RU2199054C2 - Method of detection of leakage of natural gas from gas main - Google Patents

Method of detection of leakage of natural gas from gas main Download PDF

Info

Publication number
RU2199054C2
RU2199054C2 RU2001110431/06A RU2001110431A RU2199054C2 RU 2199054 C2 RU2199054 C2 RU 2199054C2 RU 2001110431/06 A RU2001110431/06 A RU 2001110431/06A RU 2001110431 A RU2001110431 A RU 2001110431A RU 2199054 C2 RU2199054 C2 RU 2199054C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
sample
methane
ethane
detector
Prior art date
Application number
RU2001110431/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001110431A (en
Inventor
Нелл Петровна Максимович (UA)
Нелля Петровна Максимович
Александр Иванович Максимович (UA)
Александр Иванович Максимович
Наталь Васильевна Никитина (UA)
Наталья Васильевна Никитина
Ольга Константиновна Каскевич (UA)
Ольга Константиновна Каскевич
Владимир Петрович Ручко (UA)
Владимир Петрович Ручко
Александр Прокопьевич Рипко (UA)
Александр Прокопьевич Рипко
Original Assignee
Нелля Петровна Максимович
Александр Иванович Максимович
Наталья Васильевна Никитина
Ольга Константиновна Каскевич
Владимир Петрович Ручко
Александр Прокопьевич Рипко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нелля Петровна Максимович, Александр Иванович Максимович, Наталья Васильевна Никитина, Ольга Константиновна Каскевич, Владимир Петрович Ручко, Александр Прокопьевич Рипко filed Critical Нелля Петровна Максимович
Application granted granted Critical
Publication of RU2001110431A publication Critical patent/RU2001110431A/en
Publication of RU2199054C2 publication Critical patent/RU2199054C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

FIELD: analytical instrumentation engineering; methods of detection of leakage of natural gases from gas mains. SUBSTANCE: proposed method includes drawing sample of gas-and-air mixture near gas line, injecting this sample to flow of carrier gas, passing the sample through adsorbent column, followed by feeding the sample to detector after separation of methane, ethane and propane and measuring the time of detection and magnitudes of components of signals of methane, ethane and propane at detector outlet. Used as carrier gas is mixture of gases containing oxygen; adsorption of sample is effected on heated gas- sensitive adsorbing surface of detector sensor at simultaneous oxidation of methane, ethane and propane adsorbed on this surface; power of preheating of sensor is so selected that close magnitudes of electrical signals are obtained at detector output in analyzing the comparison sample of natural gas drawn directly from gas main; ratio of magnitudes of signals of components in sample of gas-and-air mixture is compared with ratio of these components in comparison sample; coincidence of said ratios is indicative of leakage of gas from this main. EFFECT: enhanced accuracy and selectivity of leak detection. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к способам детектирования органических газов, в частности выявление утечки природного газа из магистрального газопровода. The invention relates to analytical instrumentation, and in particular to methods for detecting organic gases, in particular the detection of leakage of natural gas from a gas main.

Природный газ из магистрального газопровода представляет собой многокомпонентную газовую смесь, которая состоит из органических газов С1-С8, азота и углекислого газа. Natural gas from the main gas pipeline is a multicomponent gas mixture, which consists of C1-C8 organic gases, nitrogen and carbon dioxide.

В зависимости от месторождения концентрация основных органических компонентов естественного газа обычно лежит в таких пределах: метан 90-98.5%, этан 4.2-0.4%, пропан 1.5-0.1%. Depending on the field, the concentration of the main organic components of natural gas usually lies in the following ranges: methane 90-98.5%, ethane 4.2-0.4%, propane 1.5-0.1%.

Существует большое количество аналитических средств, так называемых течеискателей, использующих разные типы детекторов газов для определения их в режиме поиска. Наибольший ряд таких приборов предлагает фирма Riken Keiki - GP-88, GP-266, SP-237-H, NP-85, GL-92 и др (см. проспект фирмы Riken Keiki Со., Ltd). There are a large number of analytical tools, the so-called leak detectors, using different types of gas detectors to determine them in the search mode. The largest number of such devices is offered by Riken Keiki - GP-88, GP-266, SP-237-H, NP-85, GL-92, etc. (see the prospectus of Riken Keiki Co., Ltd).

