车载激光甲烷泄漏检测系统用于燃气管网巡检.doc

车载激光甲烷泄漏检测系统用于燃气管网巡检

1　概述
燃气管网巡检，是对运行中的燃气输配管道及设施进行泄漏检查，以便及时发现燃气泄漏，排除燃气隐患。随着近几年天然气的快速发展，燃气管网逐年增多，各燃气公司都投入相当的人力、车辆及检漏设备来保证安全。
城市燃气输配管道一般敷设在道路边的绿化带中或道路一侧，因部分区域环境复杂，目前大都采纳观察法结合泵吸式燃气检漏仪进行检测。关于管道上的阀门等设施，通常采纳泵吸式燃气检漏仪或涂皂液进行检测，巡检工作量很大，同时由于天气(如刮风、下雨、下雪)等原因，检测的结果和效率会大打折扣。
2021年11月22日青岛黄岛输油管道爆炸事件和2021年8月1日台湾高雄丙烯管道爆炸事件，均涉及到管道安检问题，给燃气企业敲响警钟，也说明燃气管网巡检至关重要。笔者所在公司几年前曾购置2套车载顶置激光甲烷泄漏检测系统(以下简称激光检测车)，用于管网巡检，很大程度上提升了燃气管网检测的工作效率和准确性。
2　系统组成
激光检测车的检测系统由3个部分组成：激光单元、电子单元和显示单元，由小轿车作为载体。激光单元主要由二极管激光器、光学仪器等部件组成；电子单元主要由分析仪器、激光单元调节装置、电瓶等组成；显示单元为小型笔记本电脑。经过专业改装，激光单元和电子单元置于车后备箱内。激光单元可由升降机起落，检测时升起置于车顶，并可用调节装置在一定范围内上、下、左、右调整角度，不用的时候降落置于后备箱内。显示单元置于副驾驶前储物盒位置，便于随时观察检测状况。激光检测车外观见图1。

3　工作原理
激光单元工作原理见图2。由激光发生器中的二极管激光器发射出波长约为1.65mm的激光，该激光通过玻璃透镜A校准后，经光学分光器，一部分照耀到地面物体或燃气管道上，经地面物体或燃气管道反射后由抛物柱面镜逮住，然后通过滤光器汇合到光电探测器A处，形成来自燃气管道的激光信号记录。

在光学分光器作用下，另一部分激光反射到参照光学信道。参照光学信道由玻璃透镜B、密封室和光电探测器B组成。密封室内的介质为甲烷和氮气混合物，甲烷和氮气的体积分数分别为25％和75％。通过参照光学信道的激光，其中特定波长的激光被CH4汲取，形成来自参照光学信道的激光信号记录。
来自燃气管道的激光信号记录和来自参照光学信道的激光信号记录具有差异，这个差异在电子单元中进行分析，以此来确定地面物体或燃气管道四周是否有CH4存在(假设存在，则有漏气可能)。电子单元将分析后的结果传输给显示单元，在显示单元的屏幕中显示。假设有泄漏，显示界面上的绿灯变红并发出报警声。在管道漏气点，配套的GPS导航仪可以确定其经纬度坐标，并将此点以彩色的形式显示在轨迹上，显示的颜色随检测到的CH4的体积分数不同而不同。某次实际检测中显示单元的显示界面见图3。

4　使用状况
我公司购置的2套激光检测车主要用于燃气高、中压管网巡检，对所属区域内的管网每季度巡检一次，及时发现并消除了安全隐患。随着该系统运用日渐成熟，目前逐步将低压管网也纳进到巡检范围中，以更好地发挥该系统的功效。
5　实际应用中的优缺点
5.1　优点
①检测半径为5～30m范围，检测精度高，可对燃气管道进行地毯式检测，基本保证泄漏出地面的燃气能被及时发现。
②检测车最高时速达30km／h，与人工检测相比，可大大缩短检测周期，减少工作量。
③可检测人工检测困难的区域，如架空管道、过河管道等。
④检测时检测人员在车内，受天气变化影响小。
5.2　缺点
①检测区域有一定的局限性，对敷设在规则道路边管道的检测效率较高，而对环境较为复杂的区域检测效率会降低，尤其是车辆无法到达的区域。
②对检测环境要求较高，有水、雪的区域检测效果相对较差，夏季腐殖物、经过的运粪车等产生的甲烷气体对检测结果有影响，时常会有误报警发生。
③仅能检测出泄漏出地面的CH4气体。
④该检测系统为进口设备，发生故障需要返回厂家时，修理周期较长，改换配件费用较高，国内尚无检测机构对其进行定期检定。
6　结语
随着燃气行业的快速发展，管网覆盖面积越来越大，将高科技手段运用到管网维护中，可大大地提升工作效率，这也是将来发展的大趋势。由于国情不同，如何引进国外的先进设备，适用于我们的运行环境，并生产出合适我国国情的高科技产品，对燃气行业的发展有着十分重要的意义。