CN105074412A - 选择性地指示煤气泄漏的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在埋管式煤气管道(12)中检测气体泄漏位置(22)的方法，通过测量所述管道(12)上方的地表(14)下方或上方的示踪气体(18)的存在来进行检测，所述方法通过以下手段得到改进：将比空气轻的示踪气体(18)注入所述管道(12)内部的煤气(26)中，并且使用对所述示踪气体(18)的灵敏度比对所述煤气(26)的灵敏度更高的气体探测器(28)来指示所述气体泄漏位置(22)。

Description

选择性地指示煤气泄漏的方法
技术领域
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的精确地指示地下气体管道中的泄漏的方法。
背景技术
在全世界的规定中都要求对煤气管网进行定期的勘查，以便查出未知的泄漏。这样做的原因主要是保护公共场合免于遭受在建筑物和其他封闭空间中聚集的煤气所导致的火灾和爆炸。这类泄漏勘查传统上是通过在位于输送煤气的管道上方的地表之上移动探测器来进行，所述探测器对煤气的主要成分中的一种成分是敏感的。
如果在地下煤气管线中检测到泄漏，泄漏的位置必须被精确地指示出来，以便将挖掘工作减少到最低限度。这对于修理工人而言长期存在着许多难题。虽然煤气管线本身通常能被定位，但是土壤经常已经被煤气渗透至饱和状态，这就导致很难精确地指出实际的泄漏位置。这样，对于包括有铺好的道路的较大的地表区域而言，需要进行挖掘以精确定位泄漏位置的情况并不罕见——这种情况可能是成本高昂的、费时的、并且存在潜在危险的。
最常见的用于具有硬质涂层的表面的精确指示过程一般是下面这样的：
在检测到煤气泄漏的地区，在其硬质覆盖层中钻出深度为1到2米的探孔。所述探孔的钻穿位置正好处在可能发生泄漏的管道的上方，并沿着所述管道的路径排布。
所述探孔在一段时间内被保持通风状态。被称为“嗅探器”的探测器被放置在探孔中，利用所述探测器来测量从探孔中涌出的煤气的浓度。
围绕着显示出最高煤气浓度的一个或多个探孔钻出更多的间距更近的探孔，直到工作人员感觉探测精度令人满意，或者已经不能达到更高的探测精度。
形成所述探孔的原因主要有两个：
降低土地和地表的环境对具有最高煤气浓度的位置的影响，这些影响会导致具有最高煤气浓度的位置出现在别处而不是正好出现在实际泄漏位置的上方；以及允许煤气从土壤中排出，使得煤气浓度的大小处于稳定的范围内，从而提高指示的精确度。为了使煤气浓度达到处于稳定范围内的状态，将所述探孔部署在下方通往泄漏的管道的大部分或全部路径上是非常重要的。所述探孔必须足够大，以便允许积聚的煤气获得适当的流通，也是很重要的条件。
钻出探孔的工序需要特殊的设备，例如钻孔机以及钻头的动力源。所述动力源通常是压缩空气动力装置或者电力发动机。无论采用这两类动力源的哪一类，都会增加整体操作的复杂性。
除了时间和精力的花费之外，上述方法还涉及两个严重的风险：
当进行钻孔时，大量的煤气被释放出来，存在着可能被在钻孔过程中形成的或者由其他某些点火源造成的火花点燃的风险；而且管道可能被钻头损坏，这会造成更大程度的泄漏，具有相关的火灾和爆炸的危险。
现有的方法很耗费时间，而且并不像所预期的那样准确。其准确度有限的主要原因是，泄漏通常早已意味着煤气已经有时间散布到相当多的支路中去。通常地，在沿着管道路径铺开5到20米的区域内都可以检测到煤气。煤气也经常会在相当多的更大区域中被检测到，并且煤气不是直接在管道上方被检测到，而是在位于马路或人行道边缘、或者沿着路牙设置的管道旁边被检测到的情况也是常有的。这也意味着，对于一处泄漏，发现多于一处检测到煤气的区域的情况也是相当普遍的。
使用探孔工艺的传统精度为+/-2米，但是两处或更多探孔都显示出煤气的峰值浓度，迫使工作人员在错误的位置进行挖掘，或者因为可能实现更加准确的指示而挖掘多于必要数量的位置，这些情况是很普遍的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的用于精确指示埋管式煤气管道中的泄漏的方法，其手段是在执行指示操作之前立刻将示踪气体注入管道。
上述目的是根据权利要求1的特征部分实现的。
通过将比空气轻的示踪气体注入发生泄漏的管道，并为其配置具有针对性的敏感的探测器，对泄漏的指示将变得明显更加准确，并且相当程度上更加容易执行，因为在指示工作开始之前，所述示踪气体将不会有时间在地下广泛地扩散。
上述效果是通过以下现象实现的：
当泄漏就发生在最近的时期内(例如进行指示之前的数小时内)时，加入的所述示踪气体的扩散是极少的。例如氢气可以很容易地上升到地表并穿透大多数地表覆盖层，而不需要钻出探孔。
供使用的两种性能最好的示踪气体是氢气和氦气。对于这两种气体都有选择性的探测器。但是氦气的增加将会减少煤气的能量含量，从而影响使用煤气的设备的效率。
通过选择氢气，对煤气的影响将会变得极小，并且市场上也有合适的选择性探测器。
根据本发明的方法需要使用具有较高的选择性的探测器，这种探测器对添加的示踪气体的反应将远远强于对管道内原有的气体的反应。优选地，所述选择性因素应该达到若干个数量级，以使所述方法得到最优化的应用。具有这种质量的探测器可以是瑞典的INFICONAB公司制造和销售的。这种探测器对氢气的选择性比对甲烷的选择性高出5个以上的数量级。
此外，当应用本发明的时候，对于钻出探孔的需求将会被大大地减少。
所述方法还需要到达合适的注入点，所述注入点是可能被用来将示踪气体连接到并注入管道中的点。
附图说明
本发明的一个实施方式被参考附图来进行描述。
图1示出了在仅适用示踪气体的情况下执行本发明的方法的布置示意图；
图2示出了地表的示踪气体的浓度分布；
图3示出了图1中的布置在仅使用煤气而不使用示踪气体时的示意图；
图4示出了地表的煤气的浓度分布的大小；
图5示出了本发明的根据图1的布置在同时使用煤气和示踪气体时的示意图；以及
图6示出了地表的煤气和示踪气体的浓度分布。
具体实施方式
图1示出了位于地面16的表面14下方的煤气管道12。像图中这样，管道12完全被地面材料16包围。管道12被设置在地面表面14的下方。
所述管道12沿着图1中的箭头20的方向输送示踪气体18。所述管道12仅包含示踪气体18而不包含煤气26。示踪气体18在泄漏位置22的上游进入管道12，然后从管道12中排出。
图1示出了示踪气体18是如何从泄漏位置22扩散出去，并继续在地面16内部扩散的。示踪气体18在土壤中形成了相当狭窄的羽流24。所述羽流24在所述泄漏位置22处非常狭窄，但是会持续扩张直至其到达地表14。
图2示出了地表14处的示踪气体的浓度分布。将示踪气体在地表14处积聚起来的区域的直径限定在大约1米是可以实现的。在使用氢气和氦气作为示踪气体的情况下这是现有的技术。示踪气体羽流24在地表14处的直径将会随着时间的过去继续增加。因此，在将示踪气体18导入管道12后立刻执行对泄漏位置的探测或指示是可取的。
图3示出了管道12仅输送煤气26而不输送示踪气体18的情况。所述煤气被沿着图3中的箭头20的方向进行输送。这并不是本发明的一个实施方式，而是仅仅为了说明的目的才被显示出来。煤气26将在所述泄漏位置22被排出管道12，并且它将在围绕管道12的所有地面材料12中扩张，其扩张区域远比图1中的示踪气体羽流24的扩张区域更加宽广。
图4示出了根据图3将会形成的位于地表14的煤气26的浓度分布大小的示例。泄漏的煤气26将会在地面16内部形成云状，并且在地表14达到通常处于5到25米范围内的外径。可以立即意识到的是，此时仅通过在地表14测量气体18来检测泄漏位置22将会非常困难和不够精确。
现在图5示出了本发明的一个实施方式，其中管道12输送煤气26，例如甲烷，以及示踪气体18，例如氢气或氦气。图5示出了煤气26和示踪气体18二者都从泄漏位置22逸出到地面16内部中的情况。地面16内部被大量的煤气26饱和，煤气26在地表14的非常大的区域内扩散，如同上面对于图3和图4的说明那样。
然而，使用氢气或氦气的示踪气体18比空气轻的多，因此在地面16内部上升，从泄漏位置22上升到地表14，在此期间其扩散程度并不像煤气26那样大。示踪气体18被用地表14上方的嗅探式探测器28检测到。所述嗅探式探测器28对于示踪气体18的敏感度比对于煤气26的敏感度至少高出十倍。
图6示出了在地表14上的煤气26和示踪气体28的浓度分布的大小。
当使用根据本发明的方法的对于示踪气体18的灵敏度远高于对于煤气26的灵敏度的气体探测器28时，在示踪气体18在地表14处的与煤气26的扩散区域29相比远远狭窄得多的扩散区域30内，所述气体探测器28将会选择性地探测到示踪气体18。因此，与需要在地表14检测煤气26的泄漏检测方法相比，当使用本发明的方法时，煤气管道12的泄漏位置22可能存在的区域明显更小。

