天然氣泄露緊急處理裝置的研究設(shè)計(jì)

孫玉宏

摘 要：近些年，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)不斷加快，天然氣成為當(dāng)前人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚囊徊糠帧Ｌ烊粴鈱儆谝兹家妆蜌怏w，相較于空氣，它有著更小的質(zhì)量。一旦發(fā)生了天然氣泄漏等問(wèn)題，可以在極短的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，從而導(dǎo)致處于擴(kuò)散范圍中的人出現(xiàn)中毒等問(wèn)題，甚至還會(huì)發(fā)生燃燒以及爆炸等事故。為了有效避免上述問(wèn)題出現(xiàn)，本篇文章對(duì)天然氣泄漏緊急處理裝置進(jìn)行了研究，同時(shí)制定了相關(guān)的改進(jìn)方案，希望借此可以為有關(guān)人員提供一定幫助，從而避免因天然氣泄漏造成不必要的損失與損害。

關(guān)鍵詞：緊急處理;天然氣泄漏;裝置研究與設(shè)計(jì)

天然氣是否處于正常狀態(tài)與每一個(gè)人都有著極為密切的關(guān)系，在當(dāng)前確保供氣的安全性是最為關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)天然氣發(fā)生泄漏之后，緊急處理裝置能夠根據(jù)空氣中天然氣泄漏的濃度進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，從而促使相關(guān)人員盡快制定出對(duì)應(yīng)的解決措施，最大程度的預(yù)防因天然氣泄漏而引起的人員傷亡以及其他事故出現(xiàn)。

1 天然氣泄漏基本情況

1.1 泄漏部位與原因

1.1.1 天然氣公司所管理的相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)泄漏

①管道泄漏。導(dǎo)致管道泄漏的原因有很多，其中由于管道的外壁銹蝕與穿孔而引起的泄漏在當(dāng)前較為常見(jiàn)，此類(lèi)泄漏通常出現(xiàn)在濕度較大的穿墻以及穿樓板等部位。另外，用戶(hù)私自把室內(nèi)的管道當(dāng)作負(fù)重架或者隨意進(jìn)行拆改等同樣也會(huì)導(dǎo)致螺紋連接位置發(fā)生泄漏事故;②閥門(mén)泄漏。此類(lèi)泄漏通常是因?yàn)楦g、密封材料的老化以及磨損等而出現(xiàn);③燃?xì)獗硇孤?。這種泄漏問(wèn)題主要是因?yàn)橹虚g軸密封件的老化而引起，主要發(fā)生于一些長(zhǎng)時(shí)間使用的表具之上，極易受到外界溫度的變化造成的影響。

1.1.2 用戶(hù)管理設(shè)施出現(xiàn)的泄漏

①燃具泄漏。當(dāng)前燃具泄漏主要包括以下幾種情況，首先是在沒(méi)有使用的前提下發(fā)生的泄漏，導(dǎo)致此類(lèi)泄漏出現(xiàn)的原因主要是燃具回火還有存在雜質(zhì)使得閥體無(wú)法完全關(guān)閉等;其次是因臺(tái)式灶（即無(wú)熄火保護(hù)功能的燃?xì)庠睿┎僮鞑划?dāng)而引起的天然氣泄漏，例如中途發(fā)生熄火、點(diǎn)火出現(xiàn)失誤還有其他諸多原因等;②膠管泄漏。當(dāng)膠管長(zhǎng)時(shí)間使用之后會(huì)發(fā)生老化龜裂的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致膠管和其連接位置發(fā)生漏氣問(wèn)題，另外膠管在老化變硬之后會(huì)因外力的作用而松動(dòng)最終脫落，進(jìn)而形成一個(gè)開(kāi)放式的泄漏。

1.2 泄漏的實(shí)際情況

1.2.1 天燃?xì)庠O(shè)施泄漏

在天然氣設(shè)施中，管道、閥門(mén)還有燃?xì)獗硪约叭季叩葮O易出現(xiàn)自然泄漏。但是就目前來(lái)看，上述設(shè)施的泄漏量極小，按照已有經(jīng)驗(yàn)，一般不超過(guò)0.02m3/h，在泄漏的前期幾乎不可能被發(fā)覺(jué)，而且此類(lèi)問(wèn)題主要出現(xiàn)在設(shè)施使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和環(huán)境相對(duì)較差的老舊住宅區(qū)。

