天然气泄漏检测的方法

2013-3-14

作为五大运输行业之一的管道运输系统,它在国民经济中的地位越来越为重要。实施西部大开发战略带来大量的天然气管道投入建设和运行。管道一旦泄漏会造成巨大的经济损失以及人身伤害,及时发现泄漏并准确进行泄漏点定位成为发生泄漏后的需要解决的首要问题,这对于减少经济损失、维护管道安全运行显得十分重要。

现行的主要天然气泄漏检测方法:

(1) 质量或体积平衡法

根据质量/体积平衡,管道内介质的流进与流出应相等。当泄漏程度达到一定量时,入口与出口就形成明显的流量差,当流量差超出一定的范围就可判定为泄漏。此方法可判定泄漏,但由于气体的可压缩性和流量测量的非同步性,其误报率和漏报率都很高,检测的灵敏性和定位精度很低。因此,该方法不能满足实际需要,只能与其他方法配合使用。

2)统计决策法

统计决策法是壳牌公司开发出的一种不带管道模型的新型检漏方法。它使用序贯概率比检验(SPRT)方法对实测的压力、流量值进行分析,计算连续发生泄漏的概率,并利用最小二乘法进行泄漏点定位。该方法使用统计决策论的观点较好地解决了实时模型中误报警的问题,且不用计算复杂的管道模型,但目前该方法还很不成熟,存在许多未解决的问题。

(3) 瞬态模型法

瞬态模型法是近年来国际上着力研究的泄漏检测方法。其基本思想是建立管内流体流动的数学模型,在一定边界条件下求解管内流场,然后将计算值与管端的实测值相比较,当实测值与计算值的偏差大于一定范围时,就认为发生了泄漏。该方法要求建立准确的管道模型,由于影响管道动态仿真计算精度的因素众多,误报率高是该方法在实际应用中一个难以解决的问题。

(4) 分布式光纤检测法

分布式光纤传感技术是近年来发展的一个热点,它在实现物理量测量的同时可以实现信号的传输,在解决信号衰减和抗干扰方面有着独特的优越性。该技术是根据管道中输送的物质泄漏会引起周围环境温度的变化并引起沿管道敷设的光纤发生振动,当温度或振动超过一定的范围,就可以判断发生了泄漏。该技术在管道监控系统中极具应用潜力,能够实现预报警,但是这种泄漏检测系统造价非常昂贵,施工很不方便。该技术在国外已应用于管道泄漏检漏,在国内尚处于试验研究阶段。

(5) 音波检测法

音波检测法是现代检测技术中的一个热点,也是很有发展潜力的一种检测方法。它是基于物体间的相互碰撞均会产生振动,发出声音,形成声波的原理所开发的泄漏检测系统。当管道发生破裂时产生的音波沿着管道内流体向管道上下游高速传播,安装在管段两端的音波传感器监听并将捕捉到的音波波形,并与计算机数据库中的模型比较,确定管道是否发生了泄漏及泄漏量等数值,同时根据管道在两端捕捉到的泄漏信号的时间差计算得到泄漏位置。

该方法可以实现连续的在线检测,并能检测到很小的泄漏量,具有灵敏性高,误报率低,定位精度高,适应性好的优点。

泄漏是造成天然气损耗的主要原因之一,主要从取样检测、光学、声学和泄漏量检测等方面综述了天然气泄漏检测技术的发展现状。动态模型法、负压波法和压力点分析法等基于软件的检测方法具有连续检测、反应速度快等特点,但对漏点定位不精确、误报率较高,声检测技术、光纤传感技术等基于硬件的检测方法具有广阔的应用前景。火焰电离检测、催化燃烧等方法具有极高的准确性,可与连续检测方法配合使用。实现连续、实时监测,提高对微小、缓慢泄漏的检测灵敏度,仍是天然气泄漏检测领域研究的热点

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