Известный специализированный течеискатель для природного газа, способный работать в полевых условиях (Тохтуев Е.Г., Ларченко В.И. Применение лазерной спектроскопии в аналитическом приборостроении, Аналитические приборы и приборы для научных исследований. ТС - 4. - М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1981, вып.5, ОИ). Well-known specialized leak detector for natural gas, capable of working in the field (Tokhtuev E.G., Larchenko V.I. The use of laser spectroscopy in analytical instrumentation, Analytical instruments and instruments for scientific research. TS - 4. - M.: TSNIITEI instrument making, 1981, issue 5, OI).

Известен также способ выявления утечек газа из газопровода, находящегося в грунте, описанный в авторском свидетельстве SU 1642190, кл. F 17 D 5/02, 1991 г. , который включает обход трассы газопровода, сбор газа, который выходит из-под земли, в переносную емкость и определение места утечки газа по его наличию в емкости. Для этого над газопроводом в грунте укладывают емкость, выполненную в виде перфорированной трубы, ее концы выводят на поверхность земли и по их загазованности определяют место утечки газа. Такой способ требует значительных начальных затрат и не может быть использован на газопроводах предварительно не оборудованных соответствующим образом. There is also a method of detecting gas leaks from a gas pipeline located in the ground, described in the copyright certificate SU 1642190, class. F 17 D 5/02, 1991, which includes bypassing the route of the gas pipeline, collecting gas that leaves the ground into a portable tank and determining the location of the gas leak by its presence in the tank. To do this, a container made in the form of a perforated pipe is laid over the gas pipeline in the soil, its ends are brought to the surface of the earth, and the place of gas leakage is determined by their gas contamination. This method requires significant upfront costs and cannot be used on gas pipelines not previously properly equipped.

Этот недостаток устранен в известном индикаторе утечки газа, описанном в патенте DE 293633, кл. F 17 D 5/02, 1991 г. и предназначенном для непрерывного наземного контроля на герметичность трубопровода горючего газа, проложенного в грунте, и который имеет подвижный колпак, в котором находится индикатор, который непосредственно проверяет воздух, собирающийся под колпаком, на наличие в нем следов газа. This disadvantage is eliminated in the well-known gas leakage indicator described in patent DE 293633, cl. F 17 D 5/02, 1991 and intended for continuous ground monitoring of the tightness of a pipeline of flammable gas laid in the ground, and which has a movable cap, in which there is an indicator that directly checks the air collected under the cap for presence in it traces of gas.

Общим недостатком таких течеискателей (относительно нашей задачи) является их неизбирательность (неселективность). Избирательность, необходимая при поиске утечки магистрального газа из-за возможного присутствия вблизи трубопровода одних и тех же органических компонентов, которые входят в состав газовой смеси в трубопроводе, но которые не имеют отношение к утечке, а исходят из других источников и могут быть по ошибке приняты за признак наличия утечки. Такие органические компоненты могут содержать болотный газ (метан), продукты гниения органических веществ (метан), органические примеси городской атмосферы или выхлопные газы автомобилей. A common drawback of such leak detectors (relative to our task) is their non-selectivity (non-selectivity). The selectivity required when searching for a main gas leak due to the possible presence of the same organic components near the pipeline, which are part of the gas mixture in the pipeline, but which are not related to the leak, but come from other sources and may be mistakenly taken for a sign of leakage. Such organic components may contain swamp gas (methane), decay products of organic substances (methane), organic impurities in the urban atmosphere, or car exhaust.

Абсолютным по избирательности является хроматографический метод анализа и по этой причине он считается наиболее привлекательным для решения указанной технической задачи (Березкин В.Г., Татаринский В.С. Газохроматографические методы анализа примесей. - М.: Наука, 1970, 207 с.). The chromatographic method of analysis is absolute in selectivity and for this reason it is considered the most attractive for solving the indicated technical problem (Berezkin V.G., Tatarinsky V.S. Gas chromatographic methods for analysis of impurities. - M .: Nauka, 1970, 207 pp.).

