UA56271C2 - Method for detection of leakage of natural gas in gas-main pipeline - Google Patents
Method for detection of leakage of natural gas in gas-main pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- UA56271C2 UA56271C2 UA2000042486A UA200042486A UA56271C2 UA 56271 C2 UA56271 C2 UA 56271C2 UA 2000042486 A UA2000042486 A UA 2000042486A UA 200042486 A UA200042486 A UA 200042486A UA 56271 C2 UA56271 C2 UA 56271C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- gas
- sample
- methane
- ethane
- detector
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 132
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 80
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- MTVNUEXUMGPGKB-UHFFFAOYSA-N ethane;lead Chemical compound [Pb].CC MTVNUEXUMGPGKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000001307 laser spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід стосується аналітичного приладобудування, а саме способів детектування органічних газів, зокрема 2 виявлення витоку природного газу з магістрального газопроводу.The invention relates to analytical instrumentation, namely methods of detecting organic gases, in particular 2 detection of a natural gas leak from a main gas pipeline.
Природний газ з магістрального газопроводу - багатокомпонентна газова суміш, що складається з органічних газів С1-С8, азоту і вуглекислого газу.Natural gas from the main gas pipeline is a multicomponent gas mixture consisting of C1-C8 organic gases, nitrogen and carbon dioxide.
Залежно від родовища концентрація основних органічних компонентів природного газу звичайно лежить в таких межах:Depending on the field, the concentration of the main organic components of natural gas usually lies within the following limits:
Метан 90 - 98,596, етан 4,2 - 0,496, пропан 1,5 - 0,195.Methane 90 - 98.596, ethane 4.2 - 0.496, propane 1.5 - 0.195.
Існує велика кількість аналітичних засобів, так званих течошукачів, що використовують різні типи детекторів газів для визначення їх у режимі пошуку. Найбільший ряд таких приладів пропонує фірма Рікен Кейкі - бР-88, СР-266, 5Р-237-Н, МР-85, 01 -92 та ін (див. проспект фірми Кікеп Кеїкі Со., |).There are a large number of analytical tools, so-called leak detectors, that use different types of gas detectors to detect them in search mode. The largest range of such devices is offered by the company Riken Keiki - bR-88, SR-266, 5R-237-N, MR-85, 01 -92, etc. (see the prospectus of the company Kickep Keiki Co., |).
Відомий спеціалізований течошукач для природного газу, здатний працювати в польових умовах (Тохтуев 12 ЕГ. Ларченко В.И. Применение лазерной спектроскопий в аналитическом приборостроении, Аналитические приборь и приборь! для научньїх исследований. ТС-4, М, ЦНИЙИТЗИ приборостроения, 1981, вьіп.5, ОЙ).A well-known specialized leak detector for natural gas, capable of working in field conditions (Tokhtuev 12 EG. Larchenko V.Y. Application of laser spectroscopy in analytical equipment, Analytical instruments and instruments! for scientific research. TS-4, M, TsNIYITZY instrument engineering, 1981, vyp .5, ОЙ).
Відомий також спосіб виявлення витоків газу з газопроводу, що знаходиться в грунті, описаний в авторському свідоцтві ЗО Мо1642190, кл. Е1705/02, 1991р., який включає обхід траси газопроводу, збір газу, що виходить з-під землі, в переносну ємність і визначення місця витоку газу по його наявності в ємності. Для цього над газопроводом у грунті укладають ємність, виконану у вигляді перфорованої труби, її кінці виводять на поверхню землі | по їхній загазованості визначають місце витоку газу. Такий спосіб вимагає значних початкових витрат і не може бути використаний на газопроводах попередньо обладнаних відповідним чином.There is also a known method of detecting gas leaks from a gas pipeline located in the ground, described in the author's certificate ZO Mo1642190, cl. E1705/02, 1991, which includes bypassing the gas pipeline route, collecting gas coming out of the ground in a portable container and determining the location of the gas leak based on its presence in the container. To do this, a container is laid in the ground above the gas pipeline, made in the form of a perforated pipe, its ends are brought to the surface of the earth | according to their gas content, the place of gas leakage is determined. This method requires significant initial costs and cannot be used on gas pipelines previously equipped accordingly.
