梁耀方(重慶梁平天然氣有限責任公司，重慶 405200)

城市燃氣泄漏檢測新方法及其應用

梁耀方(重慶梁平天然氣有限責任公司，重慶 405200)

伴隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)對于能源的需求迅速擴大。天然氣正逐漸成為我國城鎮(zhèn)居民日常生活的主要能源需求之一。城市燃氣管網的大量新建、運營，也使得城市燃氣泄漏風險日益增加。如何有效檢測城市燃氣泄漏，對于確保安全供氣，提高燃氣企業(yè)市場競爭能力，促進社會的和諧發(fā)展具有重要意義。為此，本文分析了城鎮(zhèn)天然氣管道泄漏的特點和燃氣泄漏的檢測技術，相關研究成果對于提高城市燃氣泄漏檢測技術與管理水平具有一定的理論和實踐參考價值。

城鎮(zhèn)燃氣企業(yè)；泄漏檢測；新技術簡介

全球范圍內的石油資源正逐漸枯竭，難以適應社會、經濟發(fā)展的需要。石油資源嚴重短缺現(xiàn)象在我國表現(xiàn)得更加嚴峻，而與石油資源的短缺現(xiàn)象相反，我國的天然氣儲量卻相當豐富。根據前人[1]的初步估計，我國目前已探明的可采天然氣儲量大約為14萬億立方米，并主要集中在西南地區(qū)。此外，天然氣與其他化石燃料相比，具有熱值高（氫含量高）、天然氣燃燒后不存在固體污染物，燃燒產物中的氮氧化物以及二氧化硫含量很少。因此，天然氣在我國的工業(yè)、民生中有著廣闊的應用前景。在我國，天然氣的輸送主要采用的是管道技術。目前，我國由西向東，從南至北已經建成長約4萬千米的天然氣干線管道。城鎮(zhèn)居民的燃氣供給業(yè)務主要由城鎮(zhèn)燃氣服務企業(yè)配套完成[2]。城鎮(zhèn)燃氣服務企業(yè)主要通過城市內的天然氣支管網，將干線管道中的天然氣輸送到當?shù)氐拿恳粋€天然氣用戶家中,常見的燃氣管道及其內壓與干線相比均較小，通常不超過4MPa。城市燃氣管網因其地理位置特殊，出現(xiàn)泄漏的可能性以及泄漏的危害均較大。為此，本文擬就“城市燃氣泄漏檢測新方法”課題展開一定層次的理論研究，試圖有效降低城市燃氣管網泄漏的可能性以及城市燃氣管網泄漏的危害。

1 天然氣管道泄漏的特點

采用管道輸送的化石燃料主要有石油和天然氣這兩種。石油的泄漏相對明顯，而且人為故意破壞的可能性最大。而天然氣在管道中泄漏則具有強烈的“隱蔽性”[3]。一方面是由于天然氣這種氣體在官網中極易出現(xiàn)微小滲漏的現(xiàn)象；另一方面則是由于天然氣管網那個的人為破壞較少。雖然天然氣管道泄漏通常為“微小滲漏”而難以被發(fā)現(xiàn)，但天然氣泄漏事故相較于石油泄漏的危害更加嚴重。根據筆者多年的工作經驗，泄漏的天然氣氣體通常都會沿著某種特定的“泄漏路徑”持續(xù)流動、富集。這些“泄漏路徑”一般是燃氣管網由于城市中各種復雜地下管網、地質條件而產生的管網裂縫。

另外，天然氣管道泄漏還具有明顯的延時特征。這種延時特征主要是指燃氣從管網泄漏到滲透至地面，再到可能的富集爆炸，都需要一定的時間。不同的天然氣種類，不同的泄漏環(huán)境，不同的擴散條件，其延時特征也是不同的。

2 國內的燃氣泄漏檢測技術

國內的燃氣泄漏檢測技術主要有直接檢測法、間接檢測法兩大類。其中，直接檢測法主要是采用加臭等方法檢測，已經獲得了較多的應用，這里不做贅述。

間接檢測法[4]用于燃氣管道泄漏檢測，主要通過對天然氣的流量、壓力等參數(shù)的實施監(jiān)控，通過甄別這些特征參數(shù)的實施變化來判斷管道是否存在泄漏、在哪兒泄漏、泄漏量是多少。