Для этих целей наиболее пригодными являются хроматографы с пламенно-ионизационным детектором (ПИД), которые используются для детектирования исключительно органических газов (см., например, каталог фирмы Шимадзу (SHIMADZU)). Для работы ПИД необходимые такие чистые газы: водород и воздух - для поддержания горения пламени в детекторе, а также азот, аргон или гелий как газ-носитель. Особым свойством ПИД является высокая линейность его характеристик и пропорциональность сигнала на выходе числу атомов углерода в молекуле. Способ выявления утечки природного газа из магистрального газопровода с помощью хроматографа с пламенно-ионизационным детектором, избранный за прототип, состоит в следующем. Отобранная проба газовоздушной смеси специальным краном-дозатором подается в поток газа-носителя; этим потоком проба подается на хроматографическую колонку, где при постоянном протекании через нее газа-носителя на адсорбенте происходит разделение смеси на отдельные газы-компоненты. Разделенные метан, этан, пропан и прочие компоненты газом-носителем подаются на детектор, где происходит регистрация сигнала от каждого газа. Поскольку промежуток времени от введения пробы данного газа краном-дозатором до появления соответствующего сигнала на выходе детектора (так называемое время удержания) зависит от вида газа и в общем случае разное для разных видов газа и, таким образом, является индивидуальной качественной характеристикой газа, которая и обеспечивает избирательность хроматографического метода. При этом величина сигнала является количественной характеристикой концентрации соответствующего газового компонента (Яшин Я.И. Физико-химические основы хроматографического разделения. - М.: Химия, 1976, 218 с). For these purposes, chromatographs with a flame ionization detector (PID) are most suitable, which are used to detect exclusively organic gases (see, for example, the Shimadzu catalog (SHIMADZU)). For PID operation, such pure gases are necessary: hydrogen and air - to maintain the flame burning in the detector, as well as nitrogen, argon or helium as a carrier gas. A special property of PID is the high linearity of its characteristics and the proportionality of the output signal to the number of carbon atoms in the molecule. The method for detecting natural gas leaks from the main gas pipeline using a chromatograph with a flame ionization detector, selected as the prototype, is as follows. The sampled gas-air mixture is supplied with a special metering valve to the carrier gas stream; by this flow, the sample is fed to a chromatographic column, where, when the carrier gas on the adsorbent is constantly flowing through it, the mixture is divided into separate component gases. Separated methane, ethane, propane and other components by the carrier gas are fed to the detector, where the signal from each gas is recorded. Since the time interval from the introduction of a sample of a given gas by the metering tap to the appearance of the corresponding signal at the detector output (the so-called retention time) depends on the type of gas and, in general, is different for different types of gas and, therefore, is an individual qualitative characteristic of the gas, which provides selectivity of the chromatographic method. The magnitude of the signal is a quantitative characteristic of the concentration of the corresponding gas component (Yashin Y. I. Physicochemical basis of chromatographic separation. - M .: Chemistry, 1976, 218 s).

Однако применение хроматографов с ПИД для выявления утечки природного газа из магистрального газопровода имеет ряд недостатков. Один из них связан с высокой линейностью ПИД и с тем, что при хроматографическом разделении природного газа порядок появления сигналов следующий: метан, этан, пропан, бутан и т. д. При этом, поскольку концентрация метана может превышать концентрацию этана в 240 раз, добиться полного разделения метана и этана на хроматографической колонке практически невозможно и при высокой линейности детектора метан и этан детектируются как неразделенные пики, причем неразделенный пик этана "сидит" на "крыле" пика метана. Это затрудняет фиксацию времени его удержания при таком перепаде концентраций. Попытки улучшить разделение метана и этана приводят только к значительному увеличению времени анализа и не дают желательного результата. Другой недостаток этого способа состоит в том, что при его практическом применении пробы газа необходимо доставлять в лабораторию, где находятся стационарные хроматографы с ПИД, поскольку переносные хроматографы с ПИД не нашли своего распространения из-за таких недостатков, как сложность аппаратурной реализации, из-за необходимости использования встроенных баллонов для водорода и воздуха под давлением, а также в связи с тем, что постоянные изменения положения переносного хроматографа с ПИД в пространстве вызовут изменение геометрии водородного пламени в детекторе, а это, в свою очередь, вызовет значительные флуктуации полезного сигнала, который ухудшает соотношения сигнал/шум и чрезвычайно затрудняет измерения в диапазоне микроконцентраций. However, the use of FID chromatographs to detect leakage of natural gas from the main gas pipeline has several disadvantages. One of them is associated with the high linearity of FID and the fact that during the chromatographic separation of natural gas, the order of appearance of the signals is as follows: methane, ethane, propane, butane, etc. Moreover, since the concentration of methane can exceed the concentration of ethane by 240 times, complete separation of methane and ethane on a chromatographic column is practically impossible, and with high linearity of the detector, methane and ethane are detected as undivided peaks, and the undivided ethane peak “sits” on the “wing” of the methane peak. This makes it difficult to fix the time of its retention at such a difference in concentrations. Attempts to improve the separation of methane and ethane lead only to a significant increase in analysis time and do not give the desired result. Another disadvantage of this method is that, in its practical application, gas samples must be delivered to a laboratory where stationary FID chromatographs are located, since portable chromatographs with FID did not find their distribution because of such shortcomings as the complexity of the hardware implementation, due to the need to use built-in cylinders for hydrogen and air under pressure, as well as the fact that constant changes in the position of a portable chromatograph with PID in space will cause a change in geometry in portly flame detector, and this, in turn, will cause significant fluctuations in the useful signal, which deteriorates S / N ratio, and is extremely difficult to measure microconcentrations range.