Цей недолік усунуто у відомому індикаторі витоку газу, описаному у патенті ОЕ Мо293633, кл. Е1705/02, 1991р. і призначеного для безперервного наземного контролю на герметичність трубопроводу горючого газу, с 22 прокладеного в грунті, і який має рухомий ковпак, в якому заходиться індикатор, що безпосередньо випробує Го) повітря, яке збирається під ковпаком, на наявність у ньому слідів газу.This shortcoming is eliminated in the well-known gas leak indicator described in patent OE Mo293633, cl. E1705/02, 1991 and intended for continuous ground control of the tightness of the combustible gas pipeline, with 22 laid in the ground, and which has a movable cap in which an indicator is inserted, which directly tests the air collected under the cap for the presence of traces of gas in it.
Загальним недоліком таких течошукачів (стосовно нашої задачі) є їхня невибірковість (неселективність).The general disadvantage of such leak detectors (regarding our task) is their indiscriminateness (nonselectivity).
Вибірковість необхідна при пошуку витоку магістрального газу через можливу присутність поблизу трубопроводу тих самих органічних компонентів, що входять до складу газової суміші в трубопроводі, але які не мають -- відношення до витоку, а походять з інших джерел і можуть бути помилково прийняті за ознаку наявності витоку. чаSelectivity is necessary when looking for a main gas leak due to the possible presence near the pipeline of the same organic components that are part of the gas mixture in the pipeline, but which are not related to the leak, but come from other sources and can be mistaken for a sign of a leak . Cha
Такі органічні компоненти можуть містити болотний газ (метан), продукти гниття органічних речовин (метан), органічні домішки міської атмосфери або вихлопні гази автомобілів. счSuch organic components may contain swamp gas (methane), decay products of organic substances (methane), organic impurities of the urban atmosphere, or car exhaust gases. high school
Абсолютним по вибірковості є хроматографічний метод аналізу і з цієї причини він вважається найбільш Ге) привабливим для рішення зазначеної технічної задачі (Березкин В. Г., Татаринский В. С. 3о Газохроматографические методьї анализа примесей. - М.: Наука, 1970-207с.). оThe absolute selectivity is the chromatographic method of analysis, and for this reason it is considered the most attractive for the solution of the specified technical problem (Berezkin V. G., Tatarinsky V. S. 3o Gasochromatographic methods for the analysis of impurities. - M.: Nauka, 1970-207p. ). at
Для цих цілей найбільш придатними є хроматографи з полум'яно-іонізаційним детектором (ПІД), що використовуються для детектування винятково органічних газів (див., наприклад, каталог фірми Шимадзу (ЗНІМАЮ2У)). Для роботи ПІД необхідні такі чисті гази: водень і повітря - для підтримання горіння полум'я в « детекторі, а також азот, аргон, або гелій як газ-носій. Особливою властивістю ПІД є висока лінійність його З 50 характеристик і пропорційність сигналу на виході числу атомів вуглецю в молекулі. Спосіб виявлення витоку с природного газу з магістрального газопроводу за допомогою хроматографа з полум'яно-іонізаційнимFor these purposes, the most suitable are chromatographs with a flame ionization detector (FID), which are used to detect exclusively organic gases (see, for example, the Shimadzu company catalog (ZNIMAYU2U)). The following pure gases are necessary for the operation of the PID: hydrogen and air - to maintain the burning of the flame 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 C 50 characteristics and the proportionality of the output signal to the number of carbon atoms in the molecule. The method of detecting a natural gas leak from a main gas pipeline using a flame ionization chromatograph
Із» детектором, обраний за прототип, полягає в наступному. Відібрана проба газоповітряної суміші спеціальним краном-дозатором подається в потік газу-носія; цим потоком проба подається на хроматографічну колонку, де при постійному протіканні через неї газу-носія на адсорбенті відбувається поділ суміші на окремі гази-компоненти. Розділені метан, етан, пропан та інші компоненти газом носієм подаються на детектор, де і-й відбувається реєстрація сигналу від кожного газу. Оскільки проміжок часу від введення проби даного газуWith" the detector chosen as a prototype consists of the following. A selected sample of the air-gas mixture is fed into the carrier gas stream by a special dosing valve; with this flow, the sample is fed to the chromatographic column, where the mixture is separated into separate component gases when the carrier gas is constantly flowing through it on the adsorbent. Separated methane, ethane, propane, and other components of 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 this gas
