摘要：燃气是人们生活中的重要组成部分，是人们日常生活中不可或缺的能源。城市中燃气管网的数量不断增多，同时规模也在不断扩大，在这样的情况下也加大了城市燃气泄露的风险性。进入21世纪，随着科技快速发展，城市燃气管道泄露检测质量得到提高。为了城市的安全运行和平稳发展，需要积极探索燃气管道泄漏检测技术的发展与创新之路，从而更好地推动城市燃气管理建设的可持续发展。
关键词：城镇燃气企业；泄漏检测；新技术
当今，我国城市化进程加快发展，城市能源结构对天然气的使用需求日益剧增。我国城市燃气运输工作中普遍采取管道运输的方式。城市燃气管道也是市政工程中不能忽视的一个环节。燃气网络的安全性对城市的平稳运行有着非常积极的意义。若要更好地提高燃气管道的运行安全，减少甚至避免泄漏问题，就一定要采取有效的技术手段开展检测工作。
1、城市燃气管道泄漏的原因分析
1.1 第三方破坏的影响
在城市建设和施工过程中，由于施工单位安全意识薄弱、野蛮施工、巡查人员责任心不强、擅自变更施工方案、管网资料不准确等原因，频频造成天然气埋地管网被第三方破坏，出现燃气管道泄漏甚至爆炸等恶性伤亡事故。这一不确定的事故因素已引起越来越多燃气企业和政府机关的高度重视。
1.2 管道使用时间过长
燃气管道通常设置在地下，同时其一般需要几十年的长期使用，但是一些城市的燃气部门在管道架设完成后，不重视管道的使用年限，进而对频繁出现泄漏且年代久远的管道没有进行及时地更换和维修，导致燃气管道的运行质量受到了较大的影响，更容易出现管道破损和泄露的问题。
1.3 管道腐蚀严重
城市燃气管道受周边土壤、杂散电流等环境因素影响较大，严重者就会出现燃气泄露的安全隐患。管道腐蚀主要分为自然腐蚀和电腐蚀两种。前者主要是管道由于受到自然因素以及细菌的影响出现腐蚀问题。管道的内壁和表面会因此出现斑点和坑槽，从而导致管道泄露。而后者主要是由于金属物质进入管道后形成了小孔或缝隙，管道产生穿孔问题，从而产生管道泄漏现象。
2、城市燃气管道泄漏检测技术分析
2.1 直接检测法
直接观察法是直接检测法中比较常用的技术，其主要是凭借检测人员的工作经验开展管道的巡视和检测。巡线工人手持燃气检漏仪或检漏车定期沿管道敷设路径巡视，通过看、闻、听等多种方式来判断是否有燃气泄漏。对于泥土地面，用可调节浓度大小的气敏检测仪直接在地面检测，浓度最大点与管线定位一致点，即为天然气地表溢出点。而在科技进步的大背景下，检测人员也可以在工作中通过先进仪器设备的辅助来提高检测的质量和效率。
在直接检测法中，较为常见的方法有可燃气体检测法和火焰电离检测法。可燃气体检测法原理是利用泄漏气体扩散至空气后进行取样，然后经过一定的传感设备，将燃气的浓度比例转成信号单元，进而对燃气的危险程度进行报警。火焰电离检测法的原理是在存有电场的条件下，烃类气体在纯氢火焰的灼烧下产生带电的碳原子，当通过电极板检测到的碳原子数量超过了预定的阈值时进行报警。火焰电离法具有高灵敏度的优点，定位精准，系统反应时间也快，但对长距离的连续检测无能为力，而且在检测密闭空间的燃气管道泄漏时，有可能引起燃气甚至爆炸的隐患。
2.2 电缆检测
以下几种方法，均为间接检测法。电缆检测方式需要将电缆设置在燃气管道的周围，如果出现了管道泄露的情况，电缆就会出现明显的变化，其也会将与之相关的信息传递出去。检测人员借助检测设备就能很好地掌握管道泄漏的具体情况，可以更好地防止管道运行中出现泄漏事故。电缆检测法在应用的过程中非常方便快捷，同时其具有非常强的灵敏度，检测的效率也得到了改善。
2.3 质量平衡法
质量平衡法在间接检测当中是一种普遍应用的方法，在采用该方法进行检测工作时，检测人员需要根据进出燃气管道的气体流量差值来对管道运行的状态进行科学判断。检测人员在燃气管道上还要设置平衡阀，若管道内的气体流量差超出了预先设定好的数值，就证明燃气管道出现了泄漏的问题。
2.4 声波检测
声波检测法是间接检测法当中的一种重要方法。若燃气管道在运行的过程中发生了较为明显的泄露问题，燃气管道内外部就会出现较为明显的压力差，泄漏的燃气处于外部时就会产生气体漩涡，管道会因此产生声波，构成与之对应的声场。检测人员在利用这一方式检测的过程中，可将管道泄漏时发出的噪声当做信号源，同时还要在管道上安置传感器。在管道内的气体向管道两侧运动时，传感器就会收集声波，同时对声波进行科学分析。以此为基础，传感器和仪器就会对管道是否发生泄漏问题予以准确判断，此外如果发生泄漏问题还可对泄漏的具体位置进行合理判断。而在这一过程中必须要注意的是检测人员必须要在指定位置安装足量的传感器，所以在这种检测方式需要投入较多的人力和物力。
2.5 压力点检测
燃气管道的运行状态如果相对较为平稳，其内部的压力值也处于比较平稳的状态，不会发生非常明显的变化。但如果燃气管道出现了泄漏问题，泄漏点的压力就会迅速下降。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆管道内就不再处于压力平衡状态。检测人员应按照管道内部压力具体的变化情况，在燃气管道上设置一些监测点，同时对不同位置的管道压力进行实时检测。检测人员就能够及时了解燃气管道压力的具体变化情况，针对不同时段的压力数值以及压力的变化情况予以科学分析，从而确定管道泄漏的具体位置，进而更好地对管道的运行状态加以判断。但由于天然气的可压缩比较大，因此当有燃气泄漏时，管网系统压力变化不会那么明显和快速，因此此方法的精准度和灵敏度存在一定的缺陷。