1.2.2 因臺(tái)式灶操作失誤導(dǎo)致的泄漏

此類(lèi)泄漏量和燃燒器負(fù)荷以及旋鈕的開(kāi)啟程度等存在直接聯(lián)系，通常為單眼泄漏，當(dāng)灶具的旋鈕全部打開(kāi)之后泄漏量大多在0.47 m3/h左右，而且此類(lèi)泄漏極易出現(xiàn)在視力較差且嗅覺(jué)遲鈍的中老年家中。

1.2.3 因膠管的脫落發(fā)生的泄漏

此類(lèi)泄漏量和灶前閥門(mén)完全打開(kāi)時(shí)的流量近乎相同，大約在3.12 m3/h。因?yàn)樾孤┝勘容^大，而且事故出現(xiàn)的較為突然，所以很容易導(dǎo)致爆炸問(wèn)題的發(fā)生，極易引起嚴(yán)重的損失與破壞。

1.3 危害性

1.3.1 對(duì)室內(nèi)的空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響

盡管天然氣自身無(wú)毒無(wú)害，但是倘若在室內(nèi)發(fā)生泄漏便會(huì)極大的減少空氣之中氧的含量。一旦天然氣的體積分?jǐn)?shù)超過(guò)10%，住戶(hù)便會(huì)感覺(jué)到呼吸困難，而且隨著其體積分?jǐn)?shù)不斷升高，最終還可能會(huì)使住戶(hù)出現(xiàn)窒息甚至死亡等危險(xiǎn)。除此之外，CH4為天然氣最主要的成分，而且其屬于溫室氣體，相較于CO2它有著更大的危害。

1.3.2 爆炸

天然氣在封閉的空間中泄漏之后會(huì)和空氣混合，從而逐漸趨向于極限的爆炸值，此時(shí)一旦遇到明火便會(huì)爆炸。通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)證明，爆炸的極限范圍不同時(shí)，住宅因燃?xì)獗ǘ纬傻暮蠊泊嬖谝欢ú町悺Ｈ绻捅O限的下限相接近，那么破壞跡象便會(huì)相對(duì)明顯，若與爆炸極限的上限相接近時(shí)，則燃燒現(xiàn)象更為突出。另外在與上下限中間值相接近時(shí)，燃?xì)獗ㄆ茐牧ψ顬閺?qiáng)大。

2 天然氣泄漏緊急處理裝置具有的意義

倘若在封閉的環(huán)境之中，出現(xiàn)了天然氣泄漏問(wèn)題，那么這些氣體便會(huì)逐漸匯聚，一旦到達(dá)了其爆炸的極限，在遇到火源之后，便會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。另外，室內(nèi)空氣當(dāng)中的氧含量也會(huì)因?yàn)樘烊粴獾男孤┒霈F(xiàn)大幅下降，當(dāng)空氣當(dāng)中的甲烷含量超過(guò)10%之后，便會(huì)使得處在此范圍內(nèi)的人發(fā)生窒息等問(wèn)題。而為了有效避免上述問(wèn)題發(fā)生，天然氣安全裝置便隨之誕生。對(duì)于天然氣泄漏的緊急處理裝置而言，其將天然氣的濃度監(jiān)測(cè)、聯(lián)動(dòng)控制還有報(bào)警等裝置進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，一旦出現(xiàn)天然氣泄漏問(wèn)題并且室內(nèi)的濃度超過(guò)限定值，那么裝置便會(huì)發(fā)出聲光警報(bào)，同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉天然氣的閥門(mén)，自動(dòng)打開(kāi)門(mén)窗進(jìn)行通風(fēng)，從而有效減少室內(nèi)的天然氣數(shù)量，最大程度的避免爆炸和窒息等事故出現(xiàn)。

3 裝置的設(shè)計(jì)

3.1 閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉以及自動(dòng)報(bào)警的設(shè)計(jì)

如果室內(nèi)天然氣泄漏的濃度超過(guò)了1.25%，那么緊急處理裝置中自動(dòng)報(bào)警功能便會(huì)使用戶(hù)感受到天然氣泄漏問(wèn)題的存在，倘若恰好此時(shí)室內(nèi)無(wú)人，那么裝置便會(huì)通過(guò)切斷閥門(mén)來(lái)最大程度的降低進(jìn)一步泄漏帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。下圖即緊急處理裝置中自動(dòng)報(bào)警還有閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉的設(shè)計(jì)詳情圖。

