朱砂(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028)

1 燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)技術(shù)概述

燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)技術(shù)會(huì)分為多種類別。(1)管道的檢測(cè)位置不同，主要被分為管外檢測(cè)法及管內(nèi)檢測(cè)法兩種。其中，漏磁檢測(cè)法是管內(nèi)檢測(cè)法的典型代表方法，此種方法需要管內(nèi)壁與傳感器之間必須緊密相連。管內(nèi)檢測(cè)法一般會(huì)結(jié)合使用到錄像、渦流、超聲波等技術(shù)，檢測(cè)精準(zhǔn)度較高，適合檢測(cè)管道的腐蝕情況或其他微小泄漏等，如果管道的內(nèi)徑較大，施工人員們會(huì)考慮此種方法，因?yàn)槿艄軓捷^小，則極易發(fā)生停運(yùn)堵塞等情況，耗費(fèi)較高[1]。(2)檢測(cè)對(duì)象不同，主要包括兩種方法—間接檢測(cè)法與直接檢測(cè)法。針對(duì)不同需求可以采用不同的檢測(cè)方法。比如需要檢測(cè)管道泄漏時(shí)產(chǎn)生何種現(xiàn)象時(shí)，我們會(huì)采用間接檢測(cè)法。此種方法大致包含聲發(fā)射法、統(tǒng)計(jì)決策法、壓力梯度法、質(zhì)量平衡法等。如果需要檢測(cè)管道泄漏出的物質(zhì)性質(zhì)時(shí)，我們通常會(huì)采用直接檢測(cè)法，直接檢測(cè)法包含示蹤劑檢測(cè)法、泄漏檢測(cè)電纜法、直接觀察法和光纖維泄漏檢測(cè)法。

2 簡(jiǎn)要概述埋地燃?xì)夤艿佬孤┑臋z驗(yàn)措施

2.1 查找并確定燃?xì)夤艿牢恢?/h3>

施工人員在檢測(cè)燃?xì)夤艿佬孤┪恢脮r(shí)，應(yīng)該使用專業(yè)的管道探測(cè)儀來精確確定位置。在實(shí)際的操作過程中，往往會(huì)受到天然氣流動(dòng)性大的影響，導(dǎo)致管道檢測(cè)工作受到一定阻礙。所以，為了方便技術(shù)人員可以更精準(zhǔn)地確定漏點(diǎn)位置，檢測(cè)人員需要在地面沿著燃?xì)夤艿赖穆窂揭稽c(diǎn)點(diǎn)檢測(cè)避免漏測(cè)[2]。

2.2 搜尋管道異常位置

一般情況下，施工人員會(huì)使用手推式埋地管道泄漏檢測(cè)儀以避免在無管道的地方檢測(cè)。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)儀的采樣吸氣口必須時(shí)刻和地面保持接觸，且需要順著管道走向緩慢推行。為了避免燃?xì)庠诟Z出地面時(shí)擴(kuò)散到空氣中，則需要將檢測(cè)儀緊緊貼在地面上，在燃?xì)膺€來不及擴(kuò)散時(shí)就將其吸入到采樣吸氣口中。針對(duì)在檢測(cè)時(shí)無法用肉眼直觀看到泄漏點(diǎn)，施工人員可以在其上方撒一層肥皂水，若有氣泡產(chǎn)生，則說明存在泄漏點(diǎn)。

2.3 處理燃?xì)夤艿佬孤c(diǎn)

如果在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)存在異常點(diǎn)，為了方便引導(dǎo)泄漏的燃?xì)庀虼怪狈较蜃杂缮仙┕と藛T應(yīng)在異常點(diǎn)上方的地面位置處打探孔，以幫助技術(shù)人員在第一時(shí)間內(nèi)確定泄漏位置。在開挖探孔前，為了保證燃?xì)夤艿赖陌踩?，需要?duì)管道進(jìn)行再次定位。此外需要注意的是，探孔位置應(yīng)不少于三個(gè)，探孔深度最好大于管道的埋深。

