燃气管道泄漏检测论文

锅炉在设计时考虑在制造、安装、检修和进行锅炉水压试验时需排除容器内空气，因此在汽包或饱和蒸汽引出管、各级过热器、再热器上联箱或连通管均设计了空气管。很多时候，锅炉投入使用后会发生空气管泄漏事故，泄漏部位大多为空气管与管接头对接焊缝和空气支管与空气总管角焊缝。分析泄漏原因为：空气管路一般为安装单位根据现场情况自行排放，各类监督检查不重视，焊口无坡口、对口偏斜、管道开孔为气割、焊缝夹渣、气孔、未焊透等缺陷较多，运行中由于震动、热应力等原因使内在缺陷发展成泄漏。锅炉排污疏水管道属于安装单位根据现场情况自行敷设，大多数是沿锅炉敷设。此类管道泄漏有以下几种情况：因管道敷设焊口背面焊接条件差，焊接缺陷多，从而导致泄漏；管道与阀门对接焊口泄漏较多，原因多为管道未打坡口且对口不同心、偏折、强力对口等；联箱管接头与管道对接焊口或焊止线泄漏，主要因为管道固定在钢架上，而联箱随炉膨胀，由于锅炉起停频繁，导致焊口疲劳；管道因内外腐蚀减薄而爆管，主要是内部不流动疏水和外部雨水的腐蚀造成。对于此类泄露可以对锅炉排污疏水管道进行光谱、测厚检查，对已减薄的管道进行更换，对全部安装焊口重新规范焊接并进行无损检验。对膨胀不畅的管道进行重新调整。过热器、再热器减温水管道也会发生泄漏，有如下几种情况：减温水流量孔板泄漏，由于锅炉原配减温水流量孔板为法兰式，布置较紧凑，各支路管流量、温度不均等；管道爆漏多是由于减温水管一般并排敷设，管与管间隙小甚至无间隙，运行时因震动导致磨损而泄漏；因介质冲刷减薄管壁而泄漏，主要发生在弯头部位；管道焊缝泄漏，主要因焊口未打坡口、焊接缺陷较多而导致泄漏。针对上述问题可采取以下措施：将法兰式流量孔板更改为焊接式，并适当拉开距离便于检修和操作；对减温水管进行全线检查、测厚，对管壁减薄的进行更换，未打坡口的焊口全部重新焊接；对管系进行合理的布置和固定避免碰磨，进行有防雨措施的保温避免外部腐蚀。由于锅炉主、再热蒸汽系统、给水系统的温度套管大多数为螺纹连接式，投运后随着启停次数的增加，管内介质流动引起振动，会造成因温度套管螺纹处泄漏而在低谷时焊补或机组调停时更换温度套管，给安全、经济运行带来一定的威胁。处理措施是利用机组大小修将螺纹连接式温度套管更改为焊接式温度套管。文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。主题词：输油 管道 泄漏 监测 防盗泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。1 国内外输油管道泄漏监测技术的现状输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。 生物方法这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。 硬件方法主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。 软件方法它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出的泄漏而不发生误报警。目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。2 管道泄漏监测技术的研究通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。 系统硬件构成① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。② 一次仪表: 压力变送器温度变送器流量传感器③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。 检漏方法负压波法当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。负压波法具有较快的响应速度和较高的定位精度。其定位公式为上下游分别设置压力测点p1、p2，当管线在X处发生泄漏时，泄漏产生 的负压波即以一定的速度α向两边传播，在t和t+τ0时刻被传感器p1、p2检测到，对压力信号进行相关处理，式中α为波速，L为p1、p2之间的距离未发生泄漏时，相关系数Φ（τ）维持在某一值附近；当泄漏发生时，Φ（τ）将发生变化，而且当τ＝τ0时，Φ（τ）将达到最大值。