Claims (12)

1.一种用于在埋管式煤气管道(12)中检测气体泄漏位置(22)的方法，其通过测量所述管道(12)上方的地表(14)下方或上方的示踪气体(18)的存在来进行检测，其特征在于：比空气轻的所述示踪气体(18)被注入到所述管道(12)内部的煤气(26)中，并且对所述示踪气体(18)的灵敏度比对所述煤气(26)的灵敏度更高的气体探测器(28)被用来指示所述气体泄漏位置(22)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述示踪气体(18)为氢气。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述示踪气体(18)为氦气。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于：所述气体探测器(28)对于所述示踪气体(18)的敏感度比对于所述煤气(26)的敏感度至少高十倍。
5.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述气体探测器(28)对于所述示踪气体(18)的敏感度比对于所述煤气(26)的敏感度至少高一百倍。
6.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述气体探测器(28)对于所述示踪气体(18)的敏感度比对于所述煤气(26)的敏感度至少高一千倍。
7.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述气体探测器(28)对于所述示踪气体(18)的敏感度比对于所述煤气(26)的敏感度至少高一万倍。
8.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述示踪气体(18)在假设的所述气体泄漏位置(22)的上游被注入所述煤气管道(12)。
9.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述示踪气体(18)被注入所述煤气管道(12)，以使得所述煤气管道(12)内部的压力高于大气压力。
10.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述示踪气体(18)在执行泄漏检测之前的48小时之内被注入。
11.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述示踪气体(18)在执行泄漏检测之前的18小时之内，优选为12小时之内被注入所述煤气管道(12)。
12.如前述所有权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：所述示踪气体(18)在执行泄漏检测之前的8小时之内被注入所述煤气管道(12)，且注入操作的持续时间为至少30分钟。
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