3 介紹幾種常用的燃?xì)庑孤z測(cè)法

3.1 人工巡檢法

現(xiàn)如今，我國(guó)在檢測(cè)燃?xì)夤艿佬孤┓矫孀畛Ｓ玫臋z測(cè)方法即為人工檢測(cè)法。人工檢測(cè)法的主要內(nèi)容是：利用巡檢設(shè)備和GPS定位系統(tǒng)對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行全方位的搜查。這種方法優(yōu)缺點(diǎn)并存，需要根據(jù)實(shí)際情況具體選擇。其優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作難度系數(shù)低、直觀易懂；缺點(diǎn)是人力耗費(fèi)嚴(yán)重，必須有人實(shí)時(shí)操作[3]。

3.2 SCSDA監(jiān)控檢測(cè)法

此種方法的工作機(jī)制是：在計(jì)量箱、調(diào)壓箱上安裝溫度、壓力傳感器，再利用SCSDA系統(tǒng)對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，判斷是否有泄漏點(diǎn)的指標(biāo)是壓力的變化。

3.3 光纖維泄漏檢測(cè)法

3.3.1 簡(jiǎn)要概述光纖傳感器的主要概念

在眾多光纖傳感器中，光纖光柵傳感器是最具代表性的一種。此種傳感器的應(yīng)用范圍較為廣泛，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)變、溫度及安全時(shí)常會(huì)用到這種傳感器。正因?yàn)楣饫w光柵傳感器的應(yīng)用范圍極廣，所以常常被用到建設(shè)大壩、開采石油、航空等領(lǐng)域中。眾所周知，光纖傳感器的種類多種多樣，這種傳感器的分辨率普遍較高，而且和其他的傳統(tǒng)機(jī)電傳感器相比，光纖傳感器具備的優(yōu)點(diǎn)極多，例如：重量輕、體積小、耐高溫、耐腐蝕、耐電磁干擾等。正因如此，光纖傳感器也被應(yīng)用到了各種惡劣的環(huán)境中去。光纖光柵傳感器之所以得到廣泛應(yīng)用，十一位光纖光柵傳感器有著波長(zhǎng)調(diào)制的傳感信號(hào)。這一特殊之處使得光纖光柵傳感器有著優(yōu)于其他傳感器的特長(zhǎng)之處：(1)檢測(cè)信號(hào)不會(huì)被探測(cè)器老化、光纖彎曲耗損、光源起伏等因素所影響；(2)不需要其他干涉型傳感器所必需的固有參考點(diǎn)；(3)可以更為便捷地采用波分復(fù)用技術(shù)對(duì)一根光纖上的多個(gè)光柵進(jìn)行分布式測(cè)量；(4)在埋入材料中，光纖光柵對(duì)自身溫度及應(yīng)變的范圍測(cè)量較大，分辨率極高。

3.3.2 簡(jiǎn)要概述光纖傳感器的工作機(jī)制

所有的光纖傳感器都是由三部分組成的：探測(cè)器、光纖、光源。通常，光源會(huì)發(fā)射出光耦合進(jìn)光纖，再通過光纖進(jìn)到調(diào)制區(qū)內(nèi)，調(diào)制區(qū)的光信號(hào)受到外界被測(cè)參量的影響，諸如光的波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)、強(qiáng)度等光學(xué)性質(zhì)均會(huì)出現(xiàn)改變，光信號(hào)再通過光纖進(jìn)到光探測(cè)器內(nèi)，由此獲取被測(cè)參量。

(1)簡(jiǎn)要概述光纖傳感器的應(yīng)用。就一般情況而言，永久性井下測(cè)量設(shè)備必須具備的條件就是耐高輻射、耐高溫、耐電磁干擾、穩(wěn)定，而光纖傳感器恰巧具備這些必要條件。因此，光纖傳感器就被廣泛利用到井下作業(yè)中，這種傳感器在井下作業(yè)中主要承擔(dān)測(cè)試索鏈棒的疲憊度和強(qiáng)度的工作。諸如英國(guó)美國(guó)這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家，也會(huì)在海洋石油平臺(tái)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)工作中用到光纖傳感器。光纖傳感器已經(jīng)逐漸被越來越多的技術(shù)領(lǐng)域所接納，人們會(huì)在許多大型的工程建設(shè)中用到光纖傳感器。例如對(duì)水電水利工程的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、位移場(chǎng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。光纖傳感器的應(yīng)用使得人們可以任意測(cè)量光線沿線各點(diǎn)的位移、應(yīng)力、溫度的準(zhǔn)確值。這種方法不同于以往傳統(tǒng)的測(cè)量方法，它展示出來的結(jié)果清晰直觀、信息量大，對(duì)于人力、物力、財(cái)力的損耗也比傳統(tǒng)方法少。除此之外，光纖傳感器中的分布式光纖檢測(cè)技術(shù)在經(jīng)過我國(guó)科研人員不斷地研究探索下，已經(jīng)在多方面領(lǐng)域得到了應(yīng)用，例如：監(jiān)測(cè)地鐵公路等隧道行業(yè)的火災(zāi)發(fā)生情況；監(jiān)測(cè)大型民用工程的結(jié)構(gòu)安全性；監(jiān)測(cè)油罐、油庫的設(shè)施的故障點(diǎn)、溫度等；監(jiān)測(cè)天然氣管道、石油管道的泄漏現(xiàn)象。

