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摘要：文章分析了现行主要的天然气泄漏检测方法，并介绍了一种以光学甲烷检测仪代替传统普通甲烷检测仪，并结合车载、便携式遥距两种方式对城市燃气管道泄漏进行检测的新方法。实践证明这种新方法准确率极高。
关键词：燃气泄漏检测；光学甲烷检测仪；新方法；应用
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
燃气管道泄漏检测是预防燃气管道安全事故最常用的技术手段，城市燃气泄漏检测的方法有很多，最常用的有直接巡视法、空气检测法等，这些检测方法的实现都离不开相应的检测设备，传统的以空气燃烧为原理的甲烷检测仪容易受到空气中的一氧化碳、二氧化碳以及水汽的干扰，对操作环境的要求很高，因此在日常监测中检测精度有限，甚至有误检、误报警等情况的发生，导致对泄漏点的定位有时不准确，因此必须探索一种新型的城市燃气泄漏检测方法，提高检测质量，降低误检率，给维修争取时间。
一、现行的主要天然气泄漏检测方法
1、质量或体积平衡法
质量或是体积平衡检测法，是建立在管道内介质流进流出相等的情形下，当泄露达到一定量时，出入口就会出现明显的流量差值，若是差值超出一定范围就可以判定为泄露。但是气体的可压缩性以及燃气流量的测量并非同步，因而，误差率会较高，相对的检测定位精度和灵敏度就会很低。所以，这种方法并使符合实际，在使用时只能配合其他方法。
2、统计决策法
统计决策法是壳牌公司开发出的一种不带管道模型的新型检漏方法。该法通过序贯概率比检验(SPRT)方法来对实际测量的压力与流量值研究分析，计算出连续发生泄漏的概率，进而使用最小二乘法对泄露点进行定位。这种方法使用的统计决策论的观点可以较好地解决实时模型中错误报警的问题，而且可以不计算复杂的管道模型，但是这种方法并不成熟，仍有许多问题亟待解决。
3、瞬态模型法
瞬态模型法是近年来国际上着力研究的泄漏检测方法。其基本思想是建立管内流体流动的数学模型，在一定边界条件下求解管内流场，然后将计算值与管端的实测值相比较，当实测值与计算值的偏差大于一定范围时，就认为发生了泄漏。该方法要求建立准确的管道模型，由于影响管道动态仿真计算精度的因素众多，误报率高是该方法在实际应用中一个难以解决的问题。
4、分布式光纤检测法
分布式光纤传感技术是近年来发展的一个热点，它在实现物理量测量的同时可以实现信号的传输，在解决信号衰减和抗干扰方面有着独特的优越性。该技术是根据管道中输送的物质泄漏会引起周围环境温度的变化并引起沿管道敷设的光纤发生振动，当温度或振动超过一定的范围，就可以判断发生了泄漏。该技术在管道监控系统中极具应用潜力，能够实现预报警，但是这种泄漏检测系统造价非常昂贵，施工很不方便。该技术在国外已应用于管道泄漏检漏，在国内尚处于试验研究阶段。
5、音波检测法
音波检测法作为现代检测技术中的热点，是一种很具有发展潜力的检测方法。它是基于物体间的相互碰撞均会产生振动，发出声音，形成声波的原理所开发的泄漏检测系统。当管道发生破裂时产生的音波沿着管道内流体向管道上下游高速传播，安装在管段两端的音波传感器监听并将捕捉到的音波波形，并与计算机数据库中的模型比较，确定管道是否发生了泄漏及泄漏量等数值，同时根据管道在两端捕捉到的泄漏信号的时间差计算得到泄漏位置。
二、城市燃气泄漏检测的新方法
1、用光学甲烷检测仪来替代普通甲烷检测仪
1.1 光學甲烷检测仪工作原理
光学甲烷检测仪是基于红外吸收光谱来实现对气体的辨别，因每种气体的特征红外吸收频率都是不同的，并且其红外特征峰的峰位不受其他气体物质的干扰，峰强度与气体在红外光
区的浓度有关，浓度越大则吸收峰强就越高，因此可以很容易鉴别空气中气体的成分以及每种气体的浓度，从而在对城市燃气管道检测的时候可以很直观地判断出是否有泄漏的发生。
1.2 光学甲烷检测仪的优点
1.2.1 气体选择性好
由于每种气体的红外吸收频率不同，使每种气体都具备自己的特征光谱，因此在光学甲烷检测仪中反映出选择性极强，可以轻易测试出气体的种类及某种特定气体的含量。
1.2.2 长期检测误差小
