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城市天然气管网泄露检测及定位方法分析

文档作者：刘旭所文档来源：中国电子科技集团公司第四十九研究所		点击数：	更新时间： 2021年11月17日
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城市天然气管网泄露检测及定位方法分析
刘旭
中国电子科技集团公司第四十九研究所
摘要：现阶段我国城镇化进程不断加快，城市规划建设与规
模持续增大，城市居民天然气需求量也急速增加。天然气管网工
程暴露出越来越多的问题，形成一系列安全隐患，主要表现为管网
泄漏，严重的出现爆炸，一旦发生事故，不仅是在经济方面重大损
失，更对群众生命安全造成威胁。因此天然气管网泄漏事故原因
的研究工作异常重要，本研究中笔者主要分析天然气管网泄漏事
故的原因及具体应对措施，提高天然气管网的运输质量。
关键词：天然气管网；泄漏；检测技术
1 引言
随着天然气资源在我国的不断开发和利用，天然气已经渐渐
取代了一些传统的常规有污染的能源，渐渐的已经成了城市中使
用越来越多的主要能源之一。尤其是大中型城市，利用煤气资源
不断转向天然气方向。在天然气工程进行总体规划中，天然气管
网的规划设计与城市市政建设质量好坏密切相关，是城市市政规
划中的重要内容。
2 城市天然气管网系统的组成
2.1 调压计量站
调压计量站的主要功能是调节区域范围内管网的压力，主要
的工作设备是电压调节器。不同水平的的天然气用户需求水平各
不相同，因此天然气管网建设水平也不一样，要充分满足各层次天
然气用户的需求，必须在区域范围内建立调压计量站。
2.2 低压、中压、次高压以及高压的天然气管网
天然气管网是天然气输送渠道，天然气从气源运输到不同程
度需要的用户家庭的管网，主要是低压、中压、次高压以及高压的
天然气管网。
2.3 储气库及储气设施
因为不同季节对天然气的消耗量也是不一样的，冬天的时候
天然气的消耗量可能比较大，为了避免因为不同季节的不均匀用
气，天然气管网路线设计中有储气设施和储气库，与此同时还可以
调整昼夜的不均衡用气。
2.4 配气站
配气站是建立在输送支管或输送干线的输气管的重点。配气
站在对已经开采出的原始天然气进行除尘过滤、调整气体压力和
天然气气体的体积以及添加警告味道的气体进行计量，是天然气
提供客户使用的最后一道工序。
3 天然气泄漏造成的危害及原因
天然气化学性质属于易燃易爆的气体，且沸点低和气体相对
密度比空气小。天然气的主要成分是甲烷CH4等有机化合物构
成。当甲烷CH4在空气中溶度达到5%及以上时，遇到火源或者达
到一定温度时，有发生爆炸的危险。若爆炸产生的破坏力不容小
视，严重威胁周边群众生命财产安全。
3.1 腐蚀因素
天然气管网泄漏的主要原因则是腐蚀问题，具体表现为三点：
（1）外腐蚀。管网外层受到腐蚀性物质影响出现泄漏。外腐蚀原
因不但包括外界环境，还与防腐蚀质量存在联系，与管网后期保养
维护存在管理；（2）内腐蚀。管网内腐蚀较为常见，原因多在天然
气含有较多杂质，夹杂少量腐蚀性水，腐蚀管网内壁；（3）腐蚀破坏
最大的就是应力腐蚀，形成原因为拉应力与腐蚀作用共同作用
3.2 阴极保护
天然气管网中一种重要保护措施就是阴极保护，阴极保护分
成两种：强制电流阴极保护与牺牲阳极阴极保护。现阶段强制电
流法在实际中有着广泛应用，将一定电流加入到天然气管网上，达
成保护的目的，避免出现电子迁移情况的发生。但阴极保护措施
不到位则会造成管网泄漏情况的发生。
3.3 人为因素
天然气管网泄漏最直接的原因就是人为因素。（1）天然气输送
中操作人员行为不规范；（2）管线周围或上方私自出现人工或机械
开挖情况，直接破坏管网安全；（3）天然气管网与其他管网之间安
全间距不满足要求；
4 泄露问题的检测方法的应用
4.1 建立远程监控系统
我国的天然气管网泄漏事故发生经常能在各大新闻上有所了
解，所以要在拥有足够资料的基础上建立一个完整的事故统计分
析档案，这样更有利于建立远程监控系统的推广，对今后建立全面
的计算机管理打下良好的基础。比如天然气泄漏通过排水管到室
内，给用户造成威胁，从我国当前经济发展现状实现远程监控系统
是完全可行的。首先在施工时提交详细的管网布置图，在重点天
然气设施及重要管网上安装报警系统，然后要在探测器通过模块
输出的监控下及时地接受检测点的相关情况，能够保证在没有发
生事故下及时排除问题，降低事故发生概率。
4.2 检测技术的应用
（1）光干涉法。光通过气体介质的折射率改变和气体密度紧
密相连，空气室和甲烷室都充满等量新鲜空气产生不同条纹，根据
这个标准，一旦天然气管网发生泄漏事故，空气中的甲烷含量上
升，空气密度的改变进而影响折射率的变化，最终的结果是条纹发
生变化，这一切可以通过目镜发现。
（2）光纤吸收法。光纤吸收法甲烷检测仪是应用最多、也是最
普遍的检测仪器。这个仪器的利用Beer-Lambert原理对甲烷进行
精确的检测。长距离光纤进行大气污染的检测时1979年提出的，
对甲烷进行在线检测，可检测到的甲烷体积分数下限为甲烷爆炸
下限的25％。T.Nakaya等人于2000年以波长为1.66×10-12m的激
光器为光源，可以对空气中甲烷体积分数进行较为全面和精确的
检测。
（3）声波检测方法。当天然气管网发生泄漏时，管网振动产生
频率在20Hz，一般利用频率探测器进行检测。先通过专业对天然
气泄漏点进行准确定位。其中一种叫做负压法的检测技术，该方
法利用设备中压力传感器检测天然气管网发生泄漏时管网振动产
生频率判断是否存在泄漏，若检测到声波不正常，探测仪器发生
报警。
（4）容积式甲烷测定法。此检测测定法是有主要原理依据的，
甲烷在催化元件上进行燃烧，然后通过燃烧室容积的变化进而检
测出甲烷的体积分数。容积式甲烷测定法测定的结果是有科学依
据的，其结果是非常具有权威性的。----误差小、结果精确。但是
在具体的需求中，操作时间非常长，内部的结构比较负责。这就决
定了其操作麻烦，这些缺点都是显而易见的。
5 结束语
总而言之，虽然现阶段天然气管网管理工作存在很多问题，影
响到管网运输质量，但管理者不应该因此泄气，应该采用具体措施
不断完善。管理者立足天然气必威体育官方网站
，人员提高专业技能，严格按照
相关标准与工艺进行，确保天然气管网运行质量，为促进社会主义
的现代化发展贡献一份力量。
参考文献：
[1] 崔国刚,李磊,薛忠林,彭传璠. 天然气泄露应急处置系统研
究与应用[J].计算机与应用化学,2012(12):1488～1490.
[2] 程文红.基于STC89C52天然气气体泄露报警器的设计[D].
东北石油大学,2014.
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