淺析天然氣長(zhǎng)輸管線(xiàn)泄漏檢測(cè)的方法

徐佳?洪雪?劉美磊?陳敏

摘要：長(zhǎng)輸管線(xiàn)是天然氣的主流運(yùn)輸工具，由于運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，受環(huán)境及人為因素影響，導(dǎo)致在運(yùn)輸過(guò)程中時(shí)常會(huì)有泄漏事件的發(fā)生。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)天然氣泄露事故，減少油氣損失，保障人們的生活安全，維護(hù)管道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須要在一定程度上加強(qiáng)維護(hù)和檢修工作，加強(qiáng)管理措施。

關(guān)鍵詞：天然氣;長(zhǎng)輸管線(xiàn);泄漏檢測(cè)

引言

與我國(guó)管道泄漏檢測(cè)技術(shù)相比，國(guó)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展至今已形成相對(duì)成熟的體系。一些研究學(xué)者對(duì)管道泄漏檢測(cè)有著不同的分類(lèi)方法。基于檢測(cè)技術(shù)智能化特征，檢測(cè)技術(shù)分為自動(dòng)檢測(cè)、半自動(dòng)檢測(cè)和手動(dòng)檢測(cè);基于檢測(cè)數(shù)據(jù)的特征相關(guān)性，檢測(cè)技術(shù)分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)。本文結(jié)合現(xiàn)有的油氣管道泄漏檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法，重點(diǎn)介紹典型泄漏檢測(cè)技術(shù)方法的原理、優(yōu)點(diǎn)、局限性，并從城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的角度分析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和存在問(wèn)題，以期為城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)技術(shù)的選擇提供參考。

1天然氣長(zhǎng)輸管道安全管理存在的問(wèn)題

1.1原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

管道原料的質(zhì)量尤其重要，因?yàn)楣艿蕾|(zhì)量是一個(gè)絕對(duì)優(yōu)先事項(xiàng)，直接影響到管道的最終運(yùn)輸效率和使用壽命。此時(shí)，建筑材料的選擇差別很大，主要是建筑材料、管道成型等。有些甚至不符合國(guó)家質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)。因此，在鋪設(shè)大型管道之前實(shí)時(shí)檢測(cè)原材料在整個(gè)建筑工程中起著重要作用。

1.2環(huán)境氣候?qū)е碌膯?wèn)題

天然氣的高要求和特殊特點(diǎn)導(dǎo)致長(zhǎng)輸天然氣管道的施工周期廣泛應(yīng)用，而這段時(shí)期異常的天氣事件使得長(zhǎng)輸天然氣管道的施工困難重重，使得冬季寒冷、夏季溫度影響施工活動(dòng)，帶來(lái)施工風(fēng)險(xiǎn)。注意事項(xiàng)對(duì)建筑工程很重要。

1.3地形特征引起的問(wèn)題

該景觀還影響天然氣管道的土建設(shè)施。我國(guó)“燃?xì)獬隹凇表?xiàng)目的幾個(gè)省在管道建設(shè)中存在著各種地質(zhì)、地形問(wèn)題。該地形圖對(duì)施工人員構(gòu)成威脅，并可能對(duì)雷暴云、閃電和泥石流構(gòu)成嚴(yán)重威脅，對(duì)燃?xì)夤艿朗┕O為不利。所以地球表面也是天然氣管道建設(shè)中的一個(gè)大問(wèn)題。

2天然氣長(zhǎng)輸管線(xiàn)泄漏檢測(cè)的方法

2.1負(fù)壓波檢測(cè)

當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏處由于管道內(nèi)介質(zhì)外泄造成管道壓力突然下降，在流體中產(chǎn)生一個(gè)瞬間負(fù)壓波，負(fù)壓波沿管道上下游傳播，由于管道的波導(dǎo)作用，負(fù)壓波可以傳播數(shù)10km，根據(jù)負(fù)壓波到達(dá)上下游測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差以及負(fù)壓波在管道中的傳播速度，可以計(jì)算泄漏位置，由于負(fù)壓波有效距離長(zhǎng)、安裝簡(jiǎn)單以及成本較低，目前在過(guò)國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。但負(fù)壓波檢測(cè)也有其自身缺陷：對(duì)泄漏量要求很大，負(fù)壓波能迅速檢測(cè)出泄漏量河大的泄漏，對(duì)小泄漏量的檢測(cè)沒(méi)有效果。此外負(fù)壓波檢測(cè)無(wú)法應(yīng)用在天然氣管道上，原因是天然氣管道上，如果發(fā)生泄漏，泄漏處的壓縮氣體迅速擴(kuò)張，不產(chǎn)生可以檢測(cè)到的負(fù)壓波，因此無(wú)法檢測(cè)天然氣管線(xiàn)的泄漏。