Задачей заявляемого изобретения является усовершенствование известного способа за счет качественного изменения газа-носителя, изменения условий осуществления детектирования путем использования детектора с изменяемой относительной чувствительностью к основным компонентам естественного газа за счет применения в детекторе адсорбирующей поверхности сенсора, упомянутая относительная чувствительность которой зависит от ее температуры, выбора других признаков, по которым судят о наличии утечки газа и оптимизации условий их сравнения, что все вместе позволяет повысить точность и селективность способа выявления мест утечки природного газа из данного магистрального газопровода в полевых условиях, в частности в местах с высокой концентрацией низкомолекулярных органических газов другого происхождения, и, в конечном итоге, повысить достоверность определения места утечки природного газа, а также упростить аппаратную реализацию способа и сделать возможным создание соответствующей передвижной аппаратуры, поскольку отпадает потребность в высоком напряжении для питания ПИД, примененный в заявленном способе детектор нечувствителен к изменению его положения, для реализации способа не нужны чистые газы, для транспортирования которых необходимы массивные и крупногабаритные баллоны и т.п., и таким образом сократить время поиска утечки газа. The objective of the invention is to improve the known method due to a qualitative change in the carrier gas, changing the conditions for detecting by using a detector with a variable relative sensitivity to the main components of natural gas due to the use of an absorbent sensor surface in the detector, the relative sensitivity of which depends on its temperature, choice other signs that are judged by the presence of a gas leak and optimization of the conditions for their comparison, which together makes it possible to increase the accuracy and selectivity of the method for identifying natural gas leak points from a given gas pipeline in the field, in particular in places with a high concentration of low molecular weight organic gases of other origin, and, ultimately, to increase the reliability of determining the natural gas leak point, and also simplify the hardware implementation of the method and make it possible to create appropriate mobile equipment, since there is no need for high voltage for power The PID used in the inventive method the detector is insensitive to a change in its position, for the implementation of the method, clean gases are not needed, for transportation of which massive and bulky cylinders, etc. are needed, and thus reduce the time for gas leak search.

Технический результат состоит в том, что при осуществлении этого способа выявления утечки природного газа из магистрального газопровода повышается точность и достоверность выявления истока природного газа из данного магистрального газопровода, а также упрощается аппаратная реализация способа, который открывает путь к созданию соответствующей передвижной аппаратуры, использование которой уменьшает время и затраты для выявления утечки природного газа из данного магистрального газопровода. The technical result consists in the fact that when implementing this method of detecting natural gas leakage from a main gas pipeline, the accuracy and reliability of detecting a source of natural gas from a given gas pipeline increases, and the hardware implementation of the method is simplified, which opens the way to the creation of appropriate mobile equipment, the use of which reduces time and costs for detecting natural gas leakage from a given gas pipeline.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе выявления утечки природного газа из магистрального газопровода, который включает отбор пробы газовоздушной смеси близ газопровода, впрыскивание этой пробы в поток газа-носителя, пропуск пробы через колонку с адсорбентом, следующую подачу пробы после разделения метана, этана и пропана на детектор, измерение времени появления и величин компонентов сигналов метана, этана и пропана на выходе детектора, в качестве газа-носителя используют смесь газов, которая содержит кислород, адсорбцию пробы проводят на нагретой газочувствительной адсорбирующей поверхности сенсора детектора с одновременным окислением адсорбированным на этой поверхности кислородом метана, этана и пропана, причем мощность подогрева сенсора избирают такой, которая при анализе пробы сравнения природного газа, отобранного непосредственно из магистрального газопровода, обеспечивает близкие между собою величины электрических сигналов на выходе детектора, которые соответствуют метану и этану, и сравнивают соотношение величин сигналов компонентов в пробе газовоздушной смеси с их соотношением в пробе сравнения, а о наличии утечки природного газа из данного магистрального газопровода судят по совпадению указанных соотношений. The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for detecting natural gas leakage from a main gas pipeline, which includes sampling a gas-air mixture near a gas pipeline, injecting this sample into a carrier gas stream, passing the sample through a column with adsorbent, the next sample feeding after methane separation, ethane and propane to the detector, measuring the time of occurrence and the magnitude of the components of the signals of methane, ethane and propane at the output of the detector, a carrier gas using a mixture of gases that contains oxygen, adsorption of the sample is carried out on the heated gas-sensitive adsorbing surface of the detector’s sensor with the simultaneous oxidation of methane, ethane and propane oxygen adsorbed on this surface, and the heating power of the sensor is chosen such that, when analyzing a comparison sample of natural gas taken directly from the main gas pipeline, it provides close the values of electrical signals at the output of the detector, which correspond to methane and ethane, and compare the ratio of the values of the signal s component in the sample gas mixture with their ratio in comparison sample, and the presence of leakage of natural gas from the main gas pipeline is judged by said coincidence ratios.

