深圳市泰燃智能科技有限公司 广东 深圳 518000
摘要：燃气传输是我国重工业领域发展及城市建设的基础设施之一，在城市燃气管网的分配布局及管道安全设计这两大方面尤为重要，为了能为我国民众提供更多、更便捷、更安全的燃气能源，中国政府相关部门应需要及加强对各大城市燃气管网建设的防范措施，我们需要通过更加严谨，更加立体，更加全面的角度将破坏城市燃气管网安全的风险因素逐一侦破，本文基于传感技术的优势，深入探究对城市燃气管网风险的识别。
关键词：燃气管网；城市燃气风险；泄露监测定位
引言：中国为了开发并引进西部及其他国家的天然气能源，必须要在燃气传输的管道设计上不断的做出改善，但燃气在管道中发生泄漏或爆炸的事件，还是无法完全避免，国内外的科学家先后利用各种具有现代化信息建设的传感器，对城市燃气管道进行监测，实时对发生泄漏或其他风险的管道进行定位，从根本原因上大幅度降低了城市燃气管网异变对相关技术人员的处理难度。
一、城市燃气管网建设
（一）城市燃气管网建设的发展现状
天然气能源是近代史新兴的一种存储量极为丰富大自然能源，世界性范围内的各个发达国家，对燃气的传输地下管道，一直抱有深入研究及改善的热忱，在意大利甚至建造出了穿越地中海的城市燃气输气管道。利用管道传输天然气这种带有特殊高危性质的流体，是中国最先研究并实践的一项技术。由于中国居民对天然气这种新兴能源的需求趋势逐年攀升，中国政府不仅要大力开采自身国家西部地区的天然气能源，还要大力对外引进其他国家的天然气能源，不论是缅甸、哈萨克斯坦等毗邻的国家，都被列为中国发展燃气运输道路的上的重要支撑点，所以中国在开采天然气能源的操作流程上，加强对城市燃气管网的建设，设计出更为安全的城市燃气管网布局，这不仅是贯彻落实开采燃气能源的宗旨，更是与中国经济发展的步伐保持一致。
（二）城市燃气管网建设的应用风险
众所周知，天然气是一种易燃易爆的危险能源，在突发危机的状态下，事故地点周围的城镇居民、及燃气公司、政府相关部门等的利益都会因此受到严重的侵害，天然气这个热度值极高的流体，突然在管道内部发生泄漏时，会由于管道内部的高压极速膨胀并爆炸，这种流体所释放出的略带毒性的物质，会引发各种大面积爆炸及火灾，城市燃气管网发生泄露及各项事故的概率，与各大、小、长、短不一的管道的实际服役年龄，有着密切的关系，管网经久必衰，无法再支撑内部高强度的运输作业，从而容易致使发生泄漏等高危事故，中国目前建设的大部分用于传输天然气流体的管道，已经越过了正常的天然气传输管道的服役年龄时间限制，这无疑是加大了，利用管道传输天然新能源的安全风险，所以在如何利用管道运输天然气的这项研究上，首要解决的难题就是对燃气管道泄漏的监测设计，保障能够在发生燃气泄漏时，利用各种振动传感器、光纤传感器等迅速定位，便于后期操作人员解决相关管网的纰漏[1]。
二、传感器技术的应用
前期已有多位学者，将利用现代科学高新技术来监测燃气泄漏，并及时定位的方案，大致归类为硬件监测和软件监测这两大类型，在这两大类型中，我们又可以将其细化为利用灵敏度较高的空气采样，或操作简单的人工观察，或操作周期较长的示踪剂检测法，或精度不高的漏磁通检测法，或对介质敏感的超声波检测法，或集所有优势于一体的光纤传感检测法，总结归类共有六种；在利用传感器监测燃气泄漏并及时定位的方案中，传感器又可分为光纤传感器及普通的振动传感器、温度传感器等，这些都是利用压电加速的原理制成的对外界异变较为敏感的硬件设备[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
光纤传感器起初是为了便于人类在军事及医学医疗领域，开展监测应用而设计出的一款技术，但科学家们利用光纤传感器灵敏度最高的优势，延伸并沿用在了城市燃气管网安全建设的设计之中，利用其较小的体积及轻便的设备重量，辅助完成相关部门对城市燃气管道的监测，光纤传感器的遥测距离相对于其他的5种监测方案来讲，是监测通道最广、监测距离最远，控制稳定性最佳的一种方案。
