城市燃氣管道泄漏檢測技術的發展及應用

朱 砂

（哈爾濱石油學院，黑龍江哈爾濱 150028）

城市燃氣管道在具備絕對安全性的情況下，是為人們生活提供便利的重要城市基礎設施，但是一旦出現燃氣管道泄漏問題，城市燃氣管道就成為危害城市居民穩定生活的危險源，因為城市燃氣管道對于社會大眾正常生活具有重大影響，因此城市管道泄漏問題受到城市建設管理部門及廣大民眾的廣泛關注，而燃氣管道泄漏檢測技術也因此受到同等重視，由此可見，對于城市管道泄漏檢測技術的應用及發展進行有效分析是很有必要的。

1 城市燃氣管道泄漏

城市燃氣管道最主要的安全隱患就是燃氣管道泄漏，燃氣泄漏始終是威脅燃氣輸送的主要原因。通常將燃氣管道泄漏以大中小三種程度作為評判標準。舉例來說，小漏的標準是泄漏氣體量低于燃氣輸送總量的3%。這種級別的泄漏通常是因為燃氣管道的防腐層出現了破損，該破損位置受到了土壤中多種因素的破壞，使得管道出現破損導致泄漏。中漏的核定標準通常指泄漏氣體量維持在總輸送量的3%~10%。泄漏氣體量大于總輸送量的10%則被稱為大漏。在日常性燃氣管道輸送燃氣的過程中，管道泄漏的情況多種多樣，可能是閥門問題，或者是操作流程問題，出現問題后應當及時對管道進行檢測，發現泄漏點，封堵泄漏點或者替換管道保證城市燃氣輸送安全。

2 城市燃氣管道泄漏檢測技術類型

2.1 人工巡線

在發達國家，管道泄漏檢測方法已經逐漸采用高科技檢測方法替代了人工巡視檢測方法。例如國外某公司研制成功了一種可以進行空中檢測的燃氣泄漏檢測技術，該技術可以將儀器安裝在直升飛機上，通過直升飛機以60~120km/h的速度在80~200m的空中范圍內完成對地面的燃氣管道泄漏檢查過程。該技術雖然是空中檢測技術，但是其檢測精度與檢測準確度都已經達到了很高的水準。而在我國，對于管道泄漏檢測方法，大多仍然停留在人工巡視檢查的方法，雖然與發達國家的高科技技術相比，員工檢測方法相對較為落后，但這種檢測方法在當前仍然能夠滿足我國對燃氣管道泄漏檢測技術的需求。通過對國外高科技泄漏檢測技術的研究，發現其原理是因管道泄漏發生后，泄漏的氣體會在某一個地區進行擴散，相關設備儀器能夠通過在空中擁有的較好視野對聚集在某一區域內的濃度較高的氣體團進行偵測，并定位氣體泄漏區域。通過人工巡視的方法，結合這種方法能夠取長補短在最短的時間內找到燃氣泄漏的位置。因此人工巡視結合高空偵測，能夠極大提高燃氣管道泄漏的檢測工作。

2.2 內檢測技術

內檢測技術所依托的是燃氣管道清管器，傳感器通常被用來清理管道內壁可能會對管道造成負面作用的物質，如積水和腐蝕性物質。且清管器能夠在工作的同時搭載其他相關的技術。例如，在清管器上添加渦流技術，超聲波技術以及電磁技術，就能夠實現將管道泄漏檢測準確度大幅度提高的目的。當前，隨著科學技術的飛速發展，清管器已經可以和現代科技進行很好的融合，借助電子計算機技術，可以通過清管器的運行過程及時生成管道檢測效果圖。通過在清管器是搭載多種不同的傳感器以及拍攝設備進行數據收集，以及圖片和視頻的拍攝，同時完成數據的分析和處理工作。除了清管器本身的清潔功能，清管器越來越擅長管道內部情況的探查功能。如通過壓力以及溫度檢測裝置，能夠檢測管道內壁金屬含量的損失情況。

技術人員通過對燃氣管道內壁進行磁化，使得管道內壁磁通量達到飽和，當附帶檢測裝置的清管器在管道的運行時發生泄漏的位置會產生與完好管壁所不同的漏磁場。通過定位這個漏磁場，來實現泄漏點的定位。諸如此類的燃氣管道泄漏檢測技術數不勝數。隨著微處理技術以及有限元技術的不斷發展，類似這樣的燃氣泄漏管道檢測技術及應用場景逐漸增多。越來越成熟的應用在管道泄漏檢測領域。而這種技術也存在一定的缺陷，某些傳感器仍然受到燃氣管道內部環境的影響，傳感器采集數據的種類過于單一，所以這些技術較為集中地應用在金屬管道的泄漏檢測過程中。

2.3 外檢技術

隨著科學技術的進步，燃氣管道的儀表也在不斷地推陳出新，結合計算機技術，管道也能夠實現燃氣管道泄漏技術的探測工作。

2.3.1 壓力點分析法

在燃氣管道正常運行過程中，管道內部的流體流動速度，以及壓力和流體密度通常呈現一定的穩定狀態。這使得壓縮機的能量輸出也相應的保持在一個穩定的狀態。當壓縮機的能量輸出出現變動，就會引起管道內部流體的密度、壓力與速度產生動態變化，壓力變化與管內氣體流量之間的關系表征如下公式：