При этом адсорбирующая поверхность сенсора может быть выполнена из полупроводникового материала, чувствительность которого к метану по отношению к чувствительности к этану уменьшается с уменьшением его температуры. In this case, the adsorbent surface of the sensor can be made of a semiconductor material, the sensitivity of which to methane with respect to sensitivity to ethane decreases with decreasing temperature.

Суть заявляемого способа состоит, таким образом, в том, что о наличии утечки природного газа из данного газопровода судят по совпадению соотношения хроматографических сигналов основных составных природного газа, в первую очередь метана и этана, в отобранной газовоздушной пробе в месте поиска истока и в пробе сравнения природного газа, отобранной непосредственно из магистрального газопровода, полученных с помощью хроматографа с детектором, относительная чувствительность которого к метану сравнительно с чувствительностью к этану может быть контролируемой путем уменьшения настолько, чтобы сигналы от метана и этана на выходе детектора были близкими по величине (по крайней мере одного порядка), который повышает точность сравнения и, таким образом, достоверность выявления утечки природного газа из данного газопровода. Упомянутое изменение условий детектирования, а именно относительной чувствительности детектора, достигается в этом способе за счет того, что в качестве газа-носителя используют смесь газов, которая содержит кислород, адсорбцию пробы проводят на нагретой газочувствительной адсорбирующей поверхности сенсора детектора с одновременным окислением адсорбированным на этой поверхности кислородом метана, этана и пропана, причем упомянутое изменение относительной чувствительности к основным компонентам природного газа изменяют путем изменения мощности подогрева газочувствительной адсорбирующей поверхности сенсора детектора. Естественно, что упомянутая мощность при анализе газовоздушной пробы, отобранной в месте поиска утечки, и пробы сравнения должна быть одинаковой. Оптимальной следует считать мощность, при которой величина сигнала метана близка к величине сигнала этана в пробе сравнения. The essence of the proposed method consists, therefore, in the fact that the presence of a natural gas leak from a given gas pipeline is judged by the coincidence of the ratio of the chromatographic signals of the main constituents of natural gas, primarily methane and ethane, in the selected gas-air sample at the source search and in the comparison sample natural gas taken directly from the main gas pipeline obtained using a chromatograph with a detector, the relative sensitivity of which to methane is comparable to that of ethane be controlled by reducing so that the signals from methane and ethane at the output of the detector are close in magnitude (at least of the same order), which increases the accuracy of the comparison and, thus, the reliability of detecting natural gas leaks from this gas pipeline. The mentioned change in the detection conditions, namely, the relative sensitivity of the detector, is achieved in this method due to the fact that the carrier gas is a gas mixture that contains oxygen, the adsorption of the sample is carried out on a heated gas-sensitive adsorbing surface of the detector sensor with simultaneous oxidation adsorbed on this surface oxygen methane, ethane and propane, and the aforementioned change in relative sensitivity to the main components of natural gas is changed by changing the heating power of the gas-sensitive adsorbing surface of the detector sensor. Naturally, the aforementioned power in the analysis of a gas-air sample taken at the leak location and the comparison sample must be the same. The optimum should be considered the power at which the value of the methane signal is close to the value of the ethane signal in the comparison sample.

