城市燃气管网泄漏检测与定位
摘要:城市燃气管网广泛分布于城市地下，是城市最为重要的基础设施，一旦发生泄漏并得不到及时处理将会造成巨大的经济损失和人身伤害。因此，城市燃气管网泄漏检测和定位就显得尤为重要。本文就城市燃气管网泄漏检测与定位进行了阐述，提出了若干技术措施，以保证了燃气管网的安全。
关键词:城市燃气管网；泄漏检测；定位；系统；发生位置
中图分类号： tu996.6+2 文献标识码： a 文章编号：
随着城市人口的增加，居民对燃气资源的使用量也明显上升。为满足需求,城市燃气管网也加快了自身的改建与完善。城市燃气管网分布于城市的地下，但是由于自然和人为破坏等原因，管道的泄漏事故频繁发生。城市燃气管网一旦泄漏会造成燃气的大量损失，影响企业的经济效益，更重要的是一旦发生着火、爆炸或中毒事故，就会给国家和人民生命财产造成重大损失，对社会产生巨大负面影响。因此，及时地发现泄漏并确定泄漏点的位置成为发生泄漏后的首要问题。下面，就城市燃气管网泄漏检测与定位进行了阐述。
1 问题的提出
“十二五”期间我国将继续提高天然气在一次能源消费中所占比重，国家级天然气管网基本形成“西气东输、北气南下、海气上岸、就近外供”的局面，这也必将带动我国城市燃气行业的继续快速发展。在此背景下，众多省份把天然气利用列为“十二五”发展重点，提出在“十二五”期间气化全省的目标，为此将有更多的燃气管道相
继建设并投入使用。
中国城市燃气协会曾在全国范围内作了一次统计:纵观所有燃气爆炸事故发生，80%以上都是因为管道严重漏气引起的。在20世纪末日本阪神地震中，因燃气泄漏造成的次生灾害比直接损失大3倍。而管道又是目前天然气的主要输送方式，因此对燃气管道泄漏检测与泄漏定位的研究有着极为重要的现实意义。。
1 管道泄漏检测与定位的性能指标要求
一个高效可靠的管道泄漏检测与定位系统，必须在有燃气泄漏发生时，及时地发现泄漏并能准确地指出管道泄漏的发生位置，而且能适应管道周围的复杂自然环境和运行工况变化，亦即要求管道泄漏检测与定位系统的误报率、漏报率低，而鲁棒性强，同时还应便于维护。一般采用如下几个指标来衡量。
1)灵敏性。泄漏检测系统能够检测从燃气管道发生渗漏直至管道断裂全部范围内的泄漏情况，并发出正确的报警提示，包括系统能够检测出的泄漏量的变化范围和管道长度，尤其是最小可测燃气泄漏量和最大可测管道长度。
2)定位精度。定位精度指系统能够检测出的泄漏位置与实际泄漏位置的差异，当燃气管道发生不同等级的泄漏时，检测系统提供的泄漏点位置与管道真实泄漏点之间的误差要小，便于管道维护人员尽快到达泄漏地点组织维修。
3)响应时间。响应时间指从燃气泄漏发生到被检测出并进行报警的时间间隔，响应时间要短，以便管道维护人员能够及时发现泄漏并
采取维护措施，减少损失。
4)误报率和漏报率。检测系统应具有较低的误报率和漏报警率。即检测系统的除噪、抗干扰能力强，能够准确地检测出泄漏，不发生或少发生实际未泄漏而报警或实际泄漏而未报警的情况。
5)评估能力。检测系统对燃气的泄漏量大小、泄漏时间、泄漏损失等情况的估计具有较准确的能力。
6)适应能力。检测系统对燃气管道的运行工况变化的适应性，对不同的管道周围环境，不同的燃气介质及管道拓扑结构发生变化时，均有效。
7)有效性。可连续检测管道泄漏的能力。
8)维护要求。检测系统使用和维护的简易性，当检漏系统出现故障时，要容易调整，可尽快修好。
9)性价比。检测系统所能提供的检测性能与系统投资、运行及维护的花费的比值要高。
