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城市天然氣管網(wǎng)泄露檢測及定位方法分析

文檔作者：劉旭所文檔來源：中國電子科技集團公司第四十九研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月17日
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城市天然氣管網(wǎng)泄露檢測及定位方法分析
劉旭
中國電子科技集團公司第四十九研究所
摘要：現(xiàn)階段我國城鎮(zhèn)化進程不斷加快，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，嚴重的出現(xiàn)爆炸，一旦發(fā)生事故，不僅是在經(jīng)濟方面重大損
失，更對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)對措施，提高天然氣管網(wǎng)的運輸質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：天然氣管網(wǎng)；泄漏；檢測技術(shù)
1 引言
隨著天然氣資源在我國的不斷開發(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。在天然氣工程進行總體規(guī)劃中，天然氣管
網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計與城市市政建設(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)壓計量站
調(diào)壓計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 儲氣庫及儲氣設(shè)施
因為不同季節(jié)對天然氣的消耗量也是不一樣的，冬天的時候
天然氣的消耗量可能比較大，為了避免因為不同季節(jié)的不均勻用
氣，天然氣管網(wǎng)路線設(shè)計中有儲氣設(shè)施和儲氣庫，與此同時還可以
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。配氣
站在對已經(jīng)開采出的原始天然氣進行除塵過濾、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行計量，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
天然氣化學性質(zhì)屬于易燃易爆的氣體，且沸點低和氣體相對
密度比空氣小。天然氣的主要成分是甲烷CH4等有機化合物構(gòu)
成。當甲烷CH4在空氣中溶度達到5%及以上時，遇到火源或者達
到一定溫度時，有發(fā)生爆炸的危險。若爆炸產(chǎn)生的破壞力不容小
視，嚴重威脅周邊群眾生命財產(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：
（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，形成原因為拉應(yīng)力與腐蝕作用共同作用
3.2 陰極保護
天然氣管網(wǎng)中一種重要保護措施就是陰極保護，陰極保護分
成兩種：強制電流陰極保護與犧牲陽極陰極保護?，F(xiàn)階段強制電
流法在實際中有著廣泛應(yīng)用，將一定電流加入到天然氣管網(wǎng)上，達
成保護的目的，避免出現(xiàn)電子遷移情況的發(fā)生。但陰極保護措施
不到位則會造成管網(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 泄露問題的檢測方法的應(yīng)用
4.1 建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)
我國的天然氣管網(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)上建立一個完整的事故統(tǒng)計分
析檔案，這樣更有利于建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)的推廣，對今后建立全面
的計算機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，從我國當前經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀實現(xiàn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)
是完全可行的。首先在施工時提交詳細的管網(wǎng)布置圖，在重點天
然氣設(shè)施及重要管網(wǎng)上安裝報警系統(tǒng)，然后要在探測器通過模塊
輸出的監(jiān)控下及時地接受檢測點的相關(guān)情況，能夠保證在沒有發(fā)
生事故下及時排除問題，降低事故發(fā)生概率。
4.2 檢測技術(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)
這個標準，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儀是應(yīng)用最多、也是最
普遍的檢測儀器。這個儀器的利用Beer-Lambert原理對甲烷進行
精確的檢測。長距離光纖進行大氣污染的檢測時1979年提出的，
對甲烷進行在線檢測，可檢測到的甲烷體積分數(shù)下限為甲烷爆炸
下限的25％。T.Nakaya等人于2000年以波長為1.66×10-12m的激
光器為光源，可以對空氣中甲烷體積分數(shù)進行較為全面和精確的
檢測。
（3）聲波檢測方法。當天然氣管網(wǎng)發(fā)生泄漏時，管網(wǎng)振動產(chǎn)生
頻率在20Hz，一般利用頻率探測器進行檢測。先通過專業(yè)對天然
氣泄漏點進行準確定位。其中一種叫做負壓法的檢測技術(shù)，該方
法利用設(shè)備中壓力傳感器檢測天然氣管網(wǎng)發(fā)生泄漏時管網(wǎng)振動產(chǎn)
生頻率判斷是否存在泄漏，若檢測到聲波不正常，探測儀器發(fā)生
報警。
（4）容積式甲烷測定法。此檢測測定法是有主要原理依據(jù)的，
甲烷在催化元件上進行燃燒，然后通過燃燒室容積的變化進而檢
測出甲烷的體積分數(shù)。容積式甲烷測定法測定的結(jié)果是有科學依
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，操作時間非常長，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較負責。這就決
定了其操作麻煩，這些缺點都是顯而易見的。
5 結(jié)束語
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，嚴格按照
相關(guān)標準與工藝進行，確保天然氣管網(wǎng)運行質(zhì)量，為促進社會主義
的現(xiàn)代化發(fā)展貢獻一份力量。
參考文獻：
[1] 崔國剛,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].計算機與應(yīng)用化學,2012(12):1488～1490.
[2] 程文紅.基于STC89C52天然氣氣體泄露報警器的設(shè)計[D].
東北石油大學,2014.
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