Изменение способа детектирования, состава газа-носителя и применение как газочуствительного сенсора поверхности полупроводникового материала делает возможным создание соответствующей передвижной аппаратуры для оперативного выявления утечки природного газа из магистрального газопровода, поскольку подогрев газочувствительной поверхности сенсора может быть осуществлен низковольтными источниками тока, которыми оборудованы транспортные средства, сам детектор, примененный в заявленном способе нечувствителен к изменению его положения, а для приготовления газа-носителя не нужны чистые газы, для транспортирования которых необходимы массивные и крупногабаритные баллоны и т.п. Это дает возможность сократить время поиска утечки газа. Changing the detection method, the composition of the carrier gas and using the surface of the semiconductor material as a gas-sensitive sensor makes it possible to create appropriate mobile equipment for the rapid detection of natural gas leaks from the main gas pipeline, since the gas-sensitive surface of the sensor can be heated by the low-voltage current sources that the vehicles are equipped with the detector used in the claimed method is insensitive to a change in its position tions, and for the preparation of the carrier gas does not need clean gases, massive and bulky cylinders which are required for transportation, etc. This makes it possible to reduce the search time for gas leaks.

Отличительной особенностью полупроводникового детектора, который применяется в способе, является высокая чувствительность к органическим газам, аналогичная чувствительности пламенно-ионизационных детекторов, что позволяет определять незначительные концентрации примесей газов при их сильном разведении воздухом, что и происходит при отборе пробы в приземном слое над трассой газопровода, а также возможность его питания от низковольтного источника тока. Кроме того, этот детектор работает с газовыми смесями, для приготовления которых используется только воздух и не нужны редчайшие инертные газы и чистый водород. И, наконец, изменение мощности нагревания сенсора детектора разрешает выборочно изменять чувствительность к разным газам. Например, при мощности нагревания сенсора детектора 0.49 Вт величины сигналов метана и этана имеют значение 861 и 55 соответственно (см. чертеж - а), что отвечает относительной чувствительности 861:55 = 15.6. Снижение мощности нагревания сенсора до 0.36 Вт приводит к уменьшению величины обоих в два раза. Относительная погрешность измерений содержимого по этану при этом уменьшилась более чем в 6 раз (25% и 4% соответственно). Таким образом, состоялось выборочное снижение чувствительности сенсора по метану и повышение точности измерений концентрации этана. A distinctive feature of the semiconductor detector used in the method is its high sensitivity to organic gases, similar to the sensitivity of flame ionization detectors, which makes it possible to determine insignificant concentrations of gas impurities during their strong dilution with air, which occurs when sampling in the surface layer above the gas pipeline route, as well as the possibility of its power supply from a low-voltage current source. In addition, this detector works with gas mixtures, for the preparation of which only air is used and the rarest inert gases and pure hydrogen are not needed. And finally, a change in the heating power of the detector sensor allows you to selectively change the sensitivity to different gases. For example, when the heating power of the detector sensor is 0.49 W, the values of the methane and ethane signals are 861 and 55, respectively (see drawing - a), which corresponds to a relative sensitivity of 861: 55 = 15.6. A decrease in the heating power of the sensor to 0.36 W leads to a decrease in the value of both by half. The relative error in measuring the contents of ethane decreased by more than 6 times (25% and 4%, respectively). Thus, a selective decrease in the sensitivity of the sensor for methane and an increase in the accuracy of measuring the concentration of ethane took place.

При реализации способа использовали такое оснащение и материалы:
1. Газовый хроматограф с полупроводниковым детектором ГАЗТЕСТ.
When implementing the method used the following equipment and materials:
1. Gas chromatograph with a semiconductor detector GAZTEST.

2. Газовую смесь в баллоне под давлением, которая содержит метан (1957 ррм) и этан (8,4 ррм). 2. The gas mixture in a cylinder under pressure, which contains methane (1957 ppm) and ethane (8.4 ppm).

3. Интегратор C-R6 фирмы Шимадзу. Способ осуществляли следующим образом. 3. Integrator C-R6 company Shimadzu. The method was carried out as follows.

С помощью хроматографа осуществляли анализ вышеуказанной смеси при разных условиях (см. чертеж):
а) при токе нагревания полупроводникового сенсора, который обеспечивает мощность 0,49 вт, и
б) при мощности 0,36 вт.
Using a chromatograph, the above mixture was analyzed under different conditions (see drawing):
a) at a heating current of a semiconductor sensor that provides a power of 0.49 W, and
b) at a power of 0.36 watts.

Результаты измерений были зафиксированы с помощью интегратора. The measurement results were recorded using an integrator.

