城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄漏檢測定位技術(shù)的思考

張東升

摘? 要：為了最大程度的避免泄露事故的發(fā)生，應(yīng)用泄露檢測定位技術(shù)十分重要?；诖?，文章從硬件檢測、軟件檢測以及人工檢測三方面分析了城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄露檢測定位的關(guān)鍵技術(shù)，提出了人工檢測技術(shù)與其他定位技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的策略，同時闡述了相應(yīng)技術(shù)在不同類型泄漏檢測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城市燃氣;埋地鋼質(zhì)管道;泄露檢測定位技術(shù)

中圖分類號：TE973.6? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）14-0146-02

Abstract： In order to avoid the occurrence of leakage accident to the greatest extent， it is very important to apply leak detection and location technology. Based on this， this paper analyzes the key technology of leak detection and location of urban gas buried steel pipeline from three aspects： hardware detection， software detection and manual detection， and puts forward the strategy of combining manual detection technology with other positioning technology. At the same time， the application of the corresponding technology in different types of leakage detection is described.

Keywords： urban gas; buried steel pipeline; leak detection and location technology

引言

在燃氣的輸送方面，由于管道具有損耗較小、成本較低、適用范圍廣等優(yōu)勢，受到了重點的關(guān)注與應(yīng)用。其中，對于城市燃氣輸送來說，埋地鋼質(zhì)管道發(fā)揮著重要的作用，需要相關(guān)人員重點對其質(zhì)量與運行安全穩(wěn)定性進行保障。然而，受到運行時間、運行環(huán)境等的影響，城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道不可避免的會受到腐蝕，最終造成泄露事故。為了最大程度的避免泄露事故的發(fā)生，探討與應(yīng)用泄露檢測定位技術(shù)具有較高的現(xiàn)實意義。

1 城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄露檢測定位的關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 基于硬件的檢測定位技術(shù)

（1）基于超聲、攝像等技術(shù)的檢測

在該檢測技術(shù)中，主要將聲波、超聲、攝像等設(shè)備加設(shè)于埋地鋼質(zhì)管道的內(nèi)部，結(jié)合管道中介質(zhì)的壓力完成泄露情況的檢測。對于這種檢測方式來說，其對泄露處的定位精確程度更高、誤報率相對較低。但是，其也具有一定的局限性，包括只能完成間斷性的檢測、成本較高、容易發(fā)生停運或堵塞的事故等等。

（2）基于電纜、光纖等硬件的檢測

在該檢測技術(shù)中，主要將傳感器用電纜或是光纖連接于埋地鋼質(zhì)管道的外側(cè)，實現(xiàn)對泄露情況的實時監(jiān)測[1]。其中，管道與電纜或光纖平行鋪設(shè)，一旦發(fā)生泄露情況，傳感器會第一時間發(fā)出警報，完成泄露物的檢測與定位。對于這種檢測方法來說，其有著較高的靈敏程度，對于緩慢泄露或是微漏也能夠完成高質(zhì)量的檢測，但是，該技術(shù)的施工成本與設(shè)備成本相對較高。

（3）聲發(fā)射檢漏技術(shù)

這一技術(shù)主要應(yīng)用了泄露時的振動聲波完成對管道泄露的定位與檢測。對于城市埋地鋼質(zhì)管道來說，其泄漏時氣體會隨著縫隙向外噴射，最終形成振動聲波，利用這種波信號就能夠完成對泄露現(xiàn)象及發(fā)生未知的判斷。對于聲發(fā)射檢漏技術(shù)來說，其具有較高的靈敏程度與定位精準度。

1.2 基于軟件的檢測定位技術(shù)

（1）壓力法

屬于壓力法中的具體方法有很多種，包括泄漏后的穩(wěn)態(tài)壓力梯度法、壓力點分析法、小波變換法、泄漏時瞬態(tài)壓力波動的負壓波法等等。其中，對于小波變換法來說，其能夠?qū)崿F(xiàn)在線的實時泄露檢測，但是容易發(fā)生錯誤報警;負壓波法的檢測靈敏程度更高，原理也相對簡單，適用性也更強，有著較高的應(yīng)用優(yōu)勢。