（一）分布式传感器
分布式传感器是利用振动，分布式光纤传感技术的运作原理是以光时域反射技术为核心，可以在监测的特定范围之内，以光纤物理参数的变化去分辨区域内管道的泄露点，利用光纤测量特定管道的温度，并将每个测量点的数值排布成曲线图，此外还需要利用光纤测量出一组周围地质环境常温的参数值以供对比。在测量运输燃气的地下管道发生泄漏时，该区域的管道温度指数会越来越高，利用分布式光纤传感技术去分辨泄漏点位置的误差值可以控制在25厘米左右，这样的精准度已经完全能够为相关操作人员带来极大的定位便利。
分布式光纤传感技术的运作图，详情如下图1：
分布式光纤传感器对温度的变化值异常十分敏感，所以常用于监测地下存储平台，及石油燃气输运管道，对矿业的生产及运输做出了巨大的贡献，分布式光纤传感技术利用自身实时采集管到的沉降全应变信息、运动状态、振动频率的优势，可以在第一时间里提示相关技术人员在现场做好维护燃气管道的工作。
（二）准分布传感器
准分布式光纤传感系统的运作原理是以光强调制为核心，利用棱镜及相关的传输接收装置，来检测燃气管道有无漏油的状态，准分布式光纤传感器又可以称为光纤光栅传感器，相对于分布式光纤传感系统而言，光纤光栅传感器抵抗外界环境负面干扰的能力比较强，基本不会受到光纤扭曲或谁横向应力而发生震动的影响，即使光纤的探测点分散得不够均匀，但在光纤光栅传感器上均可以得到调解，比分布式光纤传感系统运算出来的数据信息更为精准。
光纤光栅传感器可以将燃气管道内的温度变化、及压力变化的幅度规律，通过波长调制的模式，转化为主机仪器设备可以进行逻辑运算的数据；准分布式传感器所监测的管道长度及覆盖面积也十分广泛，光探的信号传输距离和性能非常强，如果相关技术人员需要在同时监测到更多的数据，也可以构建特定区域的光纤光栅串，从而进行全面监测和分析。
准分布式光纤传感器在拼接的过程中，为了能够降低外界的噪声干扰，必须要将压电加速度光纤传感的元件，用卡环将仪器设备与钢制外壳拼接起来，为了能够达到更好的耦合效果及降噪隔音效果，可以用硅油这种介质加以隔绝[3]。
传感器的安装结构详情见图2：
在准分布式光纤传感器的运用当中，相关的技术人员是分辨负压波的律动，识别管道中压力的奇异点，从而判决该特定区域的燃气运输管道是否泄漏，但是准分布式光纤传感器的缺陷是极易受到管道地面以外的地理环境干扰，由于自身灵敏度过高，反而经常发生误报管道泄漏的现象，所以科技人员正在不断地对准分布式光纤传感器的灵敏度加以改善，加强对被采集管道异变图像特征的研究，用以在保障准分布式光纤传感器时效性的同时，还可以降低误报率。
三、总结
由于中国在开采、运输燃气领域的工作已经开展了数十年，前期所建设的油气管线已无法在支撑当下如此高强度的运输作业，为了能够保障燃气的管道安全，为了大幅度的降低燃气泄漏而导致的爆炸事故，运用各种监测传感器加以管理，是必不可少的一项高新科技技术，光纤分布式传感器是所有监测管道健康中，应用范围最广、应用效果最强的一种方案，相关企业也必须重视起对光纤分布式传感技术的研究与探索，为我国的西气东输等大型运输燃气的工程贡献实力基础。
参考文献：
[1]张志宏，王丽娟，李可夫等，我国油气存储运技术发展趋势分析[J]，《石油科技论坛》，2012,31，（1）:1-6
[2]姜帅，吴雪，刘书明，我国部分城市供水管网漏损现状分析[J],《北京水务》，2012,(3):14-16
[3]韩颖，中石化东黄输油管道泄漏爆炸事故追踪[J],《劳动保护》2014,1:017
论文作者:王自力
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：燃气论文; 光纤论文; 传感器论文; 管道论文; 管网论文; 分布式论文; 城市论文; 《城镇建设》2019年第11期论文;