Как можно видеть, уменьшение мощности на 26% приводит к снижению чувствительности по этану на 20% (то есть пропорционально), но снижение чувствительности по метану при этом осуществляется в 2.7 раз. При этом относительная погрешность измерения этана в первом и втором варианте равняется 25% и 4% соответственно. В обоих опытах отношения концентраций метана и этана оставалось неизменным и составляло 233. As you can see, a decrease in power by 26% leads to a decrease in ethane sensitivity by 20% (i.e., in proportion), but a decrease in methane sensitivity in this case is carried out 2.7 times. In this case, the relative measurement error of ethane in the first and second variant is 25% and 4%, respectively. In both experiments, the concentration ratio of methane and ethane remained unchanged at 233.

То есть, действительно, при снижении мощности нагревания сенсора происходит значительное снижение чувствительности к метану при практически неизменной чувствительности к этану и, таким образом, происходит относительное снижение чувствительности по метану. That is, indeed, with a decrease in the heating power of the sensor, a significant decrease in sensitivity to methane occurs with a practically constant sensitivity to ethane, and thus, a relative decrease in sensitivity to methane occurs.

Все вышеперечисленные преимущества заявляемого способа позволяют использовать его в полевых условиях, то есть осуществлять анализ и сравнение отобранных проб на месте, и при необходимости оперативно повторить измерения, сделать точную идентификацию магистрального газа и безошибочно установить место диффузии газа из слоя земли, и тем самым точно установить место утечки. All of the above advantages of the proposed method allow it to be used in the field, that is, to analyze and compare the samples taken on the spot, and if necessary, quickly repeat the measurements, make accurate identification of the main gas and correctly determine the place of gas diffusion from the earth layer, and thereby establish precisely leak location.

Claims (2)

1. Способ выявления утечки природного газа из магистрального газопровода, который включает отбор пробы газовоздушной смеси вблизи газопровода, впрыскивание этой пробы в поток газа-носителя, пропуск пробы через колонку с адсорбентом, последующую подачу пробы после разделения метана, этана и пропана на детектор, измерение времен появления и величин компонентов сигналов метана, этана и пропана на выходе детектора, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют смесь газов, которая содержит кислород, адсорбцию пробы проводят на нагретой газочувствительной адсорбирующей поверхности сенсора детектора с одновременным окислением адсорбированным на этой поверхности кислородом метана, этана и пропана, причем мощность подогрева сенсора выбирают такой, что при анализе пробы сравнение природного газа, отобранного непосредственно из магистрального газопровода, обеспечивает близкие между собой величины электрических сигналов на выходе детектора, которые соответствуют метану и этану, и сравнивают соотношение величин сигналов компонентов в пробе газовоздушной смеси с их соотношением в пробе сравнения, а о наличии утечки природного газа из данного магистрального газопровода судят по совпадению указанных соотношений. 1. A method for detecting natural gas leakage from a main gas pipeline, which includes sampling a gas-air mixture near a gas pipeline, injecting this sample into a carrier gas stream, passing the sample through a column with an adsorbent, then supplying the sample after separation of methane, ethane and propane to the detector, measurement the times of appearance and the magnitude of the components of the signals of methane, ethane and propane at the output of the detector, characterized in that the carrier gas is a mixture of gases that contains oxygen, the adsorption of the sample is carried out on heated gas-sensitive adsorbent surface of the detector’s sensor with simultaneous oxidation of methane, ethane and propane oxygen adsorbed on this surface, and the heating power of the sensor is chosen such that, when analyzing the sample, comparing natural gas taken directly from the main gas pipeline provides close values of the electrical signals at the output detector, which correspond to methane and ethane, and compare the ratio of the values of the signal components in the sample gas mixture their ratio in comparison sample, and the presence of leakage of natural gas from the main gas pipeline is judged by said coincidence ratios. 2. Способ выявления утечки природного газа из магистрального газопровода по п.1, отличающийся тем, что адсорбирующая поверхность сенсора выполнена из полупроводникового материала, чувствительность которого к метану по отношению к чувствительности к этану уменьшается с уменьшением его температуры. 2. A method for detecting natural gas leakage from a gas main according to claim 1, characterized in that the adsorbing surface of the sensor is made of a semiconductor material, the sensitivity of which to methane with respect to sensitivity to ethane decreases with decreasing temperature.
RU2001110431/06A 2000-04-28 2001-04-19 Method of detection of leakage of natural gas from gas main RU2199054C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2000042486 2000-04-28
UA2000042486 2000-04-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001110431A RU2001110431A (en) 2003-02-20
RU2199054C2 true RU2199054C2 (en) 2003-02-20

