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城市天然氣管網(wǎng)泄露檢測(cè)及定位方法分析

文檔作者：劉旭所文檔來源：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月17日
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城市天然氣管網(wǎng)泄露檢測(cè)及定位方法分析
劉旭
中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所
摘要：現(xiàn)階段我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城市規(guī)劃建設(shè)與規(guī)
模持續(xù)增大，城市居民天然氣需求量也急速增加。天然氣管網(wǎng)工
程暴露出越來越多的問題，形成一系列安全隱患，主要表現(xiàn)為管網(wǎng)
泄漏，嚴(yán)重的出現(xiàn)爆炸，一旦發(fā)生事故，不僅是在經(jīng)濟(jì)方面重大損
失，更對(duì)群眾生命安全造成威脅。因此天然氣管網(wǎng)泄漏事故原因
的研究工作異常重要，本研究中筆者主要分析天然氣管網(wǎng)泄漏事
故的原因及具體應(yīng)對(duì)措施，提高天然氣管網(wǎng)的運(yùn)輸質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：天然氣管網(wǎng)；泄漏；檢測(cè)技術(shù)
1 引言
隨著天然氣資源在我國(guó)的不斷開發(fā)和利用，天然氣已經(jīng)漸漸
取代了一些傳統(tǒng)的常規(guī)有污染的能源，漸漸的已經(jīng)成了城市中使
用越來越多的主要能源之一。尤其是大中型城市，利用煤氣資源
不斷轉(zhuǎn)向天然氣方向。在天然氣工程進(jìn)行總體規(guī)劃中，天然氣管
網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與城市市政建設(shè)質(zhì)量好壞密切相關(guān)，是城市市政規(guī)
劃中的重要內(nèi)容。
2 城市天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的組成
2.1 調(diào)壓計(jì)量站
調(diào)壓計(jì)量站的主要功能是調(diào)節(jié)區(qū)域范圍內(nèi)管網(wǎng)的壓力，主要
的工作設(shè)備是電壓調(diào)節(jié)器。不同水平的的天然氣用戶需求水平各
不相同，因此天然氣管網(wǎng)建設(shè)水平也不一樣，要充分滿足各層次天
然氣用戶的需求，必須在區(qū)域范圍內(nèi)建立調(diào)壓計(jì)量站。
2.2 低壓、中壓、次高壓以及高壓的天然氣管網(wǎng)
天然氣管網(wǎng)是天然氣輸送渠道，天然氣從氣源運(yùn)輸?shù)讲煌?
度需要的用戶家庭的管網(wǎng)，主要是低壓、中壓、次高壓以及高壓的
天然氣管網(wǎng)。
2.3 儲(chǔ)氣庫(kù)及儲(chǔ)氣設(shè)施
因?yàn)椴煌竟?jié)對(duì)天然氣的消耗量也是不一樣的，冬天的時(shí)候
天然氣的消耗量可能比較大，為了避免因?yàn)椴煌竟?jié)的不均勻用
氣，天然氣管網(wǎng)路線設(shè)計(jì)中有儲(chǔ)氣設(shè)施和儲(chǔ)氣庫(kù)，與此同時(shí)還可以
調(diào)整晝夜的不均衡用氣。
2.4 配氣站
配氣站是建立在輸送支管或輸送干線的輸氣管的重點(diǎn)。配氣
站在對(duì)已經(jīng)開采出的原始天然氣進(jìn)行除塵過濾、調(diào)整氣體壓力和
天然氣氣體的體積以及添加警告味道的氣體進(jìn)行計(jì)量，是天然氣
提供客戶使用的最后一道工序。
3 天然氣泄漏造成的危害及原因
天然氣化學(xué)性質(zhì)屬于易燃易爆的氣體，且沸點(diǎn)低和氣體相對(duì)
密度比空氣小。天然氣的主要成分是甲烷CH4等有機(jī)化合物構(gòu)
成。當(dāng)甲烷CH4在空氣中溶度達(dá)到5%及以上時(shí)，遇到火源或者達(dá)
到一定溫度時(shí)，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。若爆炸產(chǎn)生的破壞力不容小
視，嚴(yán)重威脅周邊群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。
3.1 腐蝕因素
天然氣管網(wǎng)泄漏的主要原因則是腐蝕問題，具體表現(xiàn)為三點(diǎn)：
（1）外腐蝕。管網(wǎng)外層受到腐蝕性物質(zhì)影響出現(xiàn)泄漏。外腐蝕原
因不但包括外界環(huán)境，還與防腐蝕質(zhì)量存在聯(lián)系，與管網(wǎng)后期保養(yǎng)
維護(hù)存在管理；（2）內(nèi)腐蝕。管網(wǎng)內(nèi)腐蝕較為常見，原因多在天然
氣含有較多雜質(zhì)，夾雜少量腐蝕性水，腐蝕管網(wǎng)內(nèi)壁；（3）腐蝕破壞
最大的就是應(yīng)力腐蝕，形成原因?yàn)槔瓚?yīng)力與腐蝕作用共同作用
3.2 陰極保護(hù)
天然氣管網(wǎng)中一種重要保護(hù)措施就是陰極保護(hù)，陰極保護(hù)分
成兩種：強(qiáng)制電流陰極保護(hù)與犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)?，F(xiàn)階段強(qiáng)制電
流法在實(shí)際中有著廣泛應(yīng)用，將一定電流加入到天然氣管網(wǎng)上，達(dá)
成保護(hù)的目的，避免出現(xiàn)電子遷移情況的發(fā)生。但陰極保護(hù)措施
不到位則會(huì)造成管網(wǎng)泄漏情況的發(fā)生。
