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激光甲烷遥测仪在天然气泄漏检测中的应用
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激光甲烷遥测仪在天然气泄漏检测中的应用

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-07-18 11:16    浏览量:

我国正在快速建设天然气供应基础设施,以减轻对煤炭作为主要燃料的依赖。同时,目前天然气已进入城市和乡村的居民区,因此燃气的安全预防成了目前亟待解决的问题。天然气管道漏失的天然气量一般大约要占输气总量的10%,因此漏失现象严重。管道泄漏一般分为小漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼,泄漏量低于正常输量的3%,主要是由于管道防腐层被破坏,管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现点蚀,腐蚀逐渐贯穿整个管壁的现象;中漏的泄漏量在正常输量的3%~10%之间;大漏的泄漏量则大于正常输量的10%,天然气的泄漏不仅给企业造成经济损失,而且还将造成严重的环境污染,增加温室效应。人工巡线在国外石油公司也广为应用,美国等发达国家一直在研发各种点式、便携式和车载式的燃气泄漏测量和分析装置,用于对管道泄漏的快速检测,在我国通常是雇佣农民工巡线员沿管道来回巡查。目前国内外的绝大多数移动遥测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泄漏的环境中,探头与燃气需要直接接触,因此危险性很大,然而实际巡检过程中经常会遇到难以实现的条件,这就使得燃气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,移动遥测式甲烷激光探测仪的应用将弥补传统检测技术的不足,故该技术的应用对燃气企业安全运营显得尤为重要。

激光技术较传统技术优势

1、与电化学/热催化传感器比较

无中毒,无老化,无交叉干扰:电化学/热催化传感器通常是敏感元件直接和气体接触。通过化学反应产生热或电来进行检测,是一种消耗型传感器件。所以电化学/热催化传感器的使用寿命会随着检测气体频率和浓度的增加而变短。基于化学反应的特点,电化学/热催化传感器对同类型的气体都反应,没有唯一选择性,经常会引发误报警。由于化学反应对湿度、温度、压力以及环境气体很敏感,经常会因多种原因引起零点漂移,使得校正周期极短。而频繁的校正使得传感器的使用成本大大的增加。激光式传感器是一种无需与气体直接接触的光学探测器,因此不会发生中毒或老化现象。同时,在常压条件下激光式传感器不受压力和湿度变化的影响,免调校。

本质安全连续的状态监测:欧洲标准IEC 61508被认为是安全传感器的“最佳检验方法”。该标准要求所有设备的功能性安全,并需要常年不断地对传感器状态进行监测。激光式传感器是通过监测光源的强度来完成对这一标准的监测。但由于任何测试都会影响电化学探测器和热催化传感器的使用效果,电化学/热催化传感器均不符合该标准。因此对于爆炸危险性装置或场所(如石油化工厂、天然气加气站、天然气门站等)的经营者将来使用激光式传感器来替换电化学/热催化传感器是一种必然的趋势。

高动态范围:大多数的检测技术或者只能检测低浓度的气体(例如,电化学传感器的检测浓度低于100ppm),或者只能检测高浓度的气体(热催化感器检测浓度在百分数之范围内)。而在很多实际应用中,高动态测量范围是必须的。如果使用化学传感器,则需要安装不同测量范围传感器,既增加成本,又不方便。而激光气体传感器的测量动态范围高达万倍,因此无需在同一个设备中使用三种不同的检测技术即可满足大部分测试范围的要求。

2、与红外传感器相比较

激光传感器具有完全的气体分辨性:红外传感器和激光式传感器都是通过目标气体对红外光的吸收来进行检测的,但是,红外传感器只能实现相当弱的分辨率。红外传感器通过干涉滤光片过滤热辐射光源气体的光谱分辨率大致上比可调二极管激光光谱中的激光分辨率弱一千倍。重叠的气体吸收光谱带会给红外传感器带来严重干扰,尤其是经常存在的水分吸收带带来的干扰。对于激光式传感器来说,这个问题将不复存在,为零交叉灵敏度。激光传感器无需标定,具有长期稳定性。红外传感器需要另外一个检测通道做参考以便监测光源的光强度,随着时间的推移,这个光源的光强会由于老化不断改变。由于参考通道有一个单独的探测器和一个单独的窄带干涉滤光片,与测量通道相比较,不同的器件和不同的老化程度都会引起“零飘”。因此,红外传感器需要相对频繁的校准。激光式传感器使用了一种特殊的测量技术,与专有的电子产品相连接,每次测量时从检测信号中提取出光强度信号。因此,无需参考通道或者频繁的常规矫正。

激光传感器功耗低:红外传感器的热光源使用电能来产生强度光谱,光源通过滤光片,其中仅有一小部分的发射光被调谐到气体吸收波长,其大部分电功耗都被浪费掉。与此相反,激光式传感器中的激光二极管可以准确地发射出所需波长的光,仅消耗激光转化效率的最小值。

