檢漏儀設(shè)計(jì)原理及其在燃?xì)夤芫€運(yùn)維工作中的應(yīng)用

張永昌

（山西華新定襄燃?xì)庥邢薰?，山?忻州 035400）

引言

天然氣作為人們生產(chǎn)生活必須的能源之一，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略位置[1]。燃?xì)廨斔突静捎霉艿垒斔?，一些管道裸露于自然環(huán)境當(dāng)中，一些管道被埋藏于地下，管線運(yùn)行維護(hù)工作較為復(fù)雜[2]。泄漏作為天然氣輸送管道較為常見(jiàn)的故障，至今未能得到徹底有效的解決，僅僅通過(guò)頻繁的檢漏工作嚴(yán)格控制天然氣的泄漏量[3-4]。天然氣作為一種易燃易爆氣體，當(dāng)其泄漏量超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，存在較大概率的爆炸危險(xiǎn)，不僅危及周?chē)巳旱纳?cái)產(chǎn)安全，還會(huì)給天然氣企業(yè)帶來(lái)不可估量的損失[5]。檢漏儀作為燃?xì)膺\(yùn)行維護(hù)較為常用的儀器，要想更好地增強(qiáng)其應(yīng)用效果，應(yīng)熟悉掌握其設(shè)計(jì)原理，正確有效運(yùn)用檢漏儀[6]。

1 燃?xì)夤艿佬孤┪：?/h2>

燃?xì)廨斔凸艿老到y(tǒng)服役環(huán)境較為復(fù)雜，不管是埋地管道還是露天管道，均存在燃?xì)庑孤┑目赡?，因此燃?xì)夤艿罊z漏及其維護(hù)工作至關(guān)重要。隨著人們生產(chǎn)生活對(duì)于燃?xì)庑枨蟮脑鲩L(zhǎng)，燃?xì)廨斔凸ぷ髟絹?lái)越繁重，給燃?xì)夤艿兰捌湫孤┝繕?biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。燃?xì)庑孤┎豢杀苊?，但是一旦超出?guī)定的泄漏量，極易引起爆炸、火災(zāi)等事故。2007 年3 月份，我國(guó)某市發(fā)生了燃?xì)獗?，主要原因是地下燃?xì)夤艿罃嗔?，出現(xiàn)了燃?xì)庑孤?，事故傷及整棟樓多達(dá)16 人，所幸未出現(xiàn)人員傷亡，但財(cái)產(chǎn)損失巨大。類(lèi)似事件出現(xiàn)在比利時(shí)，相關(guān)報(bào)道顯示，事故傷及多達(dá)138 人，其中死亡15 人、失蹤3 人、受傷120 人，對(duì)社會(huì)造成了極大的恐慌，損失慘重。燃?xì)夤艿佬孤?，除了殃及個(gè)人之外，還會(huì)造成大氣污染，危及生態(tài)環(huán)境平衡。

2 燃?xì)廨斔凸芫W(wǎng)檢漏現(xiàn)狀

燃?xì)庑孤┎豢杀苊猓坏┌l(fā)生事故后果不堪設(shè)想。近年來(lái)，燃?xì)夤艿肋\(yùn)維人員加強(qiáng)了對(duì)輸送管道的檢漏與維修工作頻率，以便及時(shí)排除燃?xì)夤艿佬孤┑碾[患。但是，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)，用常規(guī)的檢漏儀檢測(cè)到管道位置存在燃?xì)庑孤﹩?wèn)題，但是在開(kāi)挖維修過(guò)程中管道并未出現(xiàn)泄漏，只能回填繼續(xù)使用。該情況給管道運(yùn)維人員增加了較大的無(wú)用工作量。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)上述問(wèn)題的原因是沼氣干擾，因?yàn)樘烊粴夂驼託獾闹饕煞志鶠榧淄?，只要檢測(cè)到甲烷氣體，檢漏儀就會(huì)給出天然氣泄漏報(bào)警，因此如何區(qū)分天然氣泄漏還是存在甲烷氣體已成為燃?xì)庑袠I(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。由二者的氣體成分出發(fā)，分析得到天然氣中存在乙烷氣體，而沼氣中沒(méi)有該成分。以此為切入點(diǎn)設(shè)計(jì)檢漏儀能夠區(qū)分天然氣和甲烷氣體，解決目前燃?xì)夤艿肋\(yùn)維人員的困惑。

3 檢漏儀選型及其原理

3.1 選型

針對(duì)燃?xì)廨斔凸芫W(wǎng)運(yùn)行維護(hù)人員存在的問(wèn)題，結(jié)合全面的市場(chǎng)調(diào)研，確定更換檢測(cè)原理先進(jìn)、檢測(cè)效果優(yōu)良的便攜式綜合檢漏儀，具體實(shí)物如圖1 所示。檢漏儀的型號(hào)為EX-TEC HS680，產(chǎn)于德國(guó)豎威公司，屬于目前較為先進(jìn)的燃?xì)猬F(xiàn)場(chǎng)分析儀器，可以以較快的速度準(zhǔn)確分析現(xiàn)場(chǎng)是出現(xiàn)燃?xì)庑孤┻€是甲烷氣體，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析處理功能。這種綜合檢漏儀具有如下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)尺寸小，操作簡(jiǎn)便，總質(zhì)量?jī)H約1 kg；能耗低；工作環(huán)境溫度適應(yīng)范圍廣，處于-10～40 ℃；工作環(huán)境壓力適應(yīng)性強(qiáng)，處于95～110 kPa。

