便携式甲烷激光遥感探测仪在天然气泄漏检测的应用_工程实践

摘要

摘要：阐述了便携式甲烷激光探测仪的工作原理，介绍了探测仪的组成及特点，总结了该仪器现场应用情况，针对不同燃气管道的检测试验，该仪器可以很好的满足天然气管道泄露遥感探测的要

摘要：阐述了便携式甲烷激光探测仪的工作原理，介绍了探测仪的组成及特点，总结了该仪器现场应用情况，针对不同燃气管道的检测试验，该仪器可以很好的满足天然气管道泄露遥感探测的要求。

关键词：便携式甲烷激光探测仪；燃气泄露；现场应用

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

城市燃气是高危行业，燃气管道经过区域多为人口稠密的城镇地区，一旦发生事故将会造成人民生命和财产的巨大损失。另外，随着我国经济高速发展，能源需求正逐年增加，天然气工业发展迅速，然而，天然气管道漏失的天然气量一般大约要占输气总量的10%，漏失现象严重^[1]。

伴随着政府、企业及社会对燃气管道安全及环保的日益重视，燃气管道设施的安全巡检，尤其是泄漏检测越来越显得重要。目前国内外的绝大多数便携式检漏仪都是近距离探头式检测，要求探头置于可能含有燃气的被测环境中，与燃气直接接触，危险性很高。而且，实际巡检过程中经常遇到管道或设施难以到达，甚至不能到达的情况。这就使得管网泄漏巡检效率不高或对某些管段放弃巡检，给燃气管道安全带来隐患。因此，便携式甲烷激光遥感探测仪的成功开发将弥补传统检测技术的不足，填补国内该领域燃气泄漏检测技术空白，对于燃气企业安全运营显得尤为重要。

2 工作原理

便携式甲烷激光遥感探测仪是基于近红外二极管激光吸收光谱的新型高灵敏度测量仪器，选择甲烷分子的强吸收谱线，不受其它气体成分的干扰，甲烷在波数6046.96cm^-1位置(波数等于1cm除以波长，即对应波长1653.7nm)有3条吸收谱线，这3条谱线叠加在一起，形成了一个强吸收线，如图1所示。

测量的时候，用一个窄线宽的激光二极管做光源，调整工作波长，使其扫过该谱线，探测器上得到和谱线相应的光强变化，通过对比发射与接收到的激光能量的差异，分析谱线强度即可以得到气体的浓度，从而实现检测甲烷泄漏的目的。因此，检测设备只对甲烷反应，不受其它气体组分的影响，大大提高了检测的准确性，消除了误测，甲烷气团的吸收原理如图2所示。

其中，ppm为甲烷气体浓度单位，表示百万分之一，m为激光通过气体的路径长度单位。ppm与百分率(%)所表示的意义相同，同为浓度单位。

3 便携式甲烷激光探测仪的应用

新奥燃气研发中心联合某科研院所研制的便携式甲烷激光探测仪，通过不同区域成员企业的检测人员亲自试用该新型检测设备，对各种安装部位的燃气管道及设施进行实际泄漏检测，重点检测平时检测困难或无法检测的部位，并尽可能采用传统检漏仪器设备进行复检对比，总结分析得出各种使用环境下该仪器设备的适用性和性能特点。

3.1 过河管道检测

通过便携式甲烷激光遥感探测仪的探测激光，在运河管道上面的河面及对岸(20m范围内)逐一扫描，检测两处聊城运河的过河管道，检测结果均没有发现泄露问题。两处管道位置是重点监测位置，通过检测所日常检漏设备的检测和保压测试，均没有发现泄漏问题，与探测仪检测结果一致。

3.2 埋地管道检测

在聊城卫育路人行道上按照正常步行速度进行扫描检测，通过采用便携式甲烷激光遥感探测仪遥测，仪器发出报警声，发现有一疑似漏点，液晶屏上有浓度值显示，经过仔细检测和逐步靠近定位，确定该处管道存在泄露的可能。

经过与检测人员沟通，该位置管道因泄漏已开挖进行过维修。采用手持检漏仪进行复检，当检漏仪探头深入到疑似漏点处钻开的孔内，发出泄漏报警声，与便携式激光甲烷遥感探测仪的检测结果完全一致。但利用乙烷辨识仪分析后，没有乙烷成分，故确认该位置不是燃气泄漏，而是沼气中的甲烷引起的报警。

3.3 无法接近的管网设施检测

在廊坊某住宅小区进行管网检测的时候，对于不便于检测的花圃内以及栅栏内无法接近的燃气设备或者燃气管道，通过便携式甲烷激光遥感探测仪可以遥测，消除检测死角，准确得到检测结果，方便快捷。

3.4 居民小区户内检测

聊城铁路小区13号楼楼高6层，共有5个单元，共有60户。采用便携式激光甲烷遥感探测仪在一楼室外透过玻璃窗逐一检测厨房内燃气是否泄漏。

当检测到3单元102住户的时候，透过厨房的玻璃窗远距离扫描检测时，仪器发出连续的报警声，此时报警浓度显示为400ppm·m，经过不同角度和不同位置反复检测，确认户内存在燃气泄漏的危险。此时，采用手持检漏仪在窗户周围透过玻璃缝隙检测，没有检测到燃气泄露。

为消除隐患，联系居民户进行入室检测，在住户的厨房内，便携式激光甲烷遥感探测仪探测到泄漏部位燃气浓度为2000ppm·m。并且，采用手持检漏仪检测也报警。确认泄露部位之后，随行的检修人员拿出检修设备及时进行维修，当确定是燃气表表壳连接部位泄露之后，马上联系维修人员上门更换燃气表，整个检测维修过程准确高效。

4 结论

本文通过在新奥燃气成员企业应用便携式甲烷激光遥感探测仪，解决传统仪器无法实现的管网设施检测，证明该仪器是现有检测仪器的有效补充手段，本次现场应用新型检测设备为成员企业提供技术支持的同时，及时解决成员企业检测难题，为提高成员企业燃气泄漏检测效率，保障优化运营奠定坚实基础。

参考文献

1 夏慧，刘文清，张玉钧等.基于菲涅耳透镜开放光路天然气泄漏检测系统设计研究[J].光谱学与光谱分析，2009；29(3)：844-847

(本文作者：张娅玲李泉明赵胜利杨俊杰王海芳新奥燃气控股有限公司 065001)