2.2光譜成像法

光譜成像法的原理是利用光譜掃描空間，獲取隨波長(zhǎng)分布的光譜輻射信息，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到目標(biāo)的三維特征及內(nèi)部屬性信息。可進(jìn)一步分為多波長(zhǎng)成像技術(shù)和高光譜成像技術(shù)。光譜成像法有吸收模式和發(fā)射模式兩種模式。利用多波長(zhǎng)發(fā)射技術(shù)檢測(cè)天然氣濃度的前提是，泄漏后的天然氣的溫度遠(yuǎn)高于周?chē)諝獾臏囟取＜词固烊粴馀c環(huán)境空氣之間沒(méi)有溫差，多波長(zhǎng)吸收成像技術(shù)也可利用多波長(zhǎng)背景輻射直接成像天然氣濃度。光譜成像法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)結(jié)果的誤報(bào)率較低。主要局限性是設(shè)備昂貴，數(shù)據(jù)結(jié)果解析過(guò)程復(fù)雜。

2.3光纖傳感器檢測(cè)

分布式光纖傳感器是近年來(lái)伴隨光纖通信技術(shù)快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型傳感器，它具有同時(shí)獲取在傳感光纖區(qū)域內(nèi)隨時(shí)間和空間變化的被測(cè)量分布信息的能力。由于使用光纖和光信號(hào)，特別適合易燃易爆的石油和天然氣管道的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，沿油氣管線(xiàn)鋪設(shè)一條光纜，用光纖做傳感器，檢測(cè)管線(xiàn)周?chē)膲毫驼駝?dòng)信號(hào)，可以對(duì)油氣泄漏、附近的機(jī)械施工和人為破壞等時(shí)間進(jìn)行迅速判斷和準(zhǔn)確定位，預(yù)報(bào)和發(fā)現(xiàn)泄漏隱患。由于光纜需要沿管道進(jìn)行敷設(shè)，因此只適用于新建管線(xiàn)在敷設(shè)管道時(shí)隨管道一同安裝。綜上所述，光纖傳感器無(wú)法檢測(cè)天然氣管道的泄漏，地面間接檢測(cè)不具備長(zhǎng)輸管線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的能力，光纖傳感器檢測(cè)適用于新建長(zhǎng)輸管線(xiàn)，結(jié)合目前已建成的大部分天然氣長(zhǎng)輸管道工程的實(shí)際情況，采用聲波檢測(cè)的方案，既能起到穩(wěn)定檢測(cè)管線(xiàn)泄露的作用，同時(shí)改造的費(fèi)用也較低。

2.4智能球法

智能球包括聲學(xué)傳感器、加速度計(jì)、磁力計(jì)、超聲波發(fā)射器、溫度傳感器等。智能球是一種自漂流式球形裝置，可以隨著燃?xì)饬鲃?dòng)在管道中運(yùn)動(dòng)，適用于公稱(chēng)直徑大于100mm的管道。智能球可以通過(guò)清管裝置進(jìn)行發(fā)射和回收，不需要其他輔助設(shè)施，能夠克服管道形狀障礙，達(dá)到對(duì)小泄漏的最高響應(yīng)能力。該裝置在通過(guò)管道時(shí)，記錄所有噪聲事件，除了部分與小型泄漏噪聲（例如調(diào)壓器、閥門(mén)的泄漏噪聲）特征類(lèi)似的環(huán)境噪聲，管道泄漏噪聲特征可以清楚地區(qū)別于其他形式環(huán)境噪聲。初期的智能球只能用于供水管道。2010年以后，美國(guó)Pure油氣管道技術(shù)公司的19次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，智能球可用于石油和天然氣管道。在智能球技術(shù)論證過(guò)程中，智能球可以識(shí)別的最小天然氣泄漏量為0.11L/min，泄漏定位誤差范圍為±2m，驗(yàn)證了該裝置檢測(cè)小型泄漏的能力。

結(jié)束語(yǔ)

天然氣長(zhǎng)輸管道的安全管理是確保天然氣資源持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)輸?shù)闹匾疤帷＝Y(jié)合我國(guó)當(dāng)前形勢(shì)，深入分析天然氣管道安全管理中存在的問(wèn)題，及時(shí)有效地采取預(yù)防措施，有效地改善安全管理，確保天然氣管道的有效性。

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