Ге»! краном-дозатором до появи відповідного сигналу на виході детектора (так званий час утримання) залежить від виду газу і, в загальному випадку є різним для різних видів газу і, таким чином, є індивідуальною якісною ді характеристикою газу, яка і забезпечує вибірковість хроматографічного методу. При цьому величина сигналу є -і 20 кількісною характеристикою концентрації відповідного газового компонента. (Яшин Я.И. Физико-химические основи хроматографического разделения. - М.: Химия, 1976, - 218с). та Однак застосування хроматографів з ПІД для виявлення витоку природного газу з магістрального газопроводу має ряд недоліків. Один з них пов'язаний з високою лінійністю ПІД і з тим, що при хроматографічному розділенні природного газу порядок появи сигналів наступний: метан, етан, пропан, бутан і 29 тд. При цьому, оскільки концентрація метану може перевищувати концентрацію етану в 240 разів, домогтисяGee! by the dosing tap until the appearance of the appropriate 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, thus, is an individual quality and characteristic of the gas, which ensures the selectivity of the chromatographic method. At the same time, the magnitude of the signal is a quantitative characteristic of the concentration of the corresponding gas component. (Y. Yashin. Physico-chemical basis of chromatographic separation. - M.: Khimiya, 1976, - 218p). and However, the use of PID chromatographs to detect natural gas leakage from the main gas pipeline has a number of disadvantages. One of them is related to the high linearity of PID and the fact that during chromatographic separation of natural gas, the order of appearance of signals is as follows: methane, ethane, propane, butane and 29 etc. At the same time, since the concentration of methane can exceed the concentration of ethane by 240 times, to achieve
ГФ) повного розділення метану і етану на хроматографічній колонці практично неможливо і при високій лінійності детектора метан і етан детектуються як нерозділені піки, причому нерозділений пік етану "сидить" на "крилі" о піку метану. Це утруднює фіксацію часу його утримання при такому перепаді концентрацій. Спроби поліпшити поділ метану і етану призводять тільки до значного збільшення часу аналізу і не дають бажаного результату. 60 |нший недолік цього способу полягає в тому, що при його практичному застосуванні проби газу необхідно доставляти в лабораторію, де знаходяться стаціонарні хроматографи з ПІД, оскільки переносні хроматографи зHF) complete separation of methane and ethane on a chromatographic column is practically impossible, and with the high linearity of the detector, methane and ethane are detected as unseparated peaks, and the unseparated ethane peak "sits" on the "wing" of the methane peak. This makes it difficult to fix the time of its retention with such a concentration difference. Attempts to improve the separation of methane and ethane lead only to a significant increase in the 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 the laboratory where stationary chromatographs with PID are located, since portable chromatographs with
ПІД не знайшли свого поширення через такі недоліки як складність апаратурної реалізації через необхідність використання вбудованих балонів під тиском для водню і повітря, а також в зв'язку з тим, що постійні зміни положення переносного хроматографу з ПІД в просторі викликають зміну геометрії водневого полум'я в бо детекторі, а це, в свою чергу, викликає значні флуктуації корисного сигналу, що погіршує співвідношення сигнал/шум і вкрай утруднює виміри в діапазоні мікроконцентрацій.PID did not spread due to such disadvantages as the complexity of hardware implementation due to the need to use built-in pressure cylinders for hydrogen and air, as well as due to the fact that constant changes in the position of the portable chromatograph with PID in space cause a change in the geometry of the hydrogen flame in the detector, and this, in turn, causes significant fluctuations of the useful signal, which worsens the signal/noise ratio and makes measurements in the microconcentration range extremely difficult.
