燃气管道泄漏检测技术和方法研究

燃气管道泄漏检测技术和方法研究摘要：作为燃气管道输送安全的一个主要隐患，燃气管道泄漏及其检测问题一直是学界关注的热点。本文根据泄漏检测原理对国内外燃气管道泄漏检测方法进行了总结归纳，对于各检测方式的优缺点及其适用条件进行了阐述，以期能为相关使用者提供系统性的参考借鉴。

abstract：fuel gas pipe leakage is a major threat for fuel gas transfer safety. in this paper,main detection methods of fuel gas pipe leakage at home and abroad were introduced. based on leakage detection principle，current detection methods were summed up，and their advantages and disadvantages were discussed as well as application conditions for various methods.

关键词：燃气管道；泄漏检测技术；方法

key words：fuel gas pipe；leakage test；method

中图分类号： tu996.7文献标识码： a 文章编号：

众所周知，燃气主要的输配方式是管道输送。但是，由于燃气自身的特性加之管道在制造、安装、使用、管理等诸多方面的不确定因素，使管道在一定程度上存在燃气泄漏的可能性，对于用户的生命财产安全产生着较大的隐患。我国燃气管道普遍敷设在市政绿化带、人行道、车行道路及丘陵、田野等地表下，管材规格多，管网压力大，这些都增加了燃气管道泄漏检测方法的复杂性，检漏手

段不得不变得更加多样。

从泄漏检测原理出发，现有泄漏检测方法可分为直接检测法和间接检测法，其中前者直接检测燃气泄漏，后者则是检测因泄漏而引起的压力、流量、声音等物理参数变化情况。

一、直接检测法

根据检测方式不同，常见的直接检测法可分为这几类：

人工巡检法

国内各城市燃气公司最为常用的一种泄漏检测方法就是人工巡检法。检漏车或巡线工人手拿燃气检漏仪沿管道路径定期巡视，通过闻、看、听等各种方式来判断燃气泄漏与否。如果是在泥土地面，巡线工人用气敏检测仪（可调节浓度大小）直接在地面检测，管线定位与浓度最大点的一致点就是泄漏点。而对于城市水泥沥青面，因为气体即使发生泄漏也会沿着管道周遭空隙、裂缝、疏松土壤流窜，无法穿透漏点上方地表，导致了在地面探测不到，只有在远离泄漏点的地面裂缝才能测到，这就需要钻孔探漏。对于现在城市推广的公共管沟，包括专业电缆沟、管道沟、与裂缝相通排水沟等，如果有气体泄漏，会沿这些通道流窜很远。如果想查明此种泄漏，要用风机从管沟泄漏点一边吹风，在另一边放风，确保泄漏气体在管沟内由一边向另一边冒跑，把示踪探头从风机一端伸进，泄漏气体与示踪探头接触处就是泄漏点。我们还可以在地面用钻孔法配以气敏探测仪进行检测，泄漏点下风气敏仪会报警，而上风不报警，泄漏点位置就夹在报警与不报警两孔间，进一步加密测点，就可以

得到精确的定点。

2、管内智能爬机检测法

管道工业中广泛使用爬机，加以配置各种传感器，就可以组成一个智能爬机检测系统。利用爬机我们可以对管内流量、压力、温度及管壁完好程度进行检测。爬机分2类：漏磁通检测器和超声波检测器，二者中使用较多的是漏磁通检测器。它是在管内放入爬机，爬机在流体推动下运动到下游，收集有关管壁完好程度和管内流动信息，对在爬机内记录的数据进行处理，得到自己需要的信息，同时也可判断管道泄漏情况。这种技术在国外己较为成熟，并用于各管道中，其作用不仅仅是检测泄漏，而且是管道检测综合系统。但爬机只适于没有太多联接和弯头的管道，其具体的操作需较为丰富的经验。

3、红外线成像法

如果管道发生泄漏，在泄漏点周围的土壤温度场就会产生变化。而我们可以利用红外线遥感摄像装置对输气管道周围的地热辐射

效应进行跟踪记录，利用光谱分析就可测算出泄漏位置。此方法对于泄漏点位置的定位较为精确，灵敏度也高，但对于埋设较深的管道检漏并不太适用。

4、分布式光纤检漏法

利用与管道同沟敷设的通讯光缆，或者也可以在管道附近沿管线并排铺设一条光缆，根据光纤干涉原理，如果管道有泄漏发生，就会引起管道泄漏点附近测试光纤有应力应变产生，造成该处光波

相位调制，而对于产生相位调制的光波会沿光纤向传感器两端分别传播。用两个光电检测传感器检测两端干涉信号变化发生的时间差，就可以精确计算出泄漏点的位置。这种分布式光纤传感器法是目前在国外被专家学者研究最多的一种方法。

二、间接检测法

间接检测法主要根据管道泄漏引起的压力、流量、声音等物理参数变化情况的检测来判断管道泄漏与否，并经一系列计算来锁定泄漏位置。其具体有：

1、基于信号处理的方法

通过对现场传回的流量、压力信号在去除干扰后，采用特殊分析手段提取信号突变时间及位置情况而实现泄漏检测和位置定位。这种方法不需建立管道数学模型，它主要有负压波法、压力梯度法、声学法和流量平衡法等。

2.1.1压力梯度法

在稳定流动的前提下，管道泄漏点将导致管线压力梯度分布呈现一种折线变化，在泄漏点上下游分别设两个压力传感器测出所在位置的压力梯度，这样就可以算出实际泄漏位置。这种方法原理较为简单，计算量也比较小，在管道两端安装压力表就可以。但是这种方法没有考虑温度对管道流体摩阻、粘度、密度等参数影响，在实际中，管道沿线压力分布往往是非线性，也造成了用此种方法来定位，精度较低。

2.1.2负压波法

国内研究较多的是负压波法。其原理是如果管道某处突然发生泄漏，那么在泄漏处将出现瞬态压力突降的现象，形成负压波，负压波以一定速度向管道两端传播，根据负压波的传播速度和负压波到达上下游两端压力传感器的时间差来判定泄漏点位置。此法目前所研究的焦点是如何修正传播速度公式和精确判定时间差，主要研究方法有小波变换法、相关分析法、模式识别法、时间序列法、基于图象处理的方法等。负压波法的缺点是只能检测大型突发性泄漏，对缓慢发生的小泄漏不适用。

2.1.3流量平衡法

此法也被称为质量分析法，是最基本的一种检测方法。根据进出口管道流体流量差来对管道泄漏与否进行判断，简单直观、易于实现。同时，现在流量计基本自带温度、压力修正仪，计算机计算流量，计量准确性相较之前大幅度提高。此方法对于长输管道较为合理，对于城镇燃气，很难进行流量比对，只能对个别居民小区调压柜、公服用户等压力、流量进行检测。

2.1.4声波法

管道如果有泄漏发生，气体外溢会有噪声产生，而这些泄漏产生的噪音，其清晰度及强度受管内压力、泄漏孔尺寸及形状、壁厚、管道直径、材质等因素影响。通过在管道外壁安装声波传感器可监测泄漏声信号的位置和大小，在没有泄漏发生时，声波传感器获得的是背景噪声信号。一旦有泄漏发生，可探测到泄漏声低频信号，采用两个以上传感器，通过一定分析可对泄漏源进行定位。这种方