圖1 便攜式綜合檢漏儀

3.2 工作原理

HS6S0 燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合檢漏儀的設(shè)計(jì)初衷是服務(wù)燃?xì)夤芫W(wǎng)及設(shè)施的檢漏工作，配置的專(zhuān)業(yè)采樣探頭非常適合燃?xì)夤具M(jìn)行野外環(huán)境進(jìn)行檢漏作業(yè)。檢漏儀內(nèi)置氣相色譜儀，現(xiàn)場(chǎng)快速區(qū)分沼氣及天然氣，是燃?xì)夤芫W(wǎng)檢測(cè)維護(hù)的革命性突破，可以解決燃?xì)夤芫W(wǎng)維護(hù)檢測(cè)的所有問(wèn)題。

HS6S0 燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合檢漏儀的設(shè)計(jì)，應(yīng)用了氣相色譜分析原理，利用氣體組分理化性質(zhì)的差異，對(duì)多組分混合物分離、分析，確定各組分的含量。色譜分析法的分離檢測(cè)原理并不復(fù)雜，利用檢測(cè)氣體中不同組分之間流動(dòng)性能不同的特點(diǎn)，即氣體在監(jiān)測(cè)室內(nèi)的保留時(shí)間存在一定的差異，會(huì)按照一定的先后順序依次流出撞擊檢測(cè)儀內(nèi)部的色譜柱，之后借助半導(dǎo)體檢測(cè)器、氫火焰檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器或火焰光度檢測(cè)器等實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測(cè)。在進(jìn)行燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏檢測(cè)中，當(dāng)檢測(cè)得到乙烷氣體時(shí)，證明天然氣存在泄漏，如果僅僅存在甲烷氣體，基本可以確定是沼氣干擾，不必進(jìn)行管線開(kāi)挖檢測(cè)處理，成功解決了當(dāng)前燃?xì)夤芫€運(yùn)維工作中受沼氣干擾增加工作量的問(wèn)題。

4 燃?xì)夤芫€運(yùn)維工作應(yīng)用

為了驗(yàn)證HS6S0 燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合檢漏儀的選型效果，將其應(yīng)用于燃?xì)夤芫€運(yùn)行維護(hù)工作當(dāng)中。選擇某管網(wǎng)中兩段不同的燃?xì)廨斔凸苈愤M(jìn)行泄漏檢測(cè)，試驗(yàn)段管路長(zhǎng)度為10 m。原檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果顯示，燃?xì)怏w積含量（體積分?jǐn)?shù)）最大值為1.2%，波動(dòng)較大。雖然檢測(cè)得到的燃?xì)夂枯^低，但是位置處于繁華都市，又不能確定是甲烷還是燃?xì)庑孤﹩?wèn)題，至今未進(jìn)行根治處理，僅增加了燃?xì)夤芫W(wǎng)的檢測(cè)頻率。通過(guò)HS6S0 燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合檢漏儀檢測(cè)上述兩個(gè)位置，得出了對(duì)應(yīng)的氣相色譜圖，分別如圖2、圖3所示。

由圖2 和圖3 可以看出，試驗(yàn)燃?xì)夤苈? 段和試驗(yàn)燃?xì)夤苈? 段的氣體氣相色譜圖差異較大。前者氣體的組分中不存在乙烷氣體，主要成分為甲烷，可以判定為沼氣成分；后者氣體的組分中存在乙烷氣體，可以判定為天然氣成分。HS6S0型燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合檢漏儀在檢測(cè)過(guò)程中首先檢測(cè)到甲烷氣體，體現(xiàn)在圖3 中的第一個(gè)波峰，隨著氣體的分離處理，乙烷被檢測(cè)到并形成圖3 中的第二個(gè)波峰，因此可以斷定試驗(yàn)燃?xì)夤苈? 段存在燃?xì)庑孤﹩?wèn)題。經(jīng)過(guò)運(yùn)維人員開(kāi)挖，完成燃?xì)夤苈返男迯?fù)處理，回填之后再次進(jìn)行泄漏檢測(cè)，未出現(xiàn)燃?xì)獬煞?，解決了困擾運(yùn)維人員多年的難題，取得了很好的應(yīng)用效果。

圖2 試驗(yàn)燃?xì)夤苈? 段的氣相色譜圖

圖3 試驗(yàn)燃?xì)夤苈? 段的氣相色譜圖

5 結(jié)論

運(yùn)維工作作為燃?xì)廨斔凸芫W(wǎng)企業(yè)主要工作的一部分，其工作效率及質(zhì)量的高低直接關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此運(yùn)用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)儀至關(guān)重要。德國(guó)HS6S0型燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合檢漏儀檢測(cè)原理先進(jìn)、檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠，在燃?xì)廨斔凸芫W(wǎng)運(yùn)維工作中效果較為明顯，能夠很好地識(shí)別燃?xì)夂图淄闅怏w，降低了運(yùn)維人員近12%因甲烷干擾產(chǎn)生的開(kāi)挖工作量，為燃?xì)夤竟?jié)約了近8%的燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)維費(fèi)用，降低了燃?xì)廨斔统杀?，具有很好的?yīng)用前景。