Задачею винаходу, що заявляється, є удосконалення відомого способу за рахунок якісної зміни газу-носія, зміни умов здійснення детектування шляхом використання детектора зі змінною відносною чутливістю до основних компонентів природного газу за рахунок застосування в детекторі адсорбуючої поверхні сенсора згадана відносна чутливість якої залежить від її температури, вибору інших ознак, за якими судять про наявність витоку газу і оптимізації умов їх порівняння, що все разом дозволяє підвищити точність і селективність способу виявлення місць витоку природного газу з даного магістрального газопроводу в польових умовах, зокрема в місцях з високою концентрацією низькомолекулярних органічних газів іншого походження, і в 7/0 Кінцевому підсумку підвищити достовірність визначення місця витоку природного газу, а також спростити апаратну реалізацію способу і зробити можливим створення відповідної пересувної апаратури, оскільки відпадає потреба в високій напрузі для живлення ПІД, застосований в заявленому способі детектор нечутливий до зміни його положення, для реалізації способу непотрібні чисті гази, для транспортування яких необхідні масивні і великогабаритні балони тощо і таким чином скоротити час пошуку витоку газу.The object of the claimed invention is to improve the known method by changing the quality of the carrier gas, changing the conditions of detection by using a detector with variable relative sensitivity to the main components of natural gas by using an adsorbing sensor surface in the detector, the relative sensitivity of which depends on its temperature , the selection of other signs by which to judge the presence of a gas leak and the optimization of the conditions for their comparison, which all together allows to increase the accuracy and selectivity of the method of detecting the places of natural gas leaks from a given main gas pipeline in field conditions, in particular in places with a high concentration of low-molecular organic gases of another origin, and in 7/0 In the end, to increase the reliability of determining the location of a natural gas leak, as well as simplify the hardware implementation of the method and make it possible to create the appropriate mobile equipment, since the need for high voltage to power the PID used in the in this method, the detector is insensitive to changes in its position, for the implementation of the method, pure gases are not needed, for the transportation of which massive and large-sized cylinders, etc. are needed, and thus reduce the time of searching for a gas leak.
Технічний результат полягає в тому, що при здійсненні цього способу виявлення витоку природного газу з магістрального газопроводу підвищується точність і достовірність виявлення витоку природного газу з даного магістрального газопроводу, а також спрощується апаратна реалізація способу, що відкриває шлях до створення відповідної пересувної апаратури, використання якої зменшує час і витрати для виявлення витоку природного газу з даного магістрального газопроводу.The technical result is that when implementing this method of detecting a natural gas leak from a main gas pipeline, the accuracy and reliability of detecting a natural gas leak from a given main gas pipeline increases, as well as 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 to detect a natural gas leak from this main gas pipeline.
Зазначений технічний результат досягається тим, що у відомому способі виявлення витоку природного газу з магістрального газопроводу, який включає відбір проби газоповітряної суміші поблизу газопроводу, впорскування цієї проби в потік газу-носія, пропускання проби через колонку з адсорбентом, наступну подачу проби після розділення метану, етану і пропану на детектор, вимірювання часів появи і величин компонентів сигналів метану, етану і пропану на виході детектора, як газ-носій використовують суміш газів, яка містить сч об Кисень, адсорбцію проби проводять на нагрітій газочутливій адсорбуючій поверхні сенсора детектора з одночасним окислюванням адсорбованим на цій поверхні киснем метану, етану і пропану, причому потужність і) підігріву сенсора обирають такою, яка при аналізі проби порівняння природного газу, відібраного безпосередньо з магістрального газопроводу, забезпечує близькі між собою величини електричних сигналів на виході детектора, які відповідають метану і етану, і порівнюють співвідношення величин сигналів компонентів у пробі «- зо газоповітряної суміші з їх співвідношенням в пробі порівняння, а про наявність витоку природного газу з даного магістрального газопроводу судять за збігом вказаних співвідношень. -The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of detecting a natural gas leak from a main gas pipeline, which includes taking a sample of the gas-air mixture near the gas pipeline, injecting this sample into the carrier gas flow, passing the sample through a column with an adsorbent, and then feeding the sample after methane separation, of ethane and propane to the detector, measurement of the appearance times and magnitudes of methane, ethane, and propane signal components at the output of the detector, a mixture of gases is used as the carrier gas, which contains oxygen, sample adsorption is carried out on the heated gas-sensitive adsorbing surface of the detector sensor with simultaneous oxidation of adsorbed on this surface with the oxygen of methane, ethane and propane, and the power of i) heating of the sensor is chosen such that, when analyzing a comparison sample of natural gas taken directly from the main gas pipeline, it provides similar values of electric signals at the output of the detector, which correspond to methane and ethane, and compare the ratio of signal values of the components in the gas-air mixture sample with their ratio in the comparison sample, and the presence of a natural gas leak from a given main gas pipeline is judged by the coincidence of the indicated ratios. -
При цьому, адсорбуюча поверхня сенсора може бути виконана з напівпровідникового матеріалу, чутливість су якого до метану по відношенню до чутливості до етану зменшується зі зменшенням його температури.At the same time, the adsorbing surface of the sensor can be made of a semiconductor material, the sensitivity of which to methane in relation to the sensitivity to ethane decreases with a decrease in its temperature.