（2）質(zhì)量平衡法

這一方法檢測城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄露的主要原理如下：在埋地鋼質(zhì)管道中，流體物質(zhì)的質(zhì)量或體積是守恒的。在質(zhì)量平衡法中，需要用到溫度計、流量計以及壓力表等測量儀器，測量結(jié)果的可靠程度更高[2]。同時，質(zhì)量平衡法能夠?qū)崿F(xiàn)對埋地鋼質(zhì)管道的連續(xù)監(jiān)測，即便是管道中存在微漏也能及時發(fā)現(xiàn)，但是其對泄露位置的定位精確程度相對較低。

（3）基于數(shù)學模型的檢測技術(shù)

能夠歸納入這一技術(shù)范疇的方法有很多種，包括系統(tǒng)辨識法、濾波器法、狀態(tài)估計器法等等。在這些方法的指導下，完成數(shù)學模型的建立，并輸入埋地鋼質(zhì)管道的實際運行參數(shù)，就能夠在計算中完成泄露檢測與泄漏點的定位。該技術(shù)的成本投入相對較低，但是準趣性與定位精度不高。

（4）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的檢測技術(shù)

對于這一方法來說，需要相關(guān)人員將埋地鋼質(zhì)管道的運行條件以及泄露信息輸入信息系統(tǒng)中，并建立起用于泄露檢測與泄漏點定位的兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成最終檢測。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測技術(shù)具有較高的靈敏度，準確度也更高，但是在實際的泄露點定位中，由于只能完成到段的定位，所以定位精確程度相對較低。

（5）統(tǒng)計決策法

相比于上述的方法與技術(shù)來說，統(tǒng)計決策法更加新穎。在該方法中，主要通過對埋地鋼質(zhì)管道的出入口量壓力與流量之間的關(guān)系變化展開連續(xù)性的計算與對比，最終實現(xiàn)了泄露的檢測與泄漏點的定位。對于統(tǒng)計決策法來說，泄露檢測靈敏度與準確度相對較高，但是定位的精確程度相對較低。

1.3 人工巡檢技術(shù)

結(jié)合上述的分析能夠了解到，基于硬件與軟件的埋地鋼質(zhì)管道泄露檢測定位技術(shù)有著不同的優(yōu)勢與缺點，需要相關(guān)人員結(jié)合實際情況與需求完成選擇。但是，在城市中，由于燃氣的管網(wǎng)相對復雜，且基于硬件以及軟件的改建成本相對較高，所以需要進一步優(yōu)化[3]。特別是對一些老舊的城市燃氣埋地鋼質(zhì)管線來說，基于硬件以及軟件的檢測技術(shù)改造經(jīng)濟性較低，此時，可以應(yīng)用人工巡檢的方式完成泄漏檢測及泄漏點定位。

對于人工巡檢技術(shù)來說，其誤報率更低，更加適用于安裝任何泄露檢測設(shè)備的埋地鋼質(zhì)管道泄露檢測。但是，這種檢測方式不僅無法實現(xiàn)實時的泄露檢測，還會消耗大量的人力與物力，所以在實際的應(yīng)用中必須展開進一步優(yōu)化。筆者認為，為了在保證泄露檢測準確性的情況下，實現(xiàn)實時監(jiān)測并降低對人力的消耗，可以通過將人工巡檢技術(shù)與其他檢測技術(shù)相結(jié)合的方式完成城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄露的檢測定位。例如，可以將人工巡檢技術(shù)與埋地燃氣管道定位技術(shù)相結(jié)合的方式，提升檢測的效率;還可以通過人工巡檢技術(shù)與埋地鋼質(zhì)管道不開挖檢測技術(shù)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)對泄漏地點的定位，此時，還可以應(yīng)用交流地電位差測量儀完成管道防腐層破損點的查找，具體的原理示意圖如圖1。