2.6 腐蚀检测
随着目前城市燃气企业对管道完整性管理认识的逐步加深，并且对管道的基础数据有很扎实的采集，腐蚀检测技术也是城市燃气管道检测中的一个重要方法。这种方式具有较强的针对性，其需要检测人员事先了解燃气管道的腐蚀情况。检测人员需要对燃气管道的腐蚀情况予以详细分析，同时还要了解并掌握管道腐蚀的具体位置和实际程度，对管道的使用寿命进行了科学的评估，进而判断管道是否出现了泄露问题。检测人员在采取腐蚀检测法时还能够对管道防腐的损坏位置以及泄漏点进行合理判断，准确定位。该技术的应用一方面可以很好地确保检测工作的有效性，一方面也能防止燃气管道内部发生泄露问题，进而更好地保证了燃气管道的安全运行。但是在这一过程中必须要注意的一点是腐蚀检测技术应用中，检测人员必须要全面掌握管道腐蚀的具体位置与管道腐蚀的实际情况，只有这样，才能更好地保证该技术的应用效果。如果不能准确判断腐蚀位置，就会严重影响检测的效果。
3 最新监测方法的探讨
3.1 光腔衰荡光谱技术
几乎所有小的气相分子（如CO2、H2O、H2S、NH3、CH4、C2H6)均具有特有的近红外吸收光谱，在负压条件下，每种微小的气相分子都能在其特征吸收波长处形成窄的锐谱线（尖峰），也就是一对一的特征光谱线。由于这些线具有已知的波长，较容易分离，因而通过测定某种波长的特定吸收峰值就可以确定是哪种气体并计算出其浓度。但对于传统的红外光谱仪来说，由于痕量气体吸收而形成的峰值太低而不能检测到，追其原因是其最好的灵敏度限制在ppm级。而光腔衰荡光谱通过激光二极管发射出单频光束，进入含有两个或更多个高反射率镜子的腔室，进行连续反射。腔体内光线长达20千米的有效路径科学地解决了灵敏度的限制，这样可以在极短的时间内监测到ppb水平甚至ppt水平的气体。此项技术自诞生以来，在科研、军事项目以及气象检测等领域有较广泛的应用。目前，此项技术在检测城市燃气管道泄漏与定位上，逐步开始推广。
在日常的检测过程中，加载光腔衰荡光谱技术的检测设备，会同时分析度甲烷和乙烷的浓度。检测完的数据通过云端实时的大数据分析平台，计算机自动比对分析甲烷和乙烷的浓度比例，进而排除由于汽车尾气、地面沼气等原因造成的误报情况，高效、精准、快速地确认管网中的泄漏点。
因此，前端先进的检测设备加上后端精准的大数据分析，此检测方案极为高效快捷、准确可靠、安全方便，因此深受燃气企业的认同与青睐。此项检测技术目前在国际上较为领先的是美国PICCRO公司，在国内也有大型燃气企业的应用案例。
3.2 管网仿真检测技术
管网仿真技术是历年来城市燃气企业提升其管网运营水平的高精尖系统。此项技术能高效地进行“数字孪生”，将现实管网中的各种工况在软件中加以“复现”，并且在模型中改变管网不同的工况条件，例如增加或删除设备、调整输入/输出压力流量值等，通过对模型的整体计算分析，得出具有高可行性的管网运行结果，为领导和操作人员提供决策和操作依据。
因此，管网仿真技术的应用，依赖于燃气企业自身的信息化建设水平，例如GIS系统的应用，SCADA系统的精准，CIS系统的完善等。当管网运营数据准确、完整、及时地传递回服务器后，通过管网模型的搭建、赋值与计算，准确分析出管网中各个节点的运行压力和流量。当某处燃气管道发生泄漏时，仿真软件会自动将回传的SCADA数值和模型计算值进行比对，通过体积平衡法，当气体泄漏量达到一定的阈值时系统进行泄漏报警。
目前，此项技术由于对数据有较高的要求，加上软件是实时在线运行，因此软件的计算量也非常巨大。由此，基于管网仿真技术的泄漏检测在油气产业链的上游以及中游企业应用较为广泛，例如中石油的全国调度中心等。在城市燃气的管网中，也有不少高压管网企业进行应用，例如苏州天然气管网有限公司，对苏州地区的高压管网进行实时的检测。目前，在国际上此项技术较为先进的厂家是DNVGL挪威船级社的SPS（Synergi Pipeline Simulator）（以前的STONER软件），在国内具有较高的认知度。
4、结束语
如果在城市运行的过程中出现了燃气管道泄露的问题，就会影响城市的平稳运行，对居民的人身和财产安全也会构成非常大的威胁。所以必须要在城市建设和维护中重视燃气管道的保养。在使用燃气管道时，必须要采取有效措施对其开展定期检测，防止管道运行中发生泄露问题。燃气管道泄露检测技术是多种多样的，不同检测技术的特点和应用效果也存在明显差异。所以检测人员应充分结合实际情况选择合适的检测技术，只有这样，才能更好地避免管道泄露，保证城市燃气管道的安全运行。
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论文作者:叶少华
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/7/18
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