理论上：解出定位公式如下：式中：X 泄漏点距首端测压点的距离 mL 管道全长ma 压力波在管道介质中的传播速度 m/s上、下游压力传感器接收压力波的时间差 s由以上公式可知要实现准确的定位，必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。① 压力波在管道介质中传播速度的确定压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：式中 α——管内压力波的传播速度，m/s；K——液体的体积弹性系数，Pa；ρ——液体的密度，kg/m ；E——管材的弹性，Pa；D——管道的直径，m；e——管壁厚度，m；C ——与管道约束条件有关的修正系数；式中弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。② 压力波时间差 的确定要确定压力波时间差 ，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。③ 模式识别技术的应用正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验, 提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。流量检测管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。3 应用效果与推广情况经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的％；②报警点定位误差：≦被测管长的2％；③报警反应时间：≦200秒。胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。4结论 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的； 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位； 在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。

浅谈室内燃气安全事故剖析与安全对策

论文关键词:户内燃气事故 CO中毒 爆炸

论文摘要: 居民燃气用户多集中人员密集区,一旦发生燃气事故,不仅伤及自己,还会殃及邻里, 后果严重。本文对室内燃气安全事故的特点及其类型进行了层层剖析,并对其中存在问题与对策建议作了详细的阐述,供大家参考。 1 前言 随着城市燃气的快速发展、供气范围的不断扩大、用户数量的增长,与燃气有关的各类风险因素不断增加,用气安全问题也日益突出,户内燃气事故屡有发生,且造成的人员伤亡、财产损失事件也呈逐年上升趋势,这一状况已经引起了各方面的高度重视。 为了有效的防止户内燃气事故的发生,改变燃气安全管理多注重“事后过程”,缺少预见性的现状,有必要对户内天然气事故的原因、规律、危害进行分析,并找出安全隐患与户内事故的关系。在此基础上,实施户内天然气风险评估,并逐步建立燃气风险管理体系,使安全管理从事故一调查一整治一再事故的事后处理的被动循环,改变为事先分析、预测、主动防范及控制分析的管理,从而最终保证燃气企业的安全管理朝着科学化和规范化的方向发展,使燃气事故及造成的危害控制在最低程度。 2 室内燃气安全事故的特点及其类型 室内燃气事故的特点 突发性。燃气事故发生往往都很突然,根本意识不到,这使得居民用户不能及时采取措施进行有效地的防范。 危害性。燃气事故发生后,不管是中毒还是发生爆炸,都会带来生命财产的损失,尤其是发生爆炸时损失巨大。 社会性。燃气泄漏会污染空气、水源;发生爆炸事故不仅造成用户自己的财产损失生命安全,还会影响邻居的财产损失生命安全。 复杂性。燃气事故中的`火灾、爆炸及中毒,往往还伴随着机械伤害、腐蚀伤害、高温灼伤等,给救治伤员工作带来了很大的困难。 室内燃气事故的类型 CO中毒。