趙云峰

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道公司技術(shù)支持中心（科技部）

背景

中俄東線天然氣管道是我國(guó)首條建設(shè)的1422 mm超大口徑、X80高鋼級(jí)、12 MPa高壓力等級(jí)的國(guó)家能源動(dòng)脈工程，全線3300余千米，分北段（黑龍江黑河—吉林長(zhǎng)嶺）、中段（吉林長(zhǎng)嶺—河北永清）、南段（河北永清—上海）三段建設(shè)。

管輸介質(zhì)天然氣屬于易燃易爆氣體，濃度又較高，在天然氣站場(chǎng)一旦發(fā)生泄漏，很容易形成爆炸云團(tuán)，小則影響輸送，大則發(fā)生火災(zāi)爆炸甚至人員傷亡事故。因此，天然氣泄漏檢測(cè)尤為重要。傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要有超聲波檢測(cè)，壓力速降法，催化燃燒法以及紅外對(duì)射法等。但這些方法要么只能檢測(cè)較大泄漏，要么受空氣環(huán)境影響較大。對(duì)于微小泄漏還主要依靠人工聽音、噴肥皂泡檢測(cè)的方法，但不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)天然氣泄漏，也無(wú)法有效監(jiān)測(cè)到無(wú)人站天然氣泄漏，容易造成重大安全隱患。近年來(lái)，激光檢測(cè)技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，在甲烷氣體檢測(cè)方面取得了很好的效果，技術(shù)產(chǎn)品也成熟應(yīng)用于工業(yè)氣體檢測(cè)方面。國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道公司全面引進(jìn)該技術(shù)，在中俄東線天然氣管道站場(chǎng)應(yīng)用激光檢測(cè)可燃?xì)怏w泄漏，取得了很好的效果。

技術(shù)支持

（1）技術(shù)特點(diǎn)。該技術(shù)利用甲烷氣體對(duì)特定波長(zhǎng)的激光具有吸收效應(yīng)，且吸收強(qiáng)度與甲烷氣體濃度相關(guān)（朗伯—比爾定律）的原理而設(shè)計(jì)。可單獨(dú)應(yīng)用在具有易燃易爆氣體、可燃性粉塵的環(huán)境中，利用半導(dǎo)體激光器的窄線寬特性，可實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷氣體的高度選擇性，不受其他氣體、水蒸氣、粉塵等干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷氣體泄漏的監(jiān)測(cè)和報(bào)警。具有靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)，選擇性好，精度高，響應(yīng)速度快和遠(yuǎn)距離遙測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)天然氣站場(chǎng)內(nèi)的微小泄漏（ppm級(jí)）檢測(cè)。

（2）云臺(tái)結(jié)構(gòu)。激光可燃?xì)怏w檢測(cè)云臺(tái)由防爆云臺(tái)（圖 1）、視頻監(jiān)控、氣體檢測(cè)以及監(jiān)控軟件四個(gè)模塊組成，具備認(rèn)證機(jī)構(gòu)頒發(fā)的 SIL2 認(rèn)證；具有內(nèi)置加熱功能，確保產(chǎn)品在﹣40 ℃仍可以正常工作，避免玻璃窗口因天氣變化引起的結(jié)晶、結(jié)露或積雪。

圖 1 激光可燃?xì)怏w檢測(cè)云臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng) 

（3）監(jiān)控軟件功能。監(jiān)控軟件具有氣體濃度及視頻監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警視頻自動(dòng)錄像等功能，實(shí)現(xiàn)天然氣泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)通過(guò)485線接入站控SCADA系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警，調(diào)控中心可實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（4）管理效果。該技術(shù)目前已在中俄東線全線應(yīng)用（圖 1），監(jiān)測(cè)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至站場(chǎng)監(jiān)控室以及調(diào)控中心。當(dāng)發(fā)生報(bào)警后，站內(nèi)人員可及時(shí)趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。針對(duì)無(wú)人站，調(diào)控中心通知維護(hù)人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視與屬地巡檢的結(jié)合。建立了預(yù)警發(fā)布、現(xiàn)場(chǎng)檢查、處置反饋、預(yù)警關(guān)閉應(yīng)急管理閉環(huán)流程，及時(shí)處置天然氣泄漏狀況，為站場(chǎng)安全管控提供了有效技術(shù)手段。例如作業(yè)區(qū)某站發(fā)生天然氣泄漏報(bào)警，站控人員立即進(jìn)入工藝區(qū)進(jìn)行核實(shí)，確定是該點(diǎn)位法蘭泄漏后立即開展維修，10 min內(nèi)完成了泄漏處置，保障了輸送安全。

啟示

（1）激光檢測(cè)可燃?xì)怏w技術(shù)大大提升了中俄東線天然氣站場(chǎng)微小泄漏的檢測(cè)水平，改觀了依靠人工聽音、噴肥皂水檢測(cè)的局面，有效管控天然氣站場(chǎng)安全，提升了天然氣管道智能化水平。

（2）激光可燃?xì)怏w檢測(cè)技術(shù)目前為一道光束云臺(tái)掃描方式，目前通過(guò)截屏無(wú)法確定泄漏點(diǎn)具體位置，還需要進(jìn)一步提升泄漏定位功能。

作者簡(jiǎn)介：趙云峰，博士后，高級(jí)工程師，從事智能化管道相關(guān)技術(shù)研究。聯(lián)系方式：13552515133，26694730@qq.com。