由于待检测的空气中可能含有的气体成分较多，因此在长期的使用条件下，普通的接触式检测方法就可能被某种气体或水分侵蚀，导致内部某种催化类元器件的老化，从而使检测结果发生偏差，而光学甲烷检测仪是使用非接触式的检测方法，因此不会受到外界环境的影响，使用寿命长，在长期监测的条件下仍然能够保持较高的检测精度。
1.2.3 响应速度快、灵敏度高
光学甲烷检测仪本身启动速度较快，因此避免了检测人员长时间处在泄漏的空气中工作，有利于保护检测人员的身体健康，并且在气体浓度发生变化时可快速做出响应，在工作时仪器不会产生发热现象，因此避免了热源对检测结果造成的影响。
1.2.4 安全性好
光学甲烷检测仪的工作电压很低，因此在高浓度可燃气体的场合也可放心应用，而不会成为引起爆炸事故的因素，因此其具有较好的安全性。
2、车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪
城市燃气管道的铺设长度较长，且管线网络较为复杂，因此在传统的燃气泄漏检测工作中常常由于机动性不足而导致检测结果的实时性较差，同时由于很多管线所处的环境较为复杂，检测人员很难置身其中，而且气体大多是无色无味的状态，因此如果检测人员距离泄漏点太近，就可能受到高浓度有害气体的伤害。鉴于此，本研究提出了一种采用光学检测仪的车载与遥距技术相结合的燃气管道泄漏检测方法。其中，车载光学检测仪机动性极强，可在短时间内到达城市燃气管道的任何位置，尤其适合用在公路沿线燃气管道的泄漏检测，避免了传统检测方法带来的交通不便，可检测低于1ppm浓度的甲烷泄漏，检测速度高达10000次／S，仪器检测范围为以检测仪为中心的20m半径范围。其主要实现方法为：将光学检测仪挂于车前，车沿着城市燃气管道以25km／h的速度行驶，如有发生甲烷浓度超标则系统会立刻报警。实践证明，这种车载光学甲烷检测仪的检测方法比普通的检测方法工作效率提高50％以上。
便携式遥距激光检测仪采用了可调谐二极管激光吸收技术(TDLAS)，可调频检测一氧化碳、二氧化碳等气体的浓度，并使检测可在距离疑似泄漏源50m的地方检测，而不用检测人员到达管线附近检测，一方面可以降低检测人员的劳动强度，使检测人员不宜到达的地方如庭院、架设管线、埋置管线等也能够到达，以方便检测：另一方面可以提高作业的安全性，保障检测工作人员的身体健康，这种便携式仪器还具有自检和标定的功能，方便记录。
综合以上两种检测方法，使车载光学检测仪负责日常巡检的任务，而在车载光学检测仪报警的情况下使用便携式遥距激光检测仪在报警范围内进行精确的定位，一方面可以发挥机动性强的特点，另一方面可以很好地弥补车载仪器对工作地形的限制，并可在远程的情况下实现对泄漏点的精确定位o
三、新检测方法的实际运用
以某市燃气管道检测的实际应用为例，其在使用传统燃气泄漏检测方法时经常出现误检的情况，误报率达到10％左右，因此在2012年引进了车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪的相互配合的检测方法，将车载式光学甲烷检测仪的甲烷气体超标报警值设定为20ppm，对城市燃气管线进行日常的巡检，当发生报警后，用便携式激光遥距检测仪检测在报警30m半径的范围内的燃气设备及管道的甲烷的量，找到泄漏源，然后经过调频检测空气中一氧化碳的量，如果一氧化碳含量超过甲烷含量的0．18倍则可确定为煤气泄漏事故，经实践证明这种检测方法的准确率极高，几乎不会出现误检现象。
结束语
传统的检测方法无论是仪器设备还是检测方式都有其局限性，因此必须研究更加实用、高精度的燃气泄漏检测方法，实践证明，采用以车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪相互配合的检测方法可有效提高燃气泄漏检测的效率和精度，并可覆盖整个城市的燃气管网，有助于第一时间发现燃气泄漏点，从而采取及时有效的措施防止泄漏的进一步扩大，避免企业蒙受损失并保证人们的生命财产安全。
参考文献
[1]严铭卿.燃气工程设计手册[J].基本知识，2009（06）：1-8
