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隨著(zhù)城市燃氣的發(fā)展，燃氣設施已經(jīng)普及各大中小城市。由于燃氣使用用戶(hù)大幅增加和長(cháng)時(shí)間使用燃氣設備，必定會(huì )存在一些安全隱患。城鎮供應屬于高危行業(yè)，擔負著(zhù)重大的安全責任。天然氣新聞報道上燃氣事故經(jīng)常發(fā)生生活周?chē)?，從總體發(fā)生事故率還是極低，但是，一但發(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。

文｜王喆 等 

從發(fā)生事故種類(lèi)來(lái)分析，天然氣泄漏造成的事故比列占很大一部分，如何準確檢測天然氣泄漏問(wèn)題引起國內安全部門(mén)高度重視。深入研究天然氣使用過(guò)程中存在的安全隱患，特別是在天然氣發(fā)生泄漏的原因分析，將天然氣泄漏危害降低到最低。

一、天然氣泄漏檢測技術(shù)

天然氣化學(xué)性質(zhì)屬于易燃易爆的氣體，且沸點(diǎn)低和氣體相對密度比空氣小。天然氣的主要成分是甲烷 CH4 等有機化合物構成。因此，對天然氣泄漏檢測根據原理可以分為兩類(lèi)：第一類(lèi)對甲烷氣體檢測。第二類(lèi)對天然氣管道檢測。目前，檢測甲烷的方法主要有光纖吸收法、光干涉法。天然氣管道檢測方法主要有聲波檢測方法等、管內智能檢測方法等等。

（一）光干涉法

光干涉法傳感器是根據等厚涉法的測量原理制備而成。

1930 年，當時(shí)的日本科學(xué)家研制出了世界上第一臺檢測儀器， 其中的原理是光通過(guò)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(mǎn)等量新鮮空氣產(chǎn)生不同條紋，根據這個(gè)標準，一旦天然氣管道發(fā)生泄漏事故，空氣中的甲烷含量上升，空氣密度的改變進(jìn)而影響折射率的變化，最終的結果是條紋發(fā)生變化，這一切可以通過(guò)目鏡發(fā)現。隨著(zhù)科技的進(jìn)步， 智能化檢測儀器通過(guò)傳感器傳入道信號處理模塊，可以實(shí)現目標達成，取代較落后的檢測方式。

該檢測方法優(yōu)勢主要包括使用壽命長(cháng)，檢測精度高，缺點(diǎn)主要操作復雜，適用面較窄，根據現場(chǎng)環(huán)境容易對測量結果造成誤差。

（二）光纖吸收法

與世界發(fā)達國家相比，我國在光纖吸收法的研究和應用方面較為落后。在這些檢測方法中，光纖吸收法甲烷檢測儀是應用最多、也是最普遍的檢測儀器。這個(gè)儀器的利用  Beer-Lambert 原理對甲烷進(jìn)行精確的檢測。長(cháng)距離光纖進(jìn)行大氣污染的檢測時(shí) 1979 年提出的，對甲烷進(jìn)行在線(xiàn)檢測，可檢測到的甲烷體積分數下限為甲烷爆炸下限的 25％。T.Nakaya 等人于 2000 年以波長(cháng)為 1.66×10-12m 的激光器為光源，可以對空氣中甲烷體積分數進(jìn)行較為全面和精確的檢測。

（三）新型燃氣管道泄漏檢測技術(shù)

上面以上兩種方法均較為傳統，操作簡(jiǎn)單使用成本較低， 但是隨著(zhù)科技在進(jìn)步，管線(xiàn)設計較為復雜，人們對檢測要求更 加嚴格。

聲波檢測方法。當天然氣管道發(fā)生泄漏時(shí)，管道振動(dòng)產(chǎn)生頻率在 20Hz，一般利用頻率探測器進(jìn)行檢測。先通過(guò)專(zhuān)業(yè)對天然氣泄漏點(diǎn)進(jìn)行準確定位。其中一種叫做負壓法的檢測技術(shù)，該方法利用設備中壓力傳感器檢測天然氣管道發(fā)生泄漏時(shí)管道振動(dòng)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。

管內智能檢測方法。智能清管器開(kāi)始運用于燃氣管道內部情況的實(shí)時(shí)檢測作業(yè)中，通過(guò)采用聲輻射和壓差法來(lái)來(lái)檢測管道的泄露。這種檢測方法能夠實(shí)現對泄露點(diǎn)的精確定位，而且應用的范圍相當廣泛，應用前景較廣闊。測量結果可為管道的檢查和運行維修計劃提供重要的參考輸入信息，尤其是，這個(gè)測量結果可以對管道的運行狀況以及超限額輸送的情況提供 一個(gè)數據庫，這將會(huì )有助于技術(shù)人員確定在什么時(shí)候需要進(jìn)行費用較高的和專(zhuān)家級別的檢查。