另外，若是在埋地鋼質(zhì)管道的上方覆蓋著導電性很差的物質(zhì)，包括瀝青、凍土、巖石回填物、鋼筋混凝土等等，則上述的管道定位技術(shù)并不適用，無法實現(xiàn)對泄漏點的檢測。此時，需要將人工巡檢技術(shù)與低頻超聲波檢測技術(shù)相結(jié)合，完成對埋地鋼質(zhì)管道泄露檢測以及泄漏點的定位。

2 城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄露檢測定位技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 基于外力破壞的燃氣泄露

對于城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄漏檢測定位技術(shù)來說，相關(guān)人員能夠應(yīng)用這一技術(shù)完成對基于外力破壞而產(chǎn)生的燃氣泄露進行確定。筆者在應(yīng)用燃氣泄露檢測設(shè)備對特定地段的埋地鋼質(zhì)管道進行檢測中發(fā)現(xiàn)，管道中疑似存在泄漏點。挖開驗證過程中發(fā)現(xiàn)，該鋼質(zhì)管道上方存在水泥材質(zhì)的自來水管道，且燃氣管道中有較為明顯的機械作用痕跡。在該痕跡的最深凹坑處發(fā)現(xiàn)了泄漏點，可以推斷，該燃氣管道泄漏事故是由于機械外力破壞造成的，而通過管道泄漏檢測定位技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對該類型泄漏的檢測與定位。

2.2 基于腐蝕的燃氣泄漏

通過應(yīng)用管道泄漏檢測定位技術(shù)也能夠完成對由于腐蝕造成的燃氣泄露的檢測與定位。筆者在應(yīng)用燃氣泄露檢測技術(shù)對特定地段的埋地鋼質(zhì)管道進行檢測中發(fā)現(xiàn)，管道中疑似存在泄漏點（3處）。挖開驗證過程中發(fā)現(xiàn)，實際存在兩處燃氣泄漏點，且均是由于腐蝕導致的管道穿孔。進一步分析發(fā)現(xiàn)，該泄露處的邊緣相對清晰，且手感光滑，所以這處泄漏可能是由于在為進行陰極保護的條件下遭到散雜電流干擾所造成的?？梢宰C實，應(yīng)用管道泄漏檢測定位技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對腐蝕泄露的檢測與定位。

另外，在筆者的實踐中發(fā)現(xiàn)，除上述兩種泄露類型之外，管道泄漏檢測定位技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對基于管道施工缺陷的燃氣泄漏的檢測與定位。筆者在對特定地段的埋地鋼質(zhì)管道進行檢測中發(fā)現(xiàn)，中壓燃氣管道預留頭的末端存在泄漏點。進一步分析發(fā)現(xiàn)，該泄漏點的產(chǎn)生主要是由于在實際的燃氣管道安裝過程中，由于安裝失誤導致了預留頭處的燃氣泄露。此時，由于發(fā)生的長時間的燃氣泄漏，所以預留頭周邊的土壤與管道周邊的土壤顏色存在較為明顯的差異。

3 結(jié)束語

綜上所述，為了最大程度的避免泄露事故的發(fā)生，探討與應(yīng)用泄露檢測定位技術(shù)具有較高的現(xiàn)實意義。通過應(yīng)用聲發(fā)射檢漏技術(shù)等的硬件檢測、質(zhì)量平衡法、基于數(shù)學模型的檢測技術(shù)、統(tǒng)計決策法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的檢測技術(shù)，以及人工巡檢技術(shù)與其他定位技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)了對基于外力破壞的燃氣泄露、基于腐蝕的燃氣泄漏等泄露情況的檢測與定位，促進了燃氣服務(wù)質(zhì)量的提升。

參考文獻：

[1]何家玖，何柳.城市燃氣泄漏檢測方法及其應(yīng)用研究[J].低碳世界，2017（34）：330-331.

[2]任峰，何仁洋，劉長征.城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道泄漏檢測定位技術(shù)[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2016（02）：13-16.

[3]郝永梅，徐明，李秀中，等.基于廣義概念的城市燃氣管道泄漏精確定位[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2016，42（01）：80-84.