[2]吴晓南，胡镁林，商博军，等．城市燃气泄漏检测新方法及其应用[J]．天然气工业，2011，(09)：18_19．
[3]季娟，田贵云，王平．燃气管道检测技术研究进展[J]．无损检测，2012，(04)：92—93．
关键词：燃气泄漏检测；光学甲烷检测仪；新方法；应用
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
燃气管道泄漏检测是预防燃气管道安全事故最常用的技术手段，城市燃气泄漏检测的方法有很多，最常用的有直接巡视法、空气检测法等，这些检测方法的实现都离不开相应的检测设备，传统的以空气燃烧为原理的甲烷检测仪容易受到空气中的一氧化碳、二氧化碳以及水汽的干扰，对操作环境的要求很高，因此在日常监测中检测精度有限，甚至有误检、误报警等情况的发生，导致对泄漏点的定位有时不准确，因此必须探索一种新型的城市燃气泄漏检测方法，提高检测质量，降低误检率，给维修争取时间。
一、现行的主要天然气泄漏检测方法
1、质量或体积平衡法
质量或是体积平衡检测法，是建立在管道内介质流进流出相等的情形下，当泄露达到一定量时，出入口就会出现明显的流量差值，若是差值超出一定范围就可以判定为泄露。但是气体的可压缩性以及燃气流量的测量并非同步，因而，误差率会较高，相对的检测定位精度和灵敏度就会很低。所以，这种方法并使符合实际，在使用时只能配合其他方法。
2、统计决策法
统计决策法是壳牌公司开发出的一种不带管道模型的新型检漏方法。该法通过序贯概率比检验(SPRT)方法来对实际测量的压力与流量值研究分析，计算出连续发生泄漏的概率，进而使用最小二乘法对泄露点进行定位。这种方法使用的统计决策论的观点可以较好地解决实时模型中错误报警的问题，而且可以不计算复杂的管道模型，但是这种方法并不成熟，仍有许多问题亟待解决。
3、瞬态模型法
瞬态模型法是近年来国际上着力研究的泄漏检测方法。其基本思想是建立管内流体流动的数学模型，在一定边界条件下求解管内流场，然后将计算值与管端的实测值相比较，当实测值与计算值的偏差大于一定范围时，就认为发生了泄漏。该方法要求建立准确的管道模型，由于影响管道动态仿真计算精度的因素众多，误报率高是该方法在实际应用中一个难以解决的问题。
4、分布式光纤检测法
分布式光纤传感技术是近年来发展的一个热点，它在实现物理量测量的同时可以实现信号的传输，在解决信号衰减和抗干扰方面有着独特的优越性。该技术是根据管道中输送的物质泄漏会引起周围环境温度的变化并引起沿管道敷设的光纤发生振动，当温度或振动超过一定的范围，就可以判断发生了泄漏。该技术在管道监控系统中极具应用潜力，能够实现预报警，但是这种泄漏检测系统造价非常昂贵，施工很不方便。该技术在国外已应用于管道泄漏检漏，在国内尚处于试验研究阶段。
5、音波检测法
音波检测法作为现代检测技术中的热点，是一种很具有发展潜力的检测方法。它是基于物体间的相互碰撞均会产生振动，发出声音，形成声波的原理所开发的泄漏检测系统。当管道发生破裂时产生的音波沿着管道内流体向管道上下游高速传播，安装在管段两端的音波传感器监听并将捕捉到的音波波形，并与计算机数据库中的模型比较，确定管道是否发生了泄漏及泄漏量等数值，同时根据管道在两端捕捉到的泄漏信号的时间差计算得到泄漏位置。
二、城市燃气泄漏检测的新方法
1、用光学甲烷检测仪来替代普通甲烷检测仪
1.1 光學甲烷检测仪工作原理
光学甲烷检测仪是基于红外吸收光谱来实现对气体的辨别，因每种气体的特征红外吸收频率都是不同的，并且其红外特征峰的峰位不受其他气体物质的干扰，峰强度与气体在红外光
区的浓度有关，浓度越大则吸收峰强就越高，因此可以很容易鉴别空气中气体的成分以及每种气体的浓度，从而在对城市燃气管道检测的时候可以很直观地判断出是否有泄漏的发生。
1.2 光学甲烷检测仪的优点
1.2.1 气体选择性好
由于每种气体的红外吸收频率不同，使每种气体都具备自己的特征光谱，因此在光学甲烷检测仪中反映出选择性极强，可以轻易测试出气体的种类及某种特定气体的含量。
1.2.2 长期检测误差小
