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城市燃气泄漏检测新方法及其应用 2012-5-7吴晓南 胡镁林 商博军 黄睿分享到： QQ空间 新浪微博 开心网 人人网 摘要：在城市燃气泄漏检测中，常用甲烷检测仪很容易受到C0、CO2、H20等气体和现场实际条件(如潮湿度、覆盖物和风向等)的干扰影响，导致误检和判断失效。为此，优选了利用红外吸收原理的光学甲烷检测仪替代传统可燃气体探测器，分析了光学甲烷检测仪的5个优点：①气体选择性好；②检测仪表不易受有害气体的影响而老化；③响应速度快，稳定性好；④防爆性好，信噪比高，使用寿命长，测量精度高；⑤应用范围广。为了提高燃气泄漏检测的精度和效率，还提出了车载式OMDTM光学甲烷探测仪和便携式RMLDTM激光甲烷遥距检测仪互补使用的燃气泄漏检测新方法，即在巡检过程中，若车载式OMDTM光学甲烷探测仪出现报警，则用RMLDTM在报警范围内进行遥测，确定泄漏源。该方法可有效排除沼气等其他可燃气体对泄漏检测的干扰影响，不仅能够覆盖城市的整个燃气管网，主动预防泄漏事故的发生，而且在泄漏抢险工作中，检测车能够迅速到达现场参与漏点查找工作，有助于尽快处理泄漏事故。现场实际应用效果表明，该燃气泄漏检测方法准确率较高，误报率低，响应速度快，符合现代城市燃气泄漏检测的需要。 关键词：城市燃气；甲烷；可燃气体；泄漏；光学甲烷检测仪0MDTM； RMLDTM；响应速度 ??? 城市燃气泄漏可能导致局部燃气管道停输，不仅给居民生活带来不便，如果采取措施不及时，甚至还会造成重大事故和经济损失。目前国内对燃气泄漏检测普遍采用便携式、袖珍式和固定式3类甲烷浓度监测仪，在检测过程中很容易受到C0、C02和H2O等其他气体和现场实际条件(如潮湿度、覆盖物和风向等)的干扰影响，导致误检和判断失效[1～9]。为了提高燃气泄漏检测的精度和效率，有必要选用合适的检测仪器来进行燃气泄漏检测和鉴别，同时积极探索各种探测仪的功能互补性。 1 光学甲烷检测仪的工作原理 ??? 每种气体都有自己的特征红外吸收频率，不受其他气体吸收峰的干扰，吸收的能量与气体在红外光区内的浓度有关，大部分光学甲烷检测仪就是据此来进行设计的[10]。甲烷(CH4)分子的光谱吸收区为3.26μm，在3.26μm附近，C0、C02和H2O分子等没有明显吸收，对甲烷气体检测的影响几乎可以忽略。由lambert-beer定律可知，当一定频率强度为I0的入射红外光穿过气体时，气体吸收自己特征频率红外光的能量后，而使出射光能量减弱为I，即吸收度I=I0exp(-μCL)，其中μ为气体吸收系数；C为待测气体浓度；L为光程长度。CH4、C02、C0和H2O的吸收峰图如图1所示。 2 光学检测仪的优点 ??? 对比常用的传统气体检测仪，利用红外吸收原理的气体检测仪表有以下5个优点[11]： ???1) 气体选择性好。每种气体都有自己的特征红外吸收频率，在对混合气体检测时，各种气体吸收各自对应的特征频率光谱，互不干扰，可以方便地测量出混合气体中某种特定气体。 ???2) 检测仪表不易受有害气体的影响而老化。光学检测仪采用非接触式方法测量气体，不会由于受有毒气体的影响而中毒和老化，致使载体催化类元件中毒失活，可防止测量结果发生很大的偏差。 ???3) 响应速度快，稳定性好。光学检测仪在开机相对较短的时间内就能正常工作，且当气体浓度发生变化时，也比其他检测方法更能及时作出响应。另外光学检测仪不会引起检测系统发热，使测量系统不至于因温度的变化而受到影响，系统工作稳定性好。 ???4) 防爆性好，信噪比高，使用寿命长，测量精度高。与传统检测方法采用的电信号不同，光学检测仪需要的电压低，在矿井、煤气站等有混合爆炸气体的场合，不会成为爆炸的点火因素，具有较好的防爆性。而且利用红外吸收原理检测气体，产生的干扰信号小，有用信号明显，系统的信噪比高。同时检测系统具有零点自动补偿与灵敏度自动补偿功能，因而不用定时校准，具有使用寿命长的优点。 ???5) 应用范围广。红外吸收原理除了应用于气体检测，它的应用范围也是很广泛的，尤其是在油气行业得到普遍应用，并取得到了良好的效果。 ???因此，光学检测仪不仅满足目前城市燃气检测对检测仪器的要求(响应速度快、精度高、稳定高和防爆性好)，而且以其寿命长和性价比好的特点而具有更为广阔的适用性。 3 车载式和便携式泄漏检测仪器的配合使用 ???车载式OMDTM光学甲烷探测仪是专门为埋地天然气管网及集输管线设计的气体检漏装置，其照片如图2所示。红外灯柱探测器安装在检测车前，可在各种环境条件下运行，不会因光柱上的尘土雪水等而引起吸收频率的微小波动；检测仪响应速度快，可检测低于1ppm(1ppm=1mg/kg，下同)浓度的甲烷泄漏，速度高达10000次/s，且稳定性好，自身不会引起检测系统发热，系统工作稳定性好。另