的10%，漏失現(xiàn)象嚴(yán)重[1]。
   伴隨著政府、企業(yè)及社會(huì)對(duì)燃?xì)夤艿腊踩碍h(huán)保的日益重視，燃?xì)夤艿涝O(shè)施的安全巡檢，尤其是泄漏檢測(cè)越來(lái)越顯得重要。目前國(guó)內(nèi)外的絕大多數(shù)便攜式檢漏儀都是近距離探頭式檢測(cè)，要求探頭置于可能含有燃?xì)獾谋粶y(cè)環(huán)境中，與燃?xì)庵苯咏佑|，危險(xiǎn)性很高。而且，實(shí)際巡檢過(guò)程中經(jīng)常遇到管道或設(shè)施難以到達(dá)，甚至不能到達(dá)的情況。這就使得管網(wǎng)泄漏巡檢效率不高或?qū)δ承┕芏畏艞壯矙z，給燃?xì)夤艿腊踩珟?lái)隱患。因此，便攜式甲烷激光遙感探測(cè)儀的成功開發(fā)將彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的不足，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域燃?xì)庑孤z測(cè)技術(shù)空白，對(duì)于燃?xì)馄髽I(yè)安全運(yùn)營(yíng)顯得尤為重要。
2 工作原理
    便攜式甲烷激光遙感探測(cè)儀是基于近紅外二極管激光吸收光譜的新型高靈敏度測(cè)量?jī)x器，選擇甲烷分子的強(qiáng)吸收譜線，不受其它氣體成分的干擾，甲烷在波數(shù)6046.96cm-1位置(波數(shù)等于1cm除以波長(zhǎng)，即對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)1653.7nm)有3條吸收譜線，這3條譜線疊加在一起，形成了一個(gè)強(qiáng)吸收線，如圖1所示。
 
    測(cè)量的時(shí)候，用一個(gè)窄線寬的激光二極管做光源，調(diào)整工作波長(zhǎng)，使其掃過(guò)該譜線，探測(cè)器上得到和譜線相應(yīng)的光強(qiáng)變化，通過(guò)對(duì)比發(fā)射與接收到的激光能量的差異，分析譜線強(qiáng)度即可以得到氣體的濃度，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)甲烷泄漏的目的。因此，檢測(cè)設(shè)備只對(duì)甲烷反應(yīng)，不受其它氣體組分的影響，大大提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性，消除了誤測(cè)，甲烷氣團(tuán)的吸收原理如圖2所示。
 
    其中，ppm為甲烷氣體濃度單位，表示百萬(wàn)分之一，m為激光通過(guò)氣體的路徑長(zhǎng)度單位。ppm與百分率(%)所表示的意義相同，同為濃度單位。
3 便攜式甲烷激光探測(cè)儀的應(yīng)用
新奧燃?xì)庋邪l(fā)中心聯(lián)合某科研院所研制的便攜式甲烷激光探測(cè)儀，通過(guò)不同區(qū)域成員企業(yè)的檢測(cè)人員親自試用該新型檢測(cè)設(shè)備，對(duì)各種安裝部位的燃?xì)夤艿兰霸O(shè)施進(jìn)行實(shí)際泄漏檢測(cè)，重點(diǎn)檢測(cè)平時(shí)檢測(cè)困難或無(wú)法檢測(cè)的部位，并盡可能采用傳統(tǒng)檢漏儀器設(shè)備進(jìn)行復(fù)檢對(duì)比，總結(jié)分析得出各種使用環(huán)境下該儀器設(shè)備的適用性和性能特點(diǎn)。
3.1 過(guò)河管道檢測(cè)
    通過(guò)便攜式甲烷激光遙感探測(cè)儀的探測(cè)激光，在運(yùn)河管道上面的河面及對(duì)岸(20m范圍內(nèi))逐一掃描，檢測(cè)兩處聊城運(yùn)河的過(guò)河管道，檢測(cè)結(jié)果均沒有發(fā)現(xiàn)泄露問(wèn)題。兩處管道位置是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)位置，通過(guò)檢測(cè)所日常檢漏設(shè)備的檢測(cè)和保壓測(cè)試，均沒有發(fā)現(xiàn)泄漏問(wèn)題，與探測(cè)儀檢測(cè)結(jié)果一致。
 