式（1）中p為管內壓力，ρ為管內氣體密度。

根據這個原理，如果燃氣管道出現了泄漏情況，管道內介質會從一個穩定狀態遷躍到另外一個穩定狀態。持續時間受動量與沖量的影響，并不固定。本方法通過對管道內介質的參數變化來進行滲漏情況的檢測，是較為有效的一種燃氣泄漏檢測方法，其操作具體方法示意如圖1所示。

圖1 壓力法檢測燃氣管泄漏技術示意圖

2.3.2 特性阻抗法

這是一種通過化學性質變化作為燃氣管道滲漏檢測依據的高效檢測方法，該方法由日本發明。具體檢測方法是：首先在燃氣管道的周圍架設穿透性良好的絕緣材料，然后通過移動加載了各種傳感器的設備對燃氣管道進行滲漏檢測。傳感器的絕緣材料通常采用多孔聚四氟乙烯樹脂，該材料具有導電率高、阻燃性強，以及化學性質較為穩定的特點。

2.3.3 壓力波法

壓力波法是我國當前在燃氣管道泄漏檢測技術中應用最多的一種技術。該技術的檢測原理是，假設某管道發生泄漏，則該管道會發生壓力變化。壓力從泄漏點向上一級和下一級管道分別傳輸壓力，該壓力被稱為遞減壓波。這會導致上一級管道的出站壓力和下一級管道的進站壓力下降。依照這個原理在出站進站設置傳感器檢測壓力變化，通過壓力傳遞時間差來判定泄漏點的位置。

2.3.4 基于數據變化的泄漏檢測方法

通過計算機技術對管道中介質參數的變化進行力學建模，通過對力學建模的各項參數進行計算并與實際測量的數值進行比較。如偏差較大即發生了泄漏情況。這種檢測方法通過將計算機技術與信息技術相結合，通過控制理論進行檢測。該方法雖然檢測結果較為準確，但對于檢測儀器的精度也有較高的要求。較為適合對于已經建立完成目標管線全程的儀器監控系統的管道泄漏監測。

3 城市燃氣管道泄漏檢測方法應用

通常可能把管道泄漏或其他管道危險的情況主要分為以下三種：

1）與管道耐久性無關的危險因素，這種危險因素通常不是因為設備因為長時間使用老化出現了泄漏，常常是因為外力因素導致的。

2）因為管道在長期的使用過程當中，難免會因為土壤中的其他介質導致防腐層遭到破壞加上金屬的其他因素，對管道造成腐蝕產生的泄漏。

3）主要在進行日常維護維修的過程當中，施工不當造成的泄漏隱患。

3.1 由外力引起的管道泄漏檢測

以某城市案例為例，燃氣公司工作人員在進行日常巡檢過程當中發現了疑似泄漏情況。于是對疑似泄漏點進行開挖檢測操作，開挖后發現，該位置的煤氣管道上方出現了一條水泥材質的自來水管，因為自來水管的修建與煤氣管道距離過于接近，在燃氣管道上方發現了明顯的凹痕。通過檢測發現凹痕位置有燃氣泄漏現象，可以確定該泄漏現象是因為安裝自來水管對燃氣管道造成了破壞，引發了泄漏。經過燃氣公司對該泄漏點的封堵，該區域燃氣管道恢復正常使用。

3.2 有管道外壁腐蝕引起的泄漏檢測

以某城市案例為例，當地燃氣公司接到某小區報告，報告稱該小區燃氣壓力過低。燃氣公司立即對該區域重點燃氣管線進行檢測，在找到疑似泄漏點后，對泄漏點進行開挖驗證。驗證表明判斷正確，在該泄漏點找到了兩處不同的泄漏點，這兩處泄漏點都是因為防護層遭到破壞后，管道被腐蝕產生的泄漏。經過燃氣公司對該兩處泄漏點的封堵，該小區燃氣壓力恢復正常。

3.3 由施工問題造成的管道泄漏

某城市燃氣管道日常檢測過程當中的案例，檢測人員通過利用人工巡檢以及互相關分析法結合的分析方法進行日常巡檢，在檢測過程中發現疑似泄漏點，泄漏點的位置大約在中壓管道預留頭的末端，通過對管道建設的相關資料以及日常巡檢日志進行綜合分析，初步判斷是因為施工造成了預留頭的泄漏問題。開挖后證明判斷正確，經過封堵施工后燃氣管道壓力恢復正常。

4 結語

首先對城市燃氣管道泄漏問題展開簡單明了的分析論述，并將燃氣管道泄漏檢測技術作為重點，對燃氣管道泄漏檢測方法及相關技術以及技術應用進行了更深層次的細致分析，發起此舉的目的就是為了促進城市居民生活的安全性與穩定性，并為城市燃氣管道管理部門提供一些參考，便于城市燃氣管道管理工作的高效開展。