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开放式天然气泄漏甲烷气体检测技术研究

Research on Natural Gas Leakage Monitoring Technology Based on the Open-Path Measurement Technique of Methane

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摘要

天然气集输站场是天然气输送和储存过程中的枢纽,也是天然气泄漏检测的重点对象。传统的天然气泄漏检测技术响应慢、效率低,难以满足实际所需。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、无需维护等优点得到广泛应用。使用可调谐半导体激光吸收光谱技术实现了同时对天然气的主要成分甲烷、乙烯、乙炔三种气体实时测量的开放式检测和报警系统。实验结果表明,该系统响应时间小于2 s,其甲烷、乙烯、乙炔的测量精度分别小于100 ppm-m,40 ppm-m,50 ppm-m,为石油化工行业中天然气泄漏检测技术提供了新的技术方法。

Abstract

The natural gas gathering & transferring station plays an important role in the process of transportation and storage, therefore, it is considered to be the primary goal for gas leakage detection. The traditional gas leakage detection technology doesnt fit for the practical requirement because of its slow response speed and low efficiency. Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) has been widely used for its fast response time, high sensitivity, zero-maintenance etc. Methane, ethylene and acetylene which are the main components of natural gas have been detected simultaneous using the open-path technique based on TDLAS. The experimental results show that the response time of the system is less than 2 s with methane, ethylene and acetylene measurement accuracy less than 100 ppm-m, 40 ppm-m and 50 ppm-m, respectively. The results provide strong support and a new technique method for natural gas leakage detection in petrochemical industry.

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补充资料

中图分类号:O536

所属栏目:光电测量

基金项目:国家自然科学基金(11204320,11204319,41405034),国家科技支撑计划(2014BAC17B03),中国科学院科学仪器研制专项(YZ201315),中国石油管道公司技术开发项目(20150206)资助项目

收稿日期:2016-02-02

修改稿日期:2016-04-09

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

孙鹏帅:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学, 安徽 合肥 230022
张志荣:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
李俊:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
夏滑:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
韩荦:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学, 安徽 合肥 230022
李哲:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学, 安徽 合肥 230022
谭东杰:中国石油管道科技研究中心, 河北 廊坊 065000
马云宾:中国石油管道科技研究中心, 河北 廊坊 065000
董凤忠:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学, 安徽 合肥 230022

联系人作者:孙鹏帅(sunpengshuai521@126.com)

备注:孙鹏帅(1988-),男,博士研究生,主要从事气体检测与燃烧诊断方面的研究工作。

【1】徐亚博, 钱新明, 刘振翼. 天然气输送管道泄漏事故危害定量分析[J]. 中国安全科学学报, 2008, 18(1): 146-149.
XU Ya-bo, QIAN Xin-ming, LIU Zhen-yi. Quantitative risk analysis on the leakage of compressed natural gas pipeline[J]. China Safety Science Journal, 2008, 18(1): 146-149.

【2】刘秀, 王岭雪, 金伟其, 等. 危险气体泄漏的光学遥测技术及其进展[J]. 红外技术, 2009, 31(10): 563-572.
LIU Xiu, WANG Ling-xue, JIN Wei-qi, et al. The development of optical remote measurement for hazardous gas leakage[J]. Infrared Technology, 2009, 31(10): 563-572.

【3】刘明礼, 向启贵, 戴忠. 管输系统天然气泄漏量计算模式及泄漏检测最佳条件的确定[J]. 石油与天然气化工, 2002, 31(1): 47-51.
LIU Ming-li, XIANG Qi-gui, DAI Zhong. Studies on the leakage calculation models and optimal measurement conditions of natural gas transmission pipeline systems[J]. Chemical Engineering of Oil and Gas, 2002, 31(1): 47-51.

【4】Durry G, Li J S, Vinogradov I, et al. Near infrared diode laser spectroscopy of C2H2, H2O, CO2 andtheir isotopologues and the application to TDLAS, a tunable diode laser spectrometer for the martian PHOBOS-GRUNT space mission[J]. Applied Physics B, 2010, 99(1): 339-351.

【5】尹王保, 赵建明, 马维光, 等. 墙面靶材料用于激光遥感探测气体的反射特性实验研究[J]. 中国激光, 2003, 30(3): 259-262.
YIN Wang-bao, ZHAO Jian-ming, MA Wei-gaung, et al. Experimental research on the backscatter characteristics from surface materials of wall as target for laser remote detection of gases[J]. Chinese Journal of Lasers, 2003, 30(3): 259-262.

【6】樊宏, 高晓明, 鲍健, 等. 天然气管道泄漏可调谐二极管激光遥感探测的研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2006, 26(8): 1423-1427.
FAN Hong, GAO Xiao-ming, BAO Jian, et al. Study on remote sensing of methane leakage using a tunable diode laser[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2006, 26(8): 1423-1427.

【7】夏慧, 刘文清, 张玉钧, 等. 基于菲涅耳透镜开放光路天然气泄漏检测系统设计研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(3): 844-847.
XIA Hui, LIU Wen-qing, ZHANG Yu-jun, et al. System Design of Open-Path Natural Gas Leakage Detection Based on Fresnel Lens[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009, 29(3): 844-847.

【8】张志荣, 夏滑, 董凤忠, 等. 利用可调谐半导体激光吸收光谱法同时在线监测多组分气体浓度[J]. 光学 精密工程, 2013, 21(11): 2771-2777.
ZHANG Zhi-rong, XIA Hua, DONG Feng-zhong, et al. Simultaneous and on-line detection of multiple gas concentration with tunable diode laser absorption spectroscopy[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(11): 2771-2777.

【9】Nikiforova O Y, Kapitanov V, Ponomarev Y N. Influence of ethylene spectral lines on methane concentration measurements with a diode laser methane sensor in the 1.65 μm region[J]. Applied Physics B, 2008, 90(2): 263-268.

【10】袁松, 阚瑞峰, 何亚柏, 等. 可调谐半导体激光吸收光谱中激光器温度补偿[J]. 中国激光, 2013, 40(5): 247-252.
YUAN Song, KAN Rui-feng, HE Ya-bai, et al. Laser temperature compensation used in tunable diode-laser absorption spectroscopy[J]. Chinese J. Lasers, 2013, 40(5): 247-252.

引用该论文

SUN Peng-shuai,ZHANG Zhi-rong,LI Jun,XIA Hua,HAN Luo,LI Zhe,TAN Dong-jie,MA Yun-bin,DONG Feng-zhong. Research on Natural Gas Leakage Monitoring Technology Based on the Open-Path Measurement Technique of Methane[J]. OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY, 2016, 14(5): 62-67

孙鹏帅,张志荣,李俊,夏滑,韩荦,李哲,谭东杰,马云宾,董凤忠. 开放式天然气泄漏甲烷气体检测技术研究[J]. 光学与光电技术, 2016, 14(5): 62-67

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