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车载FID市政管网燃气泄漏预警系统研究

作者:孙立国1 周玉文1 部敬孝2  来源:1.北京工业大学 2.呼和浩特中燃城市燃气发展有限公司 
评论: 更新日期:2016年10月06日
在图5的上部记录了检漏车当班的操作者姓名、检漏车当时巡检的道路名称、检漏车巡检的日期和时间。
    在图5的右侧记录了上次标准气标定的时间和结果;记录了检漏车本次巡检结果,在新建西街共检查道路2128m,发现了6个漏点。
    在图5的中部,蓝色曲线表示泄漏燃气的体积分数。检漏车在新建西街的571~600m处发现有燃气泄漏点,首先出现的泄漏燃气体积分数峰值为16×10-6,紧接着是12×10-6,最后到十字路口,泄漏燃气的体积分数达到最大值38×10-6
    图5中的黑横线,是我们当时对路上达到预警值的位置(疑似漏点)所作的注释,在上面注释“十字路口”4个字,以方便巡检后再次察看。
    图5中绿色曲线为车的行驶速度,检漏车一般以15~30km/h的速度行驶,这样车载系统可以记录行驶里程,当发现疑似漏点时,就可以标注泄漏位置,保证巡检的质量。红色直线表示当时巡检设置的燃气泄漏的预警值体积分数为8×10-6。图4是测量曲线以表格形式储存的结果数据,以表格的形式储存在本机数据库里。
    通过对测量结果的评估,我们认为:在新建西街的571~600m处有燃气泄漏可疑点。第2天上午通过核查,判断在马路一侧的人行道上存在燃气管道泄漏。通过现场开挖确认,立即组织抢修作业,避免了可能发生的次生灾害。
市政管网泄漏早期预警系统
    基于车载FID检测技术虽然可以大幅度地提高检测效率,检测结果可以和笔记本电脑的GIS整合到一起,结果储存到当地的数据库中,但是这只能做到局部区域管网的准动态管理。当需要建立整个城市的管网泄漏早期预警系统时,车载FID检测系统则只能作为整个系统中的一个关键信息节点。将车载FID检测技术通过GSM/GPS与GIS平台结合起来[5],才能构筑起整个城市的管网泄漏早期预警系统。市政管网泄漏早期预警系统拓扑关系见图6。
 
    市政管网GIS系统,一般大中城市都已经建立,主要提供城市道路、管网地鲤坐标和管网特征属性等基础信息和起到基础平台作用。
   决策知识库是最重要的部分,因为这是灾害风险性评估、应急预案实施的依据。它主要包括预警标准,一方面是对可能引发灾害的参数的直接判断;另一方面是管理规则,包括系统运行规则、设备使用规则、人员培训规则等。例如,对管网的最大移动巡检周期,德国DVGW的技术规范G4651作出表1规定[6]
    除此之外,系统在实际运行时,还要考虑已使用年限、管材、施工工艺、埋设地段、周围环境等参数。
    经过多年的研究与实践,我们得出:表征泄漏危险程度的2个关键指标是泄漏燃气的体积分数和爆炸极限。因此,分别给出了针对路面巡检(车载巡检和人工巡检)与固定点检测的管道泄漏预警标准,见表2。我们把检测结果与紧急预案按照惯例用色标表示,分4级,分别用绿色、黄色、橙色、红色表示。
表1 管网最大巡检周期

 

每1 km管道的漏点检出率/个
<0.1
<0.5
<1.0
管网巡检周期/年
管网运行压力<0.1MPa
6.0
4.0
2.0
管网运行压力=0.01~0.10MPa
4.0
2.0
1.0
管网运行压力1.0MPa
2.0
1.0
0.5
注:①只适合PE管和有阴极保护的钢管。
表2 市政管网泄漏预警标准

 

路面巡检
车载FID巡检泄漏燃气的体积分数/10-6
[0,2]
[2,5]
[5,10]
[10,∞]
人工巡检泄漏燃气的体积分
数/10-6
[0,5]
[5,10]
[10,20]
[20,∞]
判断
地下管道基本正常
地下管道很可能泄漏
地下管道基本上有泄漏,要查明
地下管道有泄漏,要查明
固定点检测
泄漏燃气的体积分数与爆炸下限(体积分数)之比
[0,0.2]
[0.2,0.5]
[0.5,0.7]
[0.7,1.0]
判断
井中基本安全
井中很可能有泄漏,要引起注意
有泄漏,可能发生危险
很危险,要采取措施
紧急预案色标
绿色
黄色
橙色
红色
紧急预案内容
正常运行
可能有问题
有问题,要抢修
要抢修,疏散人员
结论
    ① 通过理论分析和实际应用检验,将实验室大型色谱分析FID检测器采取系统的结构设计,应用到市政管网燃气泄漏检测是可行的。目前车载FID检测技术是市政管网燃气泄漏检测可行和可靠的检测方法之一。
    ② 提出了以车载FID检测技术为信息节点,在GIS、GSM和GPS平台上建立市政管网燃气泄漏早期预警系统构架的可行性。
③ 提出了市政管网燃气泄漏早期预警的技术标准。
参考文献:
[1] 高顺利,颜丹平,于燕平,等.综合检测仪在天然气管网运行维护中的应用[J].煤气与热力,2008,28(9):B33-B36。
[2] MCWILLIAM I G. The origin of the flame ionization detector[J].Chromatographia,1983,17(5):241-243.
[3] 封跃鹏,丘赫男.填充柱使用尾吹气对FID检测器灵敏度的影响[J].现代仪器,2005,(4):42-43.
[4] 叶满英,朱济洲.氢火焰离子化检测器的灵敏度、稳定性与线性[J].仪器仪表与分析监测,1996,(2):58-59.
[5] 尹贻林,林广利.基于GIS天津市燃气管网预警系统的构建研究[J].中国安全科学学报,2009,(6):104-108.
[6] G4651,DVGW Technical Rules on Gas Pipeline Inspection(2000)[S].
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