由緊急處理裝置自動(dòng)報(bào)警與閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉的原理示意圖可知，檢測(cè)裝置1中檢測(cè)信號(hào)輸入端和控制裝置2中檢測(cè)信號(hào)輸入端保持聯(lián)通的狀態(tài)。而控制裝置2中無(wú)線(xiàn)報(bào)警的啟動(dòng)控制信號(hào)輸出端則又和無(wú)線(xiàn)發(fā)送裝置4中報(bào)警啟動(dòng)的控制信號(hào)輸出端保持聯(lián)通狀態(tài)?？刂蒲b置2中顯示信號(hào)輸出端和顯示裝置5中顯示信號(hào)輸入端相聯(lián)通。而控制裝置2中報(bào)警啟動(dòng)信號(hào)輸出端和報(bào)警裝置6中信號(hào)輸出端處于聯(lián)通狀態(tài)。無(wú)線(xiàn)發(fā)送裝置4中電磁閥的關(guān)閉信號(hào)輸出端利用無(wú)線(xiàn)通訊以及無(wú)線(xiàn)接收裝置8中電磁閥的關(guān)閉信號(hào)輸入端相聯(lián)通。除此之外，無(wú)線(xiàn)接收裝置8中電磁閥的關(guān)閉信號(hào)輸出端和電磁閥7中關(guān)閉信號(hào)輸入端保持聯(lián)通。

3.2 自動(dòng)開(kāi)窗通風(fēng)的設(shè)計(jì)

在天然氣泄漏之后，盡管及時(shí)的切斷了進(jìn)氣閥門(mén)但是依舊不能讓室內(nèi)的天然氣濃度得到有效降低。借助裝置讓天然氣的濃度到達(dá)1.25%后，窗戶(hù)便會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，而感應(yīng)層檢測(cè)到由圖1中無(wú)線(xiàn)發(fā)送裝置4發(fā)出的信號(hào)時(shí)，會(huì)把源信號(hào)直接傳輸?shù)浇邮苻D(zhuǎn)化裝置中，當(dāng)轉(zhuǎn)化裝置完成轉(zhuǎn)化處理之后，源信號(hào)會(huì)變成電信號(hào)，進(jìn)而傳遞至控制器中，由于控制器中的已經(jīng)設(shè)定好相關(guān)的閥值，因此當(dāng)室內(nèi)的天然氣含量超過(guò)1.25%之后，控制器便會(huì)自動(dòng)打開(kāi)傳動(dòng)裝置電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)窗等操作。在室內(nèi)發(fā)生天然氣泄漏問(wèn)題之后，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行及時(shí)有效的通風(fēng)處理，可以最大程度的降低事故出現(xiàn)的概率，從而確保用戶(hù)人身以及財(cái)產(chǎn)安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析因天然氣泄漏所導(dǎo)致的事故出現(xiàn)的機(jī)理，對(duì)天然氣泄漏緊急處理裝置進(jìn)行深入研究和設(shè)計(jì)。借助天然氣泄漏緊急處理裝置中的自動(dòng)報(bào)警器可以把聲光信號(hào)轉(zhuǎn)變成動(dòng)作信號(hào)，我們可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。首先此裝置可以在室內(nèi)天然氣的泄漏量到達(dá)1.25%之后，及時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警處理，而且還可以在同一時(shí)間對(duì)泄漏事故進(jìn)行自動(dòng)處理;其次，面對(duì)天然氣泄漏事故，優(yōu)化與完善天然氣閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉以及自動(dòng)開(kāi)窗等冗余裝置，能夠有效提升系統(tǒng)安全性;最后，通過(guò)自動(dòng)化等方式處理天然氣泄漏事故，不需要專(zhuān)業(yè)的人員進(jìn)行操作，這在一定程度上增加了有關(guān)裝置的安全與可靠性，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)安全化的理想效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔國(guó)剛，李磊，薛忠林等.天然氣泄露應(yīng)急處置系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2012，029（012）：1488-1490.

[2]吳昊，王燕芬.天然氣處理裝置的模擬與優(yōu)化[J].新疆石油科技，2000.