2 管道泄漏检测与定位技术
燃气管道泄漏检测与定位技术的研究自20世纪70年代以来已有30多年的历史，尝试了各种新的方法和手段。
根据检测位置的不同，目前国内外常见的方法基本上可以分为2类：①管内检测法；②管外检测法。
管内检测法一般基于磁通、涡流、摄像等通球技术，该方法在长输油气管道中使用较多。其中基于磁通检测原理的智能爬机在管道工业中应用最为普遍，该装置在管道内靠气缸伸缩产生蠕动前进,前
进过程中随带的信号采集系统就会收集燃气管道内壁信息，由于铁磁性材料与缺陷处介质的导磁率不同，理论上当管道内壁表面完好无缺陷时，其磁力线全部通过由铁磁材料构成的被测物；一旦管道内壁存在缺陷，缺陷处的磁阻将变化，从而磁通会在缺陷处发生畸变。利用相关软件对爬机采集的漏磁信号数据进行分析处理后,可以得到管内壁厚度、腐蚀状况、粗糙度等信息，当然也可判断管道是否燃气泄漏。目前此项技术国内外己经比较成熟，在无损检测领域具有重要的意义和广阔的应用前景，并大量用于各种介质的管道中，它的作用不仅在于对管道介质的泄漏情况进行检测,而是一套管道综合检测系统，但是智能爬机系统的缺点是不能实现连续的在线检测，且检测系统价格相对昂贵，只适用于那些没有太多的弯头和联接处的管道，同时它的操作需要有丰富的实践经验。
管外检测法一般基于管内流体压力、温度、流量、声音以及震动等物理参数发生变化的情况来进行泄漏检测，又根据检测对象的不同，分为直接检测法和间接检测法。
直接检测法是指对泄漏物进行直接检测的方法。例如人工巡检法、检测元件法、气体检测法和红外线成像法等。人工巡检法是目前我国大部分城市燃气公司惯用的管道检测方法，即由燃气巡线员携带手式可燃气体检漏仪或燃气检漏车定期沿管道敷设位置路面巡视，通过看、闻、测、听等方式来判断是否有燃气泄漏。由于不同种类的燃气泄漏后，其密度不同、周围自然环境不同而导致其流向不同、燃气浓度不同，同时燃气管道周围的污水、垃圾等也会产生沼气等
可燃气体干扰其检测的准确度，因此该法检漏和定位的准确度与巡检人员的经验和主观判断关系重大。由于光在信号传输、衰减和抗干扰方面有着独特的优越性，检测元件法中具有代表性的检测元件是光纤传感器，其利用光的特性进行泄漏检测，即在管道施工时将光纤铺设于管道外，当燃气泄漏时造成光纤传输损耗增加，当传感器接受的光强低于设定值时，系统就会发出警报，目前主要应用的有光时域反射法和干涉法，该方法具有高的灵敏度，但由于该法是通过光纤与泄漏物的反应来对管道进行泄漏检测，反应后的光纤要进行修复后才能重新使用，故对埋地燃气管道来说，其材料成本高、连续使用性差。红外线成像法是由直升飞机携带一高精度红外摄像机沿管道飞行，通过记录和分析埋地燃气管道周围不规则的热辐射效应来判断燃气管道是否泄漏，但该法的缺点是不能对管线进行连续实时检测，发现泄漏的实时性差，同时其检测成本高，对管道的敷设深度也有一定限制。
间接检漏法主要是通过对管道内压力、流量、流速、声速等运行参数进行分析和处理，以此来判断泄漏是否发生以及泄漏点的位置。这类方法又分为基于信号处理的方法、基于模型的方法和基于知识的方法。大体包含质量或体积平衡法、压力梯度法、负压波法、流量平衡法、神经网络法、声波法、实时模型法、瞬变流检测法和模式识别法等。这类方法的主要优点是适应性强、安装简单，但由于燃气具有可压缩性、动力粘度低、单位管长摩阻小等因素，使其对检测仪表的精度要求很高，否则会带来较大的定位误差。因此，通