Суть способу, що заявляється, полягає, таким чином, у тому, що про наявність витоку природного газу з ісе) з5 даного газопроводу судять за збігом співвідношення хроматографічних сигналів основних складових природного ( газу, в першу чергу метану і етану, у відібраній газоповітряній пробі в місці пошуку витоку і в пробі порівняння природного газу, відібраної безпосередньо з магістрального газопроводу, отриманих за допомогою хроматографа з детектором, відносна чутливість якого до метану порівняно з чутливістю до етану може бути контрольованим чином зменшена настільки, щоб сигнали від метану і етану на виході детектора були близькими « за величиною (принаймні одного порядку величини), що підвищує точність порівняння, і таким чином, з с достовірність виявлення витоку природного газу з данного газопроводу. Згадана зміна умов детектування, а саме відносної чутливості детектора досягається в цьому способі за рахунок того, що як газ-носій ;» використовують суміш газів, яка містить кисень, адсорбцію проби проводять на нагрітій газочутливій адсорбуючій поверхні сенсора детектора з одночасним окислюванням адсорбованим на цій поверхні киснем метану, етану і пропану, причому згадану зміну відносної чутливості до основних компонентів природного газу с змінюють шляхом зміни потужності підігріву газочутливої адсорбуючої поверхні сенсора детектора. Природно, що згадана потужність при аналізі газоповітряної проби відібраної в місці пошуку витоку і проби порівнянняThe essence of the proposed method is, thus, that the presence of a natural gas leak from the gas pipeline is judged by the coincidence of the ratio of chromatographic signals of the main components of natural gas, primarily methane and ethane, in the selected gas-air sample in at the location of the leak and in a comparison sample of natural gas taken directly from the main gas pipeline, obtained by means of a chromatograph with a detector whose relative sensitivity to methane compared to that to ethane can be controlled in a controlled manner so that the signals from methane and ethane at the output of the detector are close " in magnitude (at least one order of magnitude), which increases the accuracy of the comparison, and thus, the reliability of detecting a natural gas leak from a given gas pipeline. The mentioned change in detection conditions, namely the relative sensitivity of the detector, is achieved in this method due to the fact that as a carrier gas;" use a mixture of gases that contains oxygen, adso The test is carried out on the heated gas-sensitive adsorbing surface of the detector sensor with simultaneous oxidation of methane, ethane and propane adsorbed on this surface by oxygen, and the mentioned 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. It is natural that the mentioned power in the analysis of the gas-air sample taken at the location of the leak search and the comparison sample
Ме. повинна бути однаковою. Оптимальною слід вважати потужність, при якій величина сигналу метану близька доMe. must be the same. The optimal power should be considered at which the value of the methane signal is close to
ГІ величини сигналу етану в пробі порівняння.GI values of the ethane signal in the comparison sample.
Зміна способу детектування, складу газу-носія і застосування як газочутливого сенсора поверхніChanging the method of detection, the composition of the carrier gas and its use as a gas-sensitive surface sensor
Ш- напівпровідникового матеріалу робить можливим створення відповідної пересувної апаратури для оперативного як виявлення витоку природного газу з магістрального газопроводу, оскільки підігрів газочутливої поверхні сенсора може бути здійснений низьковольтними джерелами струму, якими обладнані транспортні засоби, сам детектор, застосований в заявленому способі нечутливий до зміни його положення, а для приготування ов Газу-носія непотрібні чисті гази, для транспортування яких необхідні масивні і великогабаритні балони тощо.Ш- semiconductor material makes it possible to create suitable mobile equipment for operational detection of natural gas leakage from the main gas pipeline, since the heating of the gas-sensitive surface of the sensor can be carried out by low-voltage current sources equipped with vehicles, the detector itself, used in the claimed method, is insensitive to changes in its position , and for the preparation of carrier gas, pure gases are not needed, for the transportation of which massive and large-sized cylinders, etc. are needed.