引起CO中毒的起因主要有两个方面:一是人工煤气泄漏引起的。由于人工煤气中含有CO,泄漏后极易引起CO中毒;二是燃气不完全燃烧产生的烟气中含有的CO未排出室内,在室内大量积聚,引起CO中毒。 燃气爆炸。燃气与空气或氧气混合,当燃气达到一定浓度时,就会形成有爆炸危险的混合气体,这种气体一旦遇到明火就会发生爆炸。爆炸的破坏力与混合气体的体积、浓度和房屋结构有关。爆炸造成的损失与破坏的主要原因在于产生的高温、高压和冲击波。 3 事故原因分析 燃气用户灶具连接胶管过长、老化和脱落。一般,灶具连接胶管不能超过2m,中间不能有接头,不能直接穿墙,穿墙必须加钢套管,胶管套入燃气管道和燃具接口后应用喉箍紧固,凡使用超过两年以上的胶管必须更换新的胶管。用户在使用燃气过程中,胶管过长,可能会造成气体压力不足,点不着火;胶管管径过大,容易脱落,造成燃气泄漏,引起爆炸或中毒。胶管长期处于温度较高状态下工作,极易老化、龟裂,发生倔气,不经常对胶管进行检查并及时更换老化胶管,也容易发生安全事故。 燃气燃烧不完全产生CO。对于嵌入式灶具,进风口被封闭在橱柜内,容易造成燃烧不完全;对于燃气热水器来讲,同样会由于室内空气量不足造成燃烧不完全,使室内积聚大量的CO,造成中毒事故。直排式热水器将烟气直接排入室内,烟气中的CO极易造成用户中毒。 燃具没有安装熄火保护装置。部分燃气灶和燃气热水器没有安装熄火保护装置,当燃气火焰由于自然因素熄灭时或者由于用户没有关好燃具阀门时,会造成燃气泄漏,遇到明火,引起爆炸事故。 私自拆、改燃气设施。《城市燃气安全管理规定》(建设部10号令)第26条规定,使用燃气管道设施的单位和个人,不得擅自拆、改燃气设施和用具,并不得擅自抽取或采用其他不正当手段使用燃气。有些用户出于家庭装修的需要,把燃气管道、燃气表等设施私自改变位置,容易使管道连接不好,造成漏气;把燃气设施进行隐蔽包装,在燃气发生泄漏时不易察觉,也会引起安全事故。部分用户为了盗气,拆下燃气表,直接将胶管连接到供气立管,遇到燃气部门检查,再临时接上燃气表,很容易造成燃气大量泄漏,危及燃气用户及相邻住户的生命财产安全。 违反规范安装燃气设施。《城镇燃气设计规范》(GB50028-1993)(2001版)“燃气应用” 中规定,室内燃气管道不得穿越易燃易爆的配电间、烟道、进风道等地方;燃气管道严禁引入卧室,立管不得敷设在卧室、浴室或厕所中;用户计量装置宜安装在非燃结构的室内通风良好处,严禁安装在卧室、浴室、危险品和易燃物品堆放处。违反以上规定安装燃气管道和计量仪表,会留下安全隐患。一旦燃气泄漏,将不能及时排到室外,造成爆炸或中毒事故。 4 存在问题与对策建议 存在问题 燃气的户内安全问题是一个社会性问题,燃气企业采取了许多积极有效的措施,取得了明显的效果。但我们还应注意到燃气安全的水平取决于社会生产力的发展水平和人们的素质水平。就目前户内燃气安全形势而言,还存在着一些亟待解决的问题。例如,燃气法规、标准建设亟待加强和完善;企业、用户双方的责任和义务有待进一步明确;燃气器具安装市场的规范以及安全装置的推广应用和后期维护保养都缺乏相应的规范化管理;一些用户的安全和责任观念淡薄;受员工素质和用户配合程度的影响,燃气企业在户内安全检查的质量和效果上还存在差距;燃气企业对燃气户内安全问题缺乏深入系统的分析和研究,缺少完整的事故统计资料等。 对策建议 加强宣传教育 室内燃气事故不断发生,很重要的原因是用户缺少安全意识,对于能引起燃气安全事故的隐患不知道或者没有在意。如果用户能清楚知道引起燃气安全事故原因,经常检查室内的燃气设施,可以大幅度减少燃气事故。因此要充分利用报纸、广播、电视等新闻媒体和网络技术,还应积极开展燃气安全进社区、进学校的等活动,以进行燃气安全、防护、救护等知识的宣传教育,要将燃气安全知识印发到千家万户,做到家喻户晓,及时发现解决室内各种影响安全用气的因素。除此之外针对户内燃气事故的季节性特点,实行安全提示和警示,加强用户安全防范意识。 加强对居民用户燃气设施的检查 燃气供应企业必须建立安全检查制度,定期对用户的燃气管道设备进行检查,并进行维修维护,发现问题应协调用户及时解决,防止由于解决不及时出现安全事故。唯有如此才能及时把燃气管道的先天性隐患消灭在萌芽之中,确保人民生命财产的安全。