3.2 埋地管道檢測(cè)
    在聊城衛(wèi)育路人行道上按照正常步行速度進(jìn)行掃描檢測(cè)，通過(guò)采用便攜式甲烷激光遙感探測(cè)儀遙測(cè)，儀器發(fā)出報(bào)警聲，發(fā)現(xiàn)有一疑似漏點(diǎn)，液晶屏上有濃度值顯示，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢測(cè)和逐步靠近定位，確定該處管道存在泄露的可能。
 
    經(jīng)過(guò)與檢測(cè)人員溝通，該位置管道因泄漏已開挖進(jìn)行過(guò)維修。采用手持檢漏儀進(jìn)行復(fù)檢，當(dāng)檢漏儀探頭深入到疑似漏點(diǎn)處鉆開的孔內(nèi)，發(fā)出泄漏報(bào)警聲，與便攜式激光甲烷遙感探測(cè)儀的檢測(cè)結(jié)果完全一致。但利用乙烷辨識(shí)儀分析后，沒有乙烷成分，故確認(rèn)該位置不是燃?xì)庑孤?，而是沼氣中的甲烷引起的?bào)警。
3.3 無(wú)法接近的管網(wǎng)設(shè)施檢測(cè)
在廊坊某住宅小區(qū)進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)的時(shí)候，對(duì)于不便于檢測(cè)的花圃內(nèi)以及柵欄內(nèi)無(wú)法接近的燃?xì)庠O(shè)備或者燃?xì)夤艿溃ㄟ^(guò)便攜式甲烷激光遙感探測(cè)儀可以遙測(cè)，消除檢測(cè)死角，準(zhǔn)確得到檢測(cè)結(jié)果，方便快捷。
 
3.4 居民小區(qū)戶內(nèi)檢測(cè)
聊城鐵路小區(qū)13號(hào)樓樓高6層，共有5個(gè)單元，共有60戶。采用便攜式激光甲烷遙感探測(cè)儀在一樓室外透過(guò)玻璃窗逐一檢測(cè)廚房?jī)?nèi)燃?xì)馐欠裥孤?/span>
當(dāng)檢測(cè)到3單元102住戶的時(shí)候，透過(guò)廚房的玻璃窗遠(yuǎn)距離掃描檢測(cè)時(shí)，儀器發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲，此時(shí)報(bào)警濃度顯示為400ppm·m，經(jīng)過(guò)不同角度和不同位置反復(fù)檢測(cè)，確認(rèn)戶內(nèi)存在燃?xì)庑孤┑奈ｋU(xiǎn)。此時(shí)，采用手持檢漏儀在窗戶周圍透過(guò)玻璃縫隙檢測(cè)，沒有檢測(cè)到燃?xì)庑孤丁?/span>
為消除隱患，聯(lián)系居民戶進(jìn)行入室檢測(cè)，在住戶的廚房?jī)?nèi)，便攜式激光甲烷遙感探測(cè)儀探測(cè)到泄漏部位燃?xì)鉂舛葹?000ppm·m。并且，采用手持檢漏儀檢測(cè)也報(bào)警。確認(rèn)泄露部位之后，隨行的檢修人員拿出檢修設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維修，當(dāng)確定是燃?xì)獗肀須みB接部位泄露之后，馬上聯(lián)系維修人員上門更換燃?xì)獗?，整個(gè)檢測(cè)維修過(guò)程準(zhǔn)確高效。
4 結(jié)論
    本文通過(guò)在新奧燃?xì)獬蓡T企業(yè)應(yīng)用便攜式甲烷激光遙感探測(cè)儀，解決傳統(tǒng)儀器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的管網(wǎng)設(shè)施檢測(cè)，證明該儀器是現(xiàn)有檢測(cè)儀器的有效補(bǔ)充手段，本次現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用新型檢測(cè)設(shè)備為成員企業(yè)提供技術(shù)支持的同時(shí)，及時(shí)解決成員企業(yè)檢測(cè)難題，為提高成員企業(yè)燃?xì)庑孤z測(cè)效率，保障優(yōu)化運(yùn)營(yíng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
1 夏慧，劉文清，張玉鈞等.基于菲涅耳透鏡開放光路天然氣泄漏檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2009；29(3)：844-847
 
(本文作者：張婭玲 李泉明 趙勝利 楊俊杰 王海芳 新奧燃?xì)饪毓捎邢薰?065001)