Це дає можливість скоротити час пошуку витоку газу. (Ф) Відмітною особливістю напівпровідникового детектора, що застосовується в способі, є висока чутливість до ка органічних газів, аналогічна чутливості полуменево-іонізаційних детекторів, що дозволяє визначати незначні концентрації домішок газів при їх сильному розведенні повітрям, що і відбувається при відборі проби в бо приземному шарі над трасою газопроводу, а також можливість його живлення від низьковольтного джерела струму. Крім того цей детектор працює з газовими сумішами, для приготування яких використовується тільки повітря і не потрібні рідкісні інертні гази і чистий водень. Нарешті зміна потужності нагрівання сенсора детектора дозволяє вибірково змінювати чутливість до різних газів. Наприклад, при потужності нагрівання сенсора детектора 0,49Вт величини сигналів метану і етану мають значення 861 і 55, відповідно, (фіг.1), що 65 відповідає відносній чутливості 861:55-15,6. Зниження потужності нагрівання сенсора до 0,36Вт призводить до зменшення величини обох сигналів - 321 (метан) і 43 (етан), відповідно, (фіг.2), але відносна чутливість тепер дорівнює 321:43-7,4. Тобто, при зменшенні споживаної потужності сенсора на 2895 відносна чутливість метану до етану зменшилася в два рази. Відносна похибка вимірювань вмісту етану при цьому зменшилася більш ніж у 6 разів (25905 і 495, відповідно). Таким чином відбулося вибіркове зниження чутливості сенсора по метану і підвищення точності вимірювань концентрації етану.This makes it possible to reduce the time of searching for a gas leak. (F) 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 allows determining insignificant concentrations of gas impurities when they are strongly diluted with air, which is what happens when sampling in the surface layers 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 rare inert gases and pure hydrogen are not required. Finally, changing the heating power of the detector sensor allows you to selectively change the sensitivity to different gases. For example, with a heating power of the detector sensor of 0.49 W, the values of the methane and ethane signals are 861 and 55, respectively (Fig. 1), which 65 corresponds to the relative sensitivity of 861:55-15.6. Reducing the sensor's heating power to 0.36 W leads to a decrease in the value of both signals - 321 (methane) and 43 (ethane), respectively (Fig. 2), but the relative sensitivity is now equal to 321:43-7.4. That is, when the sensor power consumption was reduced by 2895, the relative sensitivity of methane to ethane decreased by two times. At the same time, the relative error of ethane content measurements decreased by more than 6 times (25905 and 495, respectively). Thus, there was a selective decrease in the sensitivity of the methane sensor and an increase in the accuracy of ethane concentration measurements.
При реалізації способу використовували таке обладнання та матеріали: 1. Газовий хроматограф з напівпровідниковим детектором ГАЗТЕСТ. 2. Газову суміш у балоні під тиском, що містить метан (1957ррм) та етан (8,4ррм). 3. Інтегратор С-Кб фірми Шимадзу. Спосіб здійснювали наступним чином. 70 За допомогою хроматографа здійснювали аналіз вищевказаної суміші при різних умовах: а) при струмі нагрівання напівпровідникового сенсора, що забезпечує потужність 0,49Вт, та б) при потужності 0,36Вт.When implementing the method, the following equipment and materials were used: 1. Gas chromatograph with semiconductor detector GAZTEST. 2. A gas mixture in a pressurized cylinder containing methane (1957 ppm) and ethane (8.4 ppm). 3. S-KB integrator of the Shimadzu company. The method was carried out as follows. 70 Using a chromatograph, the above mixture was analyzed under different conditions: a) with a heating current of a semiconductor sensor providing a power of 0.49W, and b) with a power of 0.36W.