由于待检测的空气中可能含有的气体成分较多，因此在长期的使用条件下，普通的接触式检测方法就可能被某种气体或水分侵蚀，导致内部某种催化类元器件的老化，从而使检测结果发生偏差，而光学甲烷检测仪是使用非接触式的检测方法，因此不会受到外界环境的影响，使用寿命长，在长期监测的条件下仍然能够保持较高的检测精度。
1.2.3 响应速度快、灵敏度高
光学甲烷检测仪本身启动速度较快，因此避免了检测人员长时间处在泄漏的空气中工作，有利于保护检测人员的身体健康，并且在气体浓度发生变化时可快速做出响应，在工作时仪器不会产生发热现象，因此避免了热源对检测结果造成的影响。
1.2.4 安全性好
光学甲烷检测仪的工作电压很低，因此在高浓度可燃气体的场合也可放心应用，而不会成为引起爆炸事故的因素，因此其具有较好的安全性。
2、车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪
城市燃气管道的铺设长度较长，且管线网络较为复杂，因此在传统的燃气泄漏检测工作中常常由于机动性不足而导致检测结果的实时性较差，同时由于很多管线所处的环境较为复杂，检测人员很难置身其中，而且气体大多是无色无味的状态，因此如果检测人员距离泄漏点太近，就可能受到高浓度有害气体的伤害。鉴于此，本研究提出了一种采用光学检测仪的车载与遥距技术相结合的燃气管道泄漏检测方法。其中，车载光学检测仪机动性极强，可在短时间内到达城市燃气管道的任何位置，尤其适合用在公路沿线燃气管道的泄漏检测，避免了传统检测方法带来的交通不便，可检测低于1ppm浓度的甲烷泄漏，检测速度高达10000次／S，仪器检测范围为以检测仪为中心的20m半径范围。其主要实现方法为：将光学检测仪挂于车前，车沿着城市燃气管道以25km／h的速度行驶，如有发生甲烷浓度超标则系统会立刻报警。实践证明，这种车载光学甲烷检测仪的检测方法比普通的检测方法工作效率提高50％以上。
便携式遥距激光检测仪采用了可调谐二极管激光吸收技术(TDLAS)，可调频检测一氧化碳、二氧化碳等气体的浓度，并使检测可在距离疑似泄漏源50m的地方检测，而不用检测人员到达管线附近检测，一方面可以降低检测人员的劳动强度，使检测人员不宜到达的地方如庭院、架设管线、埋置管线等也能够到达，以方便检测：另一方面可以提高作业的安全性，保障检测工作人员的身体健康，这种便携式仪器还具有自检和标定的功能，方便记录。
综合以上两种检测方法，使车载光学检测仪负责日常巡检的任务，而在车载光学检测仪报警的情况下使用便携式遥距激光检测仪在报警范围内进行精确的定位，一方面可以发挥机动性强的特点，另一方面可以很好地弥补车载仪器对工作地形的限制，并可在远程的情况下实现对泄漏点的精确定位o
三、新检测方法的实际运用
以某市燃气管道检测的实际应用为例，其在使用传统燃气泄漏检测方法时经常出现误检的情况，误报率达到10％左右，因此在2012年引进了车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪的相互配合的检测方法，将车载式光学甲烷检测仪的甲烷气体超标报警值设定为20ppm，对城市燃气管线进行日常的巡检，当发生报警后，用便携式激光遥距检测仪检测在报警30m半径的范围内的燃气设备及管道的甲烷的量，找到泄漏源，然后经过调频检测空气中一氧化碳的量，如果一氧化碳含量超过甲烷含量的0．18倍则可确定为煤气泄漏事故，经实践证明这种检测方法的准确率极高，几乎不会出现误检现象。
结束语
传统的检测方法无论是仪器设备还是检测方式都有其局限性，因此必须研究更加实用、高精度的燃气泄漏检测方法，实践证明，采用以车载光学甲烷检测仪与便携式遥距激光甲烷检测仪相互配合的检测方法可有效提高燃气泄漏检测的效率和精度，并可覆盖整个城市的燃气管网，有助于第一时间发现燃气泄漏点，从而采取及时有效的措施防止泄漏的进一步扩大，避免企业蒙受损失并保证人们的生命财产安全。
参考文献
[1]严铭卿.燃气工程设计手册[J].基本知识，2009（06）：1-8
[2]吴晓南，胡镁林，商博军，等．城市燃气泄漏检测新方法及其应用[J]．天然气工业，2011，(09)：18_19．
[3]季娟，田贵云，王平．燃气管道检测技术研究进展[J]．无损检测，2012，(04)：92—93．