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隨著城市燃?xì)獾陌l(fā)展，燃?xì)庠O(shè)施已經(jīng)普及各大中小城市。由于燃?xì)馐褂糜脩舸蠓黾雍烷L(zhǎng)時(shí)間使用燃?xì)庠O(shè)備，必定會(huì)存在一些安全隱患。城鎮(zhèn)供應(yīng)屬于高危行業(yè)，擔(dān)負(fù)著重大的安全責(zé)任。天然氣新聞報(bào)道上燃?xì)馐鹿式?jīng)常發(fā)生生活周圍，從總體發(fā)生事故率還是極低，但是，一但發(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。

文｜王喆 等 

從發(fā)生事故種類來分析，天然氣泄漏造成的事故比列占很大一部分，如何準(zhǔn)確檢測(cè)天然氣泄漏問題引起國內(nèi)安全部門高度重視。深入研究天然氣使用過程中存在的安全隱患，特別是在天然氣發(fā)生泄漏的原因分析，將天然氣泄漏危害降低到最低。

一、天然氣泄漏檢測(cè)技術(shù)

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。因此，對(duì)天然氣泄漏檢測(cè)根據(jù)原理可以分為兩類：第一類對(duì)甲烷氣體檢測(cè)。第二類對(duì)天然氣管道檢測(cè)。目前，檢測(cè)甲烷的方法主要有光纖吸收法、光干涉法。天然氣管道檢測(cè)方法主要有聲波檢測(cè)方法等、管內(nèi)智能檢測(cè)方法等等。

（一）光干涉法

光干涉法傳感器是根據(jù)等厚涉法的測(cè)量原理制備而成。

1930 年，當(dāng)時(shí)的日本科學(xué)家研制出了世界上第一臺(tái)檢測(cè)儀器， 其中的原理是光通過氣體介質(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)，一旦天然氣管道發(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)。隨著科技的進(jìn)步， 智能化檢測(cè)儀器通過傳感器傳入道信號(hào)處理模塊，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)達(dá)成，取代較落后的檢測(cè)方式。

該檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)主要包括使用壽命長(zhǎng)，檢測(cè)精度高，缺點(diǎn)主要操作復(fù)雜，適用面較窄，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境容易對(duì)測(cè)量結(jié)果造成誤差。

（二）光纖吸收法

與世界發(fā)達(dá)國家相比，我國在光纖吸收法的研究和應(yīng)用方面較為落后。在這些檢測(cè)方法中，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)。

（三）新型燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)技術(shù)

上面以上兩種方法均較為傳統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單使用成本較低， 但是隨著科技在進(jìn)步，管線設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，人們對(duì)檢測(cè)要求更 加嚴(yán)格。

聲波檢測(cè)方法。當(dāng)天然氣管道發(fā)生泄漏時(shí)，管道振動(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)天然氣管道發(fā)生泄漏時(shí)管道振動(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。

管內(nèi)智能檢測(cè)方法。智能清管器開始運(yùn)用于燃?xì)夤艿纼?nèi)部情況的實(shí)時(shí)檢測(cè)作業(yè)中，通過采用聲輻射和壓差法來來檢測(cè)管道的泄露。這種檢測(cè)方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)泄露點(diǎn)的精確定位，而且應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣泛，應(yīng)用前景較廣闊。測(cè)量結(jié)果可為管道的檢查和運(yùn)行維修計(jì)劃提供重要的參考輸入信息，尤其是，這個(gè)測(cè)量結(jié)果可以對(duì)管道的運(yùn)行狀況以及超限額輸送的情況提供 一個(gè)數(shù)據(jù)庫，這將會(huì)有助于技術(shù)人員確定在什么時(shí)候需要進(jìn)行費(fèi)用較高的和專家級(jí)別的檢查。

（四）甲烷檢測(cè)的其他方法

1、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。

2、壓力式甲烷測(cè)定法

該法利用甲烷在催化元件上燃燒而引起的燃燒室壓力變化來檢測(cè)甲烷的體積分?jǐn)?shù)。與容積式甲烷測(cè)定法相比，壓力式甲烷測(cè)定儀本身具有的特點(diǎn)非常鮮明。最為顯著的就是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，便于操作。但是在具體的測(cè)定過程中，誤差大，測(cè)量機(jī)精度低也使其缺點(diǎn)暴露的很明顯。

3、甲烷檢定燈法

這個(gè)測(cè)試法主要是根據(jù)甲烷燃燒的火焰的長(zhǎng)度來進(jìn)行測(cè)定的。優(yōu)點(diǎn)是能在缺氧狀態(tài)下測(cè)量甲烷體積分?jǐn)?shù)，這類儀器的結(jié)構(gòu)相比較而言是非常簡(jiǎn)單的。可是誤差大，測(cè)量結(jié)果不夠精確也是其難以逾越的問題。不能測(cè)高體積分?jǐn)?shù)的甲烷，況且其安全性能不是非常優(yōu)秀，工作人員在具體的操作過程中稍有不慎歐哲操作不當(dāng)就會(huì)引起爆炸，由此可見其安全性能是比較讓人擔(dān)憂的。

4、密度差式甲烷測(cè)定法

該法利用甲烷與空氣的密度差產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)翼角速度 ( 本文中指甲烷氣體以回轉(zhuǎn)半徑每秒掃過的角度 ) 的變化來測(cè)量甲烷體積分?jǐn)?shù)。此測(cè)定法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且牢固的優(yōu)點(diǎn)。安全性能較高，但是其體積過大，不易于安放和懈怠，同時(shí)，其檢測(cè)精確度誤差較大也是其較為明顯的缺點(diǎn)。

5、熱導(dǎo)式測(cè)定法

這個(gè)測(cè)定法的原理是利用甲烷體積分?jǐn)?shù)變化所引起的相對(duì)空氣熱導(dǎo)率的變化規(guī)律來測(cè)定甲烷體積分?jǐn)?shù)。但是這種方法在檢測(cè)低體積分?jǐn)?shù)的甲烷時(shí)精度較低，并且在檢測(cè)時(shí)比較容易受到氣體純度的影響。

二、發(fā)展趨勢(shì)

用智能探測(cè)直觀顯示管段是否存在泄漏是當(dāng)全球技術(shù)研究重點(diǎn)方向。通過超聲波技術(shù)利用頻率探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，能夠快速滿足要求。而采用漏磁技術(shù)相比超聲波技術(shù)更難實(shí)現(xiàn)，這是由漏磁檢測(cè)技術(shù)原理決定的。

光纖吸收法和光干涉法由于不穩(wěn)定性受外界環(huán)境影響較大，一般使用在大型天然氣存儲(chǔ)設(shè)備中檢測(cè)是否存在泄漏，漏磁檢測(cè)器未來發(fā)展前景主要有兩個(gè)方面：首先是在探測(cè)器的探頭方面控制好探頭的精度和探頭的數(shù)量，以此來保證采集數(shù)據(jù)的精確。再者是根據(jù)與數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的分析同時(shí)提高自動(dòng)化的水平，能醉倒限度的描繪出管道的真是境況。其中最重要的是需要在漏磁與缺陷的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型的研究上不斷做出努力。

總結(jié)

天然氣泄露檢測(cè)及時(shí)發(fā)展以及應(yīng)用對(duì)我國天然氣的安全使用具有非常大的作用。其中的甲烷檢測(cè)技術(shù)中，因受到外界環(huán)境影響，具有非常大的不穩(wěn)定性，其主要手段較為單一。隨著智能化探測(cè)器的投入使用，尤其是內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展， 在國內(nèi)的施工和使用得到廣泛應(yīng)用。