（四）甲烷檢測的其他方法

1、容積式甲烷測定法

此檢測測定法是有主要原理依據的，甲烷在催化元件上進(jìn)行燃燒，然后通過(guò)燃燒室容積的變化進(jìn)而檢測出甲烷的體積分數。容積式甲烷測定法測定的結果是有科學(xué)依據的，其結果是非常具有權威性的。---- 誤差小、結果精確。但是在具體的需求中，操作時(shí)間非常長(cháng)，內部的結構比較負責。這就決定了其操作麻煩，這些缺點(diǎn)都是顯而易見(jiàn)的。

2、壓力式甲烷測定法

該法利用甲烷在催化元件上燃燒而引起的燃燒室壓力變化來(lái)檢測甲烷的體積分數。與容積式甲烷測定法相比，壓力式甲烷測定儀本身具有的特點(diǎn)非常鮮明。最為顯著(zhù)的就是結構非常簡(jiǎn)單，便于操作。但是在具體的測定過(guò)程中，誤差大，測量機精度低也使其缺點(diǎn)暴露的很明顯。

3、甲烷檢定燈法

這個(gè)測試法主要是根據甲烷燃燒的火焰的長(cháng)度來(lái)進(jìn)行測定的。優(yōu)點(diǎn)是能在缺氧狀態(tài)下測量甲烷體積分數，這類(lèi)儀器的結構相比較而言是非常簡(jiǎn)單的?？墒钦`差大，測量結果不夠精確也是其難以逾越的問(wèn)題。不能測高體積分數的甲烷，況且其安全性能不是非常優(yōu)秀，工作人員在具體的操作過(guò)程中稍有不慎歐哲操作不當就會(huì )引起爆炸，由此可見(jiàn)其安全性能是比較讓人擔憂(yōu)的。

4、密度差式甲烷測定法

該法利用甲烷與空氣的密度差產(chǎn)生的回轉翼角速度 ( 本文中指甲烷氣體以回轉半徑每秒掃過(guò)的角度 ) 的變化來(lái)測量甲烷體積分數。此測定法具有結構簡(jiǎn)單而且牢固的優(yōu)點(diǎn)。安全性能較高，但是其體積過(guò)大，不易于安放和懈怠，同時(shí)，其檢測精確度誤差較大也是其較為明顯的缺點(diǎn)。

5、熱導式測定法

這個(gè)測定法的原理是利用甲烷體積分數變化所引起的相對空氣熱導率的變化規律來(lái)測定甲烷體積分數。但是這種方法在檢測低體積分數的甲烷時(shí)精度較低，并且在檢測時(shí)比較容易受到氣體純度的影響。

二、發(fā)展趨勢

用智能探測直觀(guān)顯示管段是否存在泄漏是當全球技術(shù)研究重點(diǎn)方向。通過(guò)超聲波技術(shù)利用頻率探測器進(jìn)行檢測，能夠快速滿(mǎn)足要求。而采用漏磁技術(shù)相比超聲波技術(shù)更難實(shí)現，這是由漏磁檢測技術(shù)原理決定的。

光纖吸收法和光干涉法由于不穩定性受外界環(huán)境影響較大，一般使用在大型天然氣存儲設備中檢測是否存在泄漏，漏磁檢測器未來(lái)發(fā)展前景主要有兩個(gè)方面：首先是在探測器的探頭方面控制好探頭的精度和探頭的數量，以此來(lái)保證采集數據的精確。再者是根據與數據進(jìn)行精確的分析同時(shí)提高自動(dòng)化的水平，能醉倒限度的描繪出管道的真是境況。其中最重要的是需要在漏磁與缺陷的對應關(guān)系數學(xué)模型的研究上不斷做出努力。

總結

天然氣泄露檢測及時(shí)發(fā)展以及應用對我國天然氣的安全使用具有非常大的作用。其中的甲烷檢測技術(shù)中，因受到外界環(huán)境影響，具有非常大的不穩定性，其主要手段較為單一。隨著(zhù)智能化探測器的投入使用，尤其是內檢測技術(shù)的快速發(fā)展， 在國內的施工和使用得到廣泛應用。