3.3 人為因素
天然氣管網(wǎng)泄漏最直接的原因就是人為因素。（1）天然氣輸送
中操作人員行為不規(guī)范；（2）管線周圍或上方私自出現(xiàn)人工或機(jī)械
開挖情況，直接破壞管網(wǎng)安全；（3）天然氣管網(wǎng)與其他管網(wǎng)之間安
全間距不滿足要求；
4 泄露問題的檢測(cè)方法的應(yīng)用
4.1 建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
我國(guó)的天然氣管網(wǎng)泄漏事故發(fā)生經(jīng)常能在各大新聞上有所了
解，所以要在擁有足夠資料的基礎(chǔ)上建立一個(gè)完整的事故統(tǒng)計(jì)分
析檔案，這樣更有利于建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的推廣，對(duì)今后建立全面
的計(jì)算機(jī)管理打下良好的基礎(chǔ)。比如天然氣泄漏通過排水管到室
內(nèi)，給用戶造成威脅，從我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
是完全可行的。首先在施工時(shí)提交詳細(xì)的管網(wǎng)布置圖，在重點(diǎn)天
然氣設(shè)施及重要管網(wǎng)上安裝報(bào)警系統(tǒng)，然后要在探測(cè)器通過模塊
輸出的監(jiān)控下及時(shí)地接受檢測(cè)點(diǎn)的相關(guān)情況，能夠保證在沒有發(fā)
生事故下及時(shí)排除問題，降低事故發(fā)生概率。
4.2 檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
（1）光干涉法。光通過氣體介質(zhì)的折射率改變和氣體密度緊
密相連，空氣室和甲烷室都充滿等量新鮮空氣產(chǎn)生不同條紋，根據(jù)
這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一旦天然氣管網(wǎng)發(fā)生泄漏事故，空氣中的甲烷含量上
升，空氣密度的改變進(jìn)而影響折射率的變化，最終的結(jié)果是條紋發(fā)
生變化，這一切可以通過目鏡發(fā)現(xiàn)。
（2）光纖吸收法。光纖吸收法甲烷檢測(cè)儀是應(yīng)用最多、也是最
普遍的檢測(cè)儀器。這個(gè)儀器的利用Beer-Lambert原理對(duì)甲烷進(jìn)行
精確的檢測(cè)。長(zhǎng)距離光纖進(jìn)行大氣污染的檢測(cè)時(shí)1979年提出的，
對(duì)甲烷進(jìn)行在線檢測(cè)，可檢測(cè)到的甲烷體積分?jǐn)?shù)下限為甲烷爆炸
下限的25％。T.Nakaya等人于2000年以波長(zhǎng)為1.66×10-12m的激
光器為光源，可以對(duì)空氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行較為全面和精確的
檢測(cè)。
（3）聲波檢測(cè)方法。當(dāng)天然氣管網(wǎng)發(fā)生泄漏時(shí)，管網(wǎng)振動(dòng)產(chǎn)生
頻率在20Hz，一般利用頻率探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。先通過專業(yè)對(duì)天然
氣泄漏點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。其中一種叫做負(fù)壓法的檢測(cè)技術(shù)，該方
法利用設(shè)備中壓力傳感器檢測(cè)天然氣管網(wǎng)發(fā)生泄漏時(shí)管網(wǎng)振動(dòng)產(chǎn)
生頻率判斷是否存在泄漏，若檢測(cè)到聲波不正常，探測(cè)儀器發(fā)生
報(bào)警。
（4）容積式甲烷測(cè)定法。此檢測(cè)測(cè)定法是有主要原理依據(jù)的，
甲烷在催化元件上進(jìn)行燃燒，然后通過燃燒室容積的變化進(jìn)而檢
測(cè)出甲烷的體積分?jǐn)?shù)。容積式甲烷測(cè)定法測(cè)定的結(jié)果是有科學(xué)依
據(jù)的，其結(jié)果是非常具有權(quán)威性的。----誤差小、結(jié)果精確。但是
在具體的需求中，操作時(shí)間非常長(zhǎng)，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較負(fù)責(zé)。這就決
定了其操作麻煩，這些缺點(diǎn)都是顯而易見的。
5 結(jié)束語(yǔ)
總而言之，雖然現(xiàn)階段天然氣管網(wǎng)管理工作存在很多問題，影
響到管網(wǎng)運(yùn)輸質(zhì)量，但管理者不應(yīng)該因此泄氣，應(yīng)該采用具體措施
不斷完善。管理者立足天然氣行業(yè)，人員提高專業(yè)技能，嚴(yán)格按照
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與工藝進(jìn)行，確保天然氣管網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，為促進(jìn)社會(huì)主義
的現(xiàn)代化發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 崔國(guó)剛,李磊,薛忠林,彭傳璠. 天然氣泄露應(yīng)急處置系統(tǒng)研
究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué),2012(12):1488～1490.
[2] 程文紅.基于STC89C52天然氣氣體泄露報(bào)警器的設(shè)計(jì)[D].
東北石油大學(xué),2014.
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