3、与傅里叶红外光谱比较

傅里叶红外光谱分析仪主要用于实验室和一些工艺应用中的多种气体测试。但是这种高精度快速的仪器价格是激光式传感器的20~50倍。这种标准测试仪器有容易被污染的光学器件,而且要测试痕量气体浓度(即较低的ppm浓度范围)的值是比较困难的。此外,他们对震动和冲击也非常敏感,需要由专业人士操作,庞大的体积和高功耗不利于简单的OEM集成和便携式操作。

4、与固态传感器比较

固态传感器对湿度敏感,通常对有毒气体选择性差。而且,氧气含量的变化会导致不可靠的读数。在高气体浓度环境下会导致零气体度数和灵敏度不可逆的变化。反之,激光传感器不与被测气体直接接触,其他气体的交叉灵敏度,湿度和含氧量对激光式传感器的影响几乎为零。固态传感器的操作需要在持续的高温下进行,这导致了巨大的功耗,且不适合作为便携式设备使用。而激光式传感器则具有功耗低的优点并方便生产安全人员巡检。

激光甲烷遥测仪的应用

针对常见场所的燃气管道及设施进行泄漏检测,在以往检测困难或无法检测的部位使用新型检测设备。与传统检漏仪器设备进行复检对比,得出各种使用环境下该仪器设备的适用性和性能特点。

1、对架空管道、地沟进行检测

使用激光甲烷遥测仪对架空管道进行探测,在架空管道(30m范围内)逐一扫描,在人员巡检不易到达的特殊位置,使用移动遥测式甲烷激光探测仪对远距离的位置进行扫描,将仪器发出的指示激光,扫描至可能发生泄漏的位置,再通过屏幕显示判断泄漏状况。通过两处管道位置重点监测,并进行日常设备检测和保压测试,均没有发现泄漏问题,与传统探测仪检测结果一致。因此得出结论,激光甲烷遥测仪设备可在远处操作的特性为生产安全人员的巡检提供了极大方便。

对架空管道、地沟进行甲烷检测

对架空管道进行检测

2、对埋地管道检测 

管道天然气压力出现异常导致燃气泄漏时,采用激光甲烷遥测仪监测,发现在道路施工的挖掘现场仪器发出报警声,经过仔细检测和逐步靠近定位,确定该处管道存在泄露。经了解,该位置管道泄漏是因道路进行施工时采用挖掘机进行余土清理,当清理到燃气管道上方时不慎将该公司管道损坏,造成燃气泄漏。

在埋地管道泄漏检修中,因泄漏的气体快速扩散至空气中往往浓度过低而不易检测到泄漏点,激光甲烷遥测仪因精度在ppm级(百万分之一),可检测到空气中微弱至5ppm甲烷气体,通过扫描周围气体浓度通过屏幕显示从而对泄漏点进行准确定位。

对埋地管道检测

3、对无法接近的管道及小区户内管道进行检测 

激光甲烷遥测仪使以往采用传统检测仪不便于检测的燃气管道变得更加容易检测,消除检测死角,方便快捷的同时检测结果也更加准确。在非入户巡检中,采用激光甲烷遥测仪在室外透过玻璃窗逐一检测。

检测无法接近的燃气管道泄漏情况

检测无法接近的燃气管道泄漏情况

4、对阀室及压缩机厂房内天然气泄漏进行监测

在天然气长输工艺中,管线阀室及压缩机增压站是天然气输送的重要设施,其泄漏监测也是生产安全部门重点监控的场所,目激光甲烷遥测仪也逐步在这些重要部位进行了推广应用。

天然气输送管线阀室

天然气输送管线阀室

5、在天然气门站等场站的应用 

激光甲烷遥测仪可配合360度旋转云台使用,利用周围墙面/地面等常见反射物作为反射面进行测量,系统实时记录下检测区域的甲烷浓度信息,并与常规作业下的浓度进行比较,当测试浓度超过预警值,则启动报警。该系统具有灵敏度高、无人值守和运行成本低等优点,因此激光甲烷遥测仪在石油化工等领域具有广阔的应用空间。

激光甲烷探测仪在门站等场站的应用

激光甲烷探测仪在门站等场站的应用

激光甲烷遥测仪在燃气泄漏的监测中,具有检测精度高(ppm级)、响应速度快(0.01s)、可遥测(30m)等优势,及方便、快捷、准确等特点。解决了传统仪器无法实现的管网设施等燃气泄漏检测。现场应用激光甲烷遥测仪可大大提高燃气泄漏巡检效率。通过几类不同应用场景的测试,体现了使用激光甲烷遥测仪在解决燃气泄漏安全预防难题方面的优势,为保障优化运营奠定了坚实基础,是现有检测仪器的有效补充。

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