(2)負(fù)壓波檢測(cè)法。負(fù)壓波檢測(cè)法是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為頻繁的管道泄漏點(diǎn)檢測(cè)定位法。該方法的工作機(jī)制是：一旦燃?xì)夤艿腊l(fā)生泄漏，含有泄漏信息的負(fù)壓波會(huì)隨著燃?xì)夤艿老蛲鈧鞑ブ翈浊滋?。壓力變送器感受到了含有泄漏信息的?fù)壓波后，會(huì)具體檢測(cè)管道的泄漏情況，再根據(jù)負(fù)壓波傳到管兩端的時(shí)間差對(duì)管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。目前，世界各國(guó)均采用了負(fù)壓波檢測(cè)法來檢測(cè)本國(guó)的燃?xì)夤艿佬孤┣闆r。

4 簡(jiǎn)要分析瞬態(tài)下的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

基于對(duì)瞬態(tài)問題的分析方法，我們可以將燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)大致分成幾塊區(qū)域，在不同的區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行漏失模擬實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)模擬程序的運(yùn)行，可以大致預(yù)測(cè)燃料管網(wǎng)系統(tǒng)的瞬時(shí)狀態(tài)；通過對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)所有邊界條件的剖析，可以了解在瞬態(tài)下摩阻系數(shù)的變化規(guī)律；通過對(duì)校核模型的建立，可以為尋求燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的檢漏方法夯實(shí)理論基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 燃?xì)夤芫€泄漏檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖

該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是由兩臺(tái)氣罐、三條通路、兩條回路共同組成的。其中，直管總長(zhǎng)為54 m，管徑為DN50，管內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)為空氣，最大管內(nèi)壓是2.0 MPa。此外，管道的上下游分別有一個(gè)儲(chǔ)氣罐(標(biāo)為E1,E2)，其作用是穩(wěn)定管內(nèi)壓。在模擬燃?xì)庑孤┑倪^程中，可以通過手動(dòng)球閥來控制泄漏孔的大小，可以利用電磁閥來模擬泄漏時(shí)的突發(fā)情況，用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來計(jì)量泄漏量。由圖1可見，在直管系統(tǒng)的末尾處設(shè)置了電磁閥D-1，該電磁閥是用來控制瞬變流動(dòng)情況的。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)狀、支狀、直狀管道的模擬，可以控制不同位置的手動(dòng)球閥。

該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能主要包括：(1)可以研究中低壓下的燃?xì)夤艿绬栴}；(2)可以對(duì)支狀管道、直狀管道的水力工況參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)；(3)可以初步實(shí)現(xiàn)受到控制泄漏孔大小，模擬泄漏突發(fā)過程；(4)可以通過對(duì)泄漏點(diǎn)響應(yīng)波的分析，確定泄漏位置[4]。

5 預(yù)測(cè)新檢漏方法的應(yīng)用前景

燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)中，在安裝發(fā)射器、傳感器時(shí)需要特別注意燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)度，注意必須將報(bào)警信息接入到SCDSA系統(tǒng)之內(nèi)，以便于操作人員可以在第一時(shí)間內(nèi)確定報(bào)警信息發(fā)出位置，進(jìn)而采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

6 結(jié)語

我國(guó)的科技水平不斷上升，在相關(guān)人員堅(jiān)持不懈的研發(fā)與探索下，城市燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)技術(shù)種類將會(huì)更多，其可靠性也會(huì)越來越高。完善的燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)技術(shù)會(huì)使城市燃?xì)夤艿拦芾砼c檢修工作更加高效，從而促使城市居民的用氣安全以及燃?xì)夤艿肋\(yùn)行的安全性也會(huì)越來越有保障。