Результати вимірів були зафіксовані за допомогою інтегратора (фіг.1)The measurement results were recorded using an integrator (Fig. 1)
Як можно бачити, зменшення потужності на 2695 приводить до зниження чутливості по етану на 2095 (тобто пропорційно), але зниження чутливості по метану при цьому здійснюється в 2,7 разів. При цьому відносна похибка виміру етану в першому та другому варіанті дорівнює 2595 та 4905 відповідно. В обох дослідах відношення концентрацій метану і етану залишалося незмінним і становило 233.As you can see, reducing the power by 2695 leads to a decrease in ethane sensitivity by 2095 (i.e. proportionally), but the decrease in methane sensitivity is 2.7 times. At the same time, the relative error of measuring ethane in the first and second variants is equal to 2595 and 4905, respectively. In both experiments, the ratio of methane to ethane concentrations remained unchanged and was 233.
Отже дійсно при зниженні потужності нагрівання сенсора відбувається значне зниження чутливості до метану при практично незмінній чутливості до етану і таким чином відбувається відносне зниження чутливості по го метану.So, indeed, when the heating power of the sensor is reduced, there is a significant decrease in the sensitivity to methane, while the sensitivity to ethane is practically unchanged, and thus there is a relative decrease in the sensitivity to methane.
Всі вище перелічені переваги способу, що заявляється, дозволяють використовувати його у польових умовах, тобто здійснювати аналіз і порівняння відібраних проб на місці, і при необхідності оперативно повторити виміри, зробити точну ідентифікацію магістрального газу і безпомилково встановити місце дифузії газу з шару землі, і тим самим точно встановити місце витоку. сAll the above-listed advantages of the claimed method make it possible to use it in field conditions, i.e. to carry out analysis and comparison of the samples taken on the spot, and if necessary to quickly repeat the measurements, to make an accurate identification of the main gas and to accurately establish the place of gas diffusion from the earth's layer, and thus accurately establish the location of the leak. with
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2000042486A UA56271C2 (en) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Method for detection of leakage of natural gas in gas-main pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2000042486A UA56271C2 (en) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Method for detection of leakage of natural gas in gas-main pipeline |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA56271C2 true UA56271C2 (en) | 2003-05-15 |
Family
ID=74208086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2000042486A UA56271C2 (en) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Method for detection of leakage of natural gas in gas-main pipeline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA56271C2 (en) |
-
2000
- 2000-04-28 UA UA2000042486A patent/UA56271C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kim | Performance characterization of the GC/PFPD for H2S, CH3SH, DMS, and DMDS in air | |
| Patton et al. | Separation and analysis of gases and volatile liquids by gas chromatography | |
| Cowper et al. | The analysis of gases by chromatography | |
| US3762878A (en) | Apparatus for analyzing ambient air | |
| Kamiński et al. | Determination of carbon monoxide, methane and carbon dioxide in refinery hydrogen gases and air by gas chromatography | |
| 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 | |
| Gaines et al. | Comparison of the SCD and FPD for HRGC determination of atmospheric sulfur gases | |
| 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 | |
| UA56271C2 (en) | Method for detection of leakage of natural gas in gas-main pipeline | |
| 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% | |
| 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 | |
| Perry et al. | A time based elution technique for the estimation of specific hydrocarbons in air | |
| Ruzsanyi et al. | Detection of sulfur-free odorants in natural gas using ion mobility spectrometry | |
| Whalen et al. | Detection of aromatic hydrocarbons in the atmosphere at ppt levels | |
| US4426452A (en) | Volatile metal carbonyl analysis | |
| Marchio | A Dual-Channel GC Technique for Mixtures of Permanent Gases and C1–C2 Hydrocarbons | |
| Gordon et al. | Hydrocarbon Analyzers | |
| Ettre | Application of gas chromatographic methods for air pollution studies | |
| Kim | A study of sorptive loss patterns for reduced sulfur compounds in the use of the bag sampling method | |
| RU2001110431A (en) | METHOD FOR DETECTING NATURAL GAS LEAKS FROM A MAIN GAS PIPELINE | |
| Huang et al. | Quantification of toxic hydrocarbon target compounds in engine exhaust and air by aluminum oxide porous-layer open-tubular capillary gas chromatography-mass spectrometry using isotopically labeled internal standards | |
| Gangwal et al. | Analysis of a Semi-Batch Coal Gasifier Product Gas Using an Automated Gas Chromatograph |