（1）流量法：檢測人員通過對比燃氣管道進出口截面的流體的流量差就可以判斷是否有發(fā)生泄漏了。但是，這種技術無法適用于地下條件復雜、管線較長等情況。該方法的最大缺點在于難以通過一次檢測就可以較為準確的判斷泄漏點位置，往往需要多次檢測才能判斷在哪根管上出現(xiàn)泄漏事故。

（2）建模檢測法：該方法目前仍在實驗室階段，現(xiàn)場大型實踐較少。建模檢測法主要是通過建立輸氣管道的實時動態(tài)模型，并對輸氣管道系統(tǒng)的各種特征參數(shù)進行在線估算，通過比較估算值和實地測量值來診斷泄漏故障。

（3）信號處理方法：該方法與建模檢測法截然不同，無需建立相關管道數(shù)學模型，更不需要實地檢測，僅僅通過對信號的分解變換，提取特征參量既可以獲得燃氣管網的泄漏信息，因此該方法在國內外得到了廣泛的應用。

（4）管壁參數(shù)變化檢測法：這是一種較新的檢測方法。它主要是通過檢測管壁缺陷來判斷是否有泄漏。他可以為檢測人員提供整個管線的所有的信息。但其缺點也十分明顯：設備過于昂貴，檢測費用通常是流量法的10倍以上，通常只適用于干線大修檢測。

3 國外最新的燃氣泄漏檢測方法簡介

伴隨著城市天然氣管道的發(fā)展，燃氣泄漏檢測技術也取得了較大進步。ASI公司(坐落于美國德克薩斯州，ASI在燃氣、石油泄漏檢測領域具有較大的影響力，其監(jiān)測設備和監(jiān)測方法均處于世界領先地位。ASI公司開發(fā)的燃氣泄漏檢測系統(tǒng)（簡稱ASI系統(tǒng)）的原理[5]主要是基于瞬時聲波的檢測的，集體而言，ASI系統(tǒng)可以較好的捕捉管線在爆裂瞬間產生的管道壓力失穩(wěn)而引起瞬時聲波振蕩。通過收集、反演這個瞬時聲波振蕩就可以準確、快速的確定泄漏點的位置。根據ASI公司的介紹，其系統(tǒng)對于燃氣管網微小破裂響應時間一般不超過55秒，定位精度通常不低于30m，特別適用于天然氣干線管網的檢測。

4 結語

本文就“城市燃氣泄漏檢測新方法”課題展開一定層次的理論研究，首先筆者總結了城鎮(zhèn)天然氣管道泄漏的兩個主要特點，即隱蔽性和延時性；然后，筆者重點介紹了燃氣泄漏的間接檢測技術，詳細梳理了流量法、建模檢測法、信號處理方法以及管壁參數(shù)變化檢測法的原理和優(yōu)缺點；最后，以ASI技術為代表介紹了國外燃氣管網泄漏檢測新技術。本文的研究成果對于提高城市燃氣安全運營水平，提供了一定理論指導和實踐參考。

[1]吳曉南,胡鎂林,商博軍,黃睿.城市燃氣泄漏檢測新方法及其應用[J].天然氣工業(yè),2011,09:98-101+142.

[2]鄧巖.城市燃氣管網泄漏檢測技術與定位方法研究[J].中國高新技術企業(yè),2012,07:78-79.

[3]馬輝.燃氣管網泄漏檢測及其安全防護技術開發(fā)與應用[J].科技與企業(yè),2012,23:358.

[4]曹琳,趙金輝,譚羽非.泄漏檢測及定位方法在燃氣管網應用的可行性[J].煤氣與熱力,2008,01:51-54.

[5]韓朱旸,翁文國.燃氣管網定量風險分析方法綜述[J].中國安全科學學報,2009,07:154-164+177.