浅析天然气长输管线泄漏检测的方法

徐佳 洪雪 刘美磊 陈敏

摘要：长输管线是天然气的主流运输工具，由于运输距离较长，受环境及人为因素影响，导致在运输过程中时常会有泄漏事件的发生。为了及时发现天然气泄露事故，减少油气损失，保障人们的生活安全，维护管道的正常运转，必须要在一定程度上加强维护和检修工作，加强管理措施。

关键词：天然气;长输管线;泄漏检测

引言

与我国管道泄漏检测技术相比，国外相关技术发展至今已形成相对成熟的体系。一些研究学者对管道泄漏检测有着不同的分类方法。基于检测技术智能化特征，检测技术分为自动检测、半自动检测和手动检测;基于检测数据的特征相关性，检测技术分为直接检测和间接检测。本文结合现有的油气管道泄漏检测标准和检测方法，重点介绍典型泄漏检测技术方法的原理、优点、局限性，并从城镇燃气管道泄漏检测关键技术的角度分析技术的发展趋势和存在问题，以期为城镇燃气管道泄漏检测技术的选择提供参考。

1天然气长输管道安全管理存在的问题

1.1原材料质量不达标

管道原料的质量尤其重要，因为管道质量是一个绝对优先事项，直接影响到管道的最终运输效率和使用寿命。此时，建筑材料的选择差别很大，主要是建筑材料、管道成型等。有些甚至不符合国家质量安全标准。因此，在铺设大型管道之前实时检测原材料在整个建筑工程中起着重要作用。

1.2环境气候导致的问题

天然气的高要求和特殊特点导致长输天然气管道的施工周期广泛应用，而这段时期异常的天气事件使得长输天然气管道的施工困难重重，使得冬季寒冷、夏季温度影响施工活动，带来施工风险。注意事项对建筑工程很重要。

1.3地形特征引起的问题

该景观还影响天然气管道的土建设施。我国“燃气出口”项目的几个省在管道建设中存在着各种地质、地形问题。该地形图对施工人员构成威胁，并可能对雷暴云、闪电和泥石流构成严重威胁，对燃气管道施工极为不利。所以地球表面也是天然气管道建设中的一个大问题。

2天然气长输管线泄漏检测的方法

2.1负压波检测

当管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内介质外泄造成管道压力突然下降，在流体中产生一个瞬间负压波，负压波沿管道上下游传播，由于管道的波导作用，负压波可以传播数10km，根据负压波到达上下游测量点的时间差以及负压波在管道中的传播速度，可以计算泄漏位置，由于负压波有效距离长、安装简单以及成本较低，目前在过国内应用较为广泛。但负压波检测也有其自身缺陷：对泄漏量要求很大，负压波能迅速检测出泄漏量河大的泄漏，对小泄漏量的检测没有效果。此外负压波检测无法应用在天然气管道上，原因是天然气管道上，如果发生泄漏，泄漏处的压缩气体迅速扩张，不产生可以检测到的负压波，因此无法检测天然气管线的泄漏。

2.2光谱成像法

光谱成像法的原理是利用光谱扫描空间，获取随波长分布的光谱辐射信息，对信息数据进行处理后得到目标的三维特征及内部属性信息。可进一步分为多波长成像技术和高光谱成像技术。光谱成像法有吸收模式和发射模式两种模式。利用多波长发射技术检测天然气浓度的前提是，泄漏后的天然气的温度远高于周围空气的温度。即使天然气与环境空气之间没有温差，多波长吸收成像技术也可利用多波长背景辐射直接成像天然气浓度。光谱成像法的优点是检测结果的误报率较低。主要局限性是设备昂贵，数据结果解析过程复杂。

2.3光纤传感器检测

分布式光纤传感器是近年来伴随光纤通信技术快速发展而出现的一种新型传感器，它具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力。由于使用光纤和光信号，特别适合易燃易爆的石油和天然气管道的在线监测，沿油气管线铺设一条光缆，用光纤做传感器，检测管线周围的压力和振动信号，可以对油气泄漏、附近的机械施工和人为破坏等时间进行迅速判断和准确定位，预报和发现泄漏隐患。由于光缆需要沿管道进行敷设，因此只适用于新建管线在敷设管道时随管道一同安装。综上所述，光纤传感器无法检测天然气管道的泄漏，地面间接检测不具备长输管线实时检测的能力，光纤传感器检测适用于新建长输管线，结合目前已建成的大部分天然气长输管道工程的实际情况，采用声波检测的方案，既能起到稳定检测管线泄露的作用，同时改造的费用也较低。

2.4智能球法

智能球包括声学传感器、加速度计、磁力计、超声波发射器、温度传感器等。智能球是一种自漂流式球形装置，可以随着燃气流动在管道中运动，适用于公称直径大于100mm的管道。智能球可以通过清管装置进行发射和回收，不需要其他辅助设施，能够克服管道形状障碍，达到对小泄漏的最高响应能力。该装置在通过管道时，记录所有噪声事件，除了部分与小型泄漏噪声（例如调压器、阀门的泄漏噪声）特征类似的环境噪声，管道泄漏噪声特征可以清楚地区别于其他形式环境噪声。初期的智能球只能用于供水管道。2010年以后，美国Pure油气管道技术公司的19次实验结果显示，智能球可用于石油和天然氣管道。在智能球技术论证过程中，智能球可以识别的最小天然气泄漏量为0.11L/min，泄漏定位误差范围为±2m，验证了该装置检测小型泄漏的能力。

结束语

天然气长输管道的安全管理是确保天然气资源持续稳定运输的重要前提。结合我国当前形势，深入分析天然气管道安全管理中存在的问题，及时有效地采取预防措施，有效地改善安全管理，确保天然气管道的有效性。

参考文献：

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