燃气管道泄漏检测新技术

作者：李军徐永生玉建军　来源：天津城市建设学院　评论：　更新日期：2013年04月11日

摘要：总结了管道泄漏检测的主要方法，介绍了国内外燃气管道泄漏检测的新技术及应用情况，指出燃气管道泄漏检测的发展趋势。

关键词：燃气管道；泄漏检测；直接法；间接法

New Technologies for Leakage Detection of Gas Pipeline

LI Jun，XU Yong-sheng，YU Jian-jun

(Tianjin Institute of Urban Construction，Tianjin 300384，China)

Abstract：The main methods for pipeline leakage detection are summarized，the new technologies for 1eakagedetion of gas pipeline and their application at home and abroad are introduced，and the development trend of gas pipeline leakage detection is pointed out.

Key words：gas pipeline；leakage detection；direct method；indirect method

管道运输作为燃气的最主要输送方式，具有造价低、运行费用低、安全性好、运输量大的优点。管道存在生命期限^[1]，在整个管道寿命期内都有事故发生。在幼年期，由于管道本身、设计施工方面的缺陷及周围的环境仍未达到稳定而造成的事故较多：在平稳期，由于周围环境趋于稳定，在幼年期造成事故的管道本身的缺陷也通过维修得到了弥补，事故率降低；在老年期，由于管龄的增长，介质腐蚀性、维护条件以及安全管理等方面的原因，事故率又会上升直至管道报废。管道发生事故而导致燃气泄漏的频繁发生，不仅影响了燃气的正常输送，而且还会造成环境污染，引发火灾、爆炸等灾害，给人民的生命财产安全带来极大的威胁。因此对燃气管道泄漏检测方法的研究已引起了世界各国的重视。

1 管道泄漏检测的主要方法

直接法是指对泄漏物直接进行检测，此法主要包括人工巡线法、声学法、化学法、应力法、漏磁法和机器人法等，其主要特征是借助于人的视觉或各种特殊传感装置直接感知管道泄漏的存在，有时也称间接法是利用数据采集系统提供的管道的管内压力、流量、温度等数据，进行计算分析来检测管道泄漏的方法。因为检测的结果是通过计算分析得来而不是直接检测出来的，故也称为间接推理法或基于软件的检测方法，如质量平衡法、压力波分析法、实时模型法、统计检漏法等。

2 燃气管道泄漏检测的新技术

① 直接检测新技术

现有的火焰电离分析检测器只能放在泄漏点处才能检测到泄漏的甲烷^[2]。为此，美国开发了一种手持式检测器RMLD (Remote Methane Leak Detector)，它采用可调谐二极管激光吸收频谱技术，当激光通过泄漏处时，甲烷就可吸收一部分光，从而可以检测到30 m范围内的甲烷泄漏。对于一些危险地段(如繁忙的公路、敷设管道的桥梁)的燃气管道，不必接近就可检测是否发生泄漏。RMLD由两个交互的部分组成：无线电收发器和信号处理控制器。工作原理为：收发器发射的红外激光能被一些砖块、混凝土、草坪等反射回来，反射光被信号处理控制器收集后并被转换为电信号。由于激光遭遇甲烷分子后会被吸收一部分，通过对这些电信号频谱的分析处理就可得出相对应的甲烷浓度。这种激光的最大射程可达30 m，并且只对甲烷敏感，因此不会受其他碳氢化合物的干扰而存在误报警。

基于FTIR (Fourier-transform Infrared)的扫描成像光谱测定法是一种远程检测和成像的燃气检测新方法^[3]。基于此技术，德国汉丁堡技术大学和鲁尔燃气公司合作开发了一种燃气浓度团识别工具——燃气摄像机，通过对燃气浓度团的叠加可以对甲烷的泄漏源进行定位。这种燃气摄像机采用聚焦平面阵列检测器与滤波器相结合的方法可以检测和识别0～100 m范围内燃气的泄漏。

在20世纪90年代，俄罗斯的ILI (In-line Inspection)管道检测技术主要用来检测与腐蚀有关的各种管道缺陷。ILI设备在管内气体的推动下运动并收集管内流动和管壁完好程度的信息，对记录在ILI内的数据进行处理可以得到管道的很多信息，同时也可以判断管道是否发生泄漏。2000年后，俄罗斯已将ILI开发成为一套综合的管道检测设备，几乎可以检测到管道的所有缺陷(包括纵向断裂和横向断裂)^[4]。ILI是俄罗斯管道检测的主要方法，现在集管道腐蚀、泄漏等多种缺陷检测为一体的管道智能诊断技术主要研究ILI的工艺优化和改善设备的可靠性。

在美国，有450000 km的燃气输送管道，为了保证它们能完整安全地运行，都会定期利用管道磁通量漏损装置(Magnetic Flux Leakage)——智能清管器进行检测^[5]，见图1。智能清管器通过装配一个永久性强磁铁去磁化管道，在管内气体压力的作用下向前推动，当管道破裂发生燃气泄漏时，磁通量就会泄漏到破裂区域，沿环状排列的传感器可以检测泄漏磁通量的轴向、半径等特性。由于泄漏信号包含有反常情况的形状与尺寸，数据采集系统的微处理器通过对信号的数字转换、储存和分析就可以进行泄漏检测和定位。