Family

ID=34390951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001110431/06A RU2199054C2 (en) 2000-04-28 2001-04-19 Method of detection of leakage of natural gas from gas main

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2199054C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8382469B2 (en) 2005-03-09 2013-02-26 Rem Technology, Inc. Method and apparatus for utilising fugitive gases as a supplementary fuel source
RU205249U1 (en) * 2020-12-22 2021-07-06 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" DEVICE FOR SAMPLING THE GAS-AIR MEDIUM FROM THE CAVITY OF THE PROTECTIVE CASING OF THE MAIN GAS PIPELINE
CN113465826A (en) * 2021-05-26 2021-10-01 北京市燃气集团有限责任公司 Gas leakage detection method and device
RU216228U1 (en) * 2022-02-19 2023-01-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Экосистем Инжиниринг" Methane Leak Quantitative Meter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЯШИН Я.И. Физико-химические основы хроматографического разделения. - М.: Химия, 1976, с.218. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8382469B2 (en) 2005-03-09 2013-02-26 Rem Technology, Inc. Method and apparatus for utilising fugitive gases as a supplementary fuel source
RU205249U1 (en) * 2020-12-22 2021-07-06 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" DEVICE FOR SAMPLING THE GAS-AIR MEDIUM FROM THE CAVITY OF THE PROTECTIVE CASING OF THE MAIN GAS PIPELINE
CN113465826A (en) * 2021-05-26 2021-10-01 北京市燃气集团有限责任公司 Gas leakage detection method and device
RU216228U1 (en) * 2022-02-19 2023-01-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Экосистем Инжиниринг" Methane Leak Quantitative Meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3762878A (en) Apparatus for analyzing ambient air
Plass-Dülmer et al. C2–C8 Hydrocarbon measurement and quality control procedures at the Global Atmosphere Watch Observatory Hohenpeissenberg
CN105911158A (en) Gas chromatograph and detection method for determining total content of sulfides in natural gas
Rudolph et al. Problems connected with the analysis of halocarbons and hydrocarbons in the non-urban atmosphere
US3719084A (en) Means for separating organics containing from one to twenty carbons comprising series connected packed and capillary columns
Krull et al. Multiple detection in gas chromatography
US4201550A (en) Process and apparatus for the determination of the total organic substance content of gases by a flame ionization detector
US20140024129A1 (en) Systems and Methods for Measuring Total Sulfur Content in a Fluid Stream
Etiope Evaluation of a micro gas chromatographic technique for environmental analyses of CO2 and C1–C6 alkanes
Wang et al. Cryogen free automated gas chromatography for the measurement of ambient volatile organic compounds
RU2199054C2 (en) Method of detection of leakage of natural gas from gas main
Goldstein et al. Automated in-situ monitoring of atmospheric non-methane hydrocarbon concentrations and gradients
Francis et al. GeoVOC: A SIFT-MS method for the analysis of small linear hydrocarbons of relevance to oil exploration
EP1061365A1 (en) Procedure and device for performing simultaneous gas chromatographic analysis of different components
Fredericks et al. Determination of Mercaptans in Sour Natural Gases by Gas Liquid Chromatography and Microcoulometric Titration.
Li et al. Development of new method for D/H ratio measurements for volatile hydrocarbons of crude oils using solid phase micro-extraction (SPME) coupled to gas chromatography isotope ratio mass spectrometry (GC-IRMS)
Tolnai et al. Evaluation of Carbopack B adsorbent for the tube-type diffusive sampling of volatile organic compounds at ambient concentration
US4108552A (en) Method and system for detecting ultra-trace quantities of metal carbonyls
Kaiser Ultra Trace Analysis of Volatile Substances With GC Methods in the Sub ppm and ppb Range Down to 10− 10%
Ruzsanyi et al. Detection of sulfur-free odorants in natural gas using ion mobility spectrometry
JP2005121648A (en) Method for identifying component of natural gas by gas phase chromatography
UA56271C2 (en) Method for detection of leakage of natural gas in gas-main pipeline
Brandily et al. A GC-SSIM-CRDS system: Coupling a gas chromatograph with a Cavity Ring-Down Spectrometer for onboard Twofold analysis of molecular and isotopic compositions of natural gases during ocean-going research expeditions
Durana et al. Online hourly determination of 62 VOCs in ambient air: system evaluation and comparison with another two analytical techniques
Kim et al. Analytical bias among different gas chromatographic approaches using standard BTX gases and exhaust samples

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050420