可远距离检测可燃气体的TDLAS检测仪在西气东输的应用

葛淩志，陈佳伟

（中国石油西气东输管道公司，湖北武汉 430073）

可远距离检测可燃气体的TDLAS检测仪在西气东输的应用

葛淩志，陈佳伟

（中国石油西气东输管道公司，湖北武汉 430073）

可调谐二极管激光吸收光谱（简称 TDLAS）可燃气体检测仪检测精度高，可快速精确地探测几十米距离内的可燃气体泄漏，可用于架空管道、埋地管道以及天然气站场等的天然气泄漏检测。对比天然气分输站场使用的传统的可燃气体检测仪，能更好地满足西气东输管道公司“集中巡检”、“集中监视”、“区域化无人值守”等生产模式下可燃气体泄漏监测。

TDLAS；可燃气体；检测 ；远距离 ；西气东输

1 TDLAS可燃气体检测仪概述

TDLAS 可燃气体检测仪，是基于可调谐二极管激光吸收 光 谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy， 简 称TDLAS）原理进行可燃气体泄漏检测的仪器。TDLAS 技术主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和激光输出波长随注入电流改变的特性来实现对气体分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量。当一束光穿过气体，其强度会因气体分子的吸收而衰减。通过分析激光被气体的选择性吸收来获得气体浓度。

TDLAS可燃气体检测仪通过控制电路直接改变半导体激光器的注入电流实现激光频率调制，使之发出特定频率的激光，激光穿过气体，经反射面反射回激光探测器，若激光穿过的气体区域中存在可燃气体，激光将被该气体分子吸收，气体浓度越高，吸收量越大，激光探测器将接收到的激光强度反馈至处理器分析其变化，从而得到可燃气体浓度。

TDLAS可燃气体检测仪可以用于架空管道、埋地管道以及天然气站场等的天然气泄漏检测。TDLAS可燃气体测仪可快速精确的探测几十米距离内的气体泄漏。工作人员可以在安全区域内有效地检测难以到达甚至不能到达的区域。埋地管道因管道处于地面下，泄漏点在地下且泄漏的天然气浓度过低而不易检测到泄漏点，TDLAS 远距离可燃气体检测仪具有较高的检测精度，检测气体质量分数可达 10-6以下，可以准确检测出地下管线的泄漏情况。TDLAS可燃气体检测仪可以配合360°旋转云台使用，利用周围的墙面、地面等常见反射物作为反射面进行测量，可实现较大范围的精准检测。

TDLAS可燃气体检测仪产品技术已比较成熟，国内外已有大量的应用。在国内石化行业也有不少的应用案例，在中石油昆仑燃气有限公司、山西地方燃气公司、成都燃气公司等都使用了 TDLAS远距离可燃气体检测仪。

2 TDLAS可燃气体检测仪在西气东输的应用分析

西气东输目前使用的有便携式和固定点式可燃气体检测仪，根据检测原理不同有催化燃烧式和红外吸收式。便携式可燃气体检测仪检测原理为催化燃烧式，主要用于员工巡检时的检测。固定点式可燃气体检测仪根据检测原理不同又分为催化燃烧式和红外吸收式，主要用于室内环境可燃气体危险区域的连续监测。站场露天环境下的可燃气体检测主要靠站场员工日常巡检时携带便携式可燃气体检测仪检测，存在着检测点不能全面覆盖，泄漏检测不及时等问题。催化燃烧式气体检测仪通常是通过在铂电阻的表面制备耐高温的催化剂层，可燃气体在其表面催化燃烧，温度升高，电阻值发生变化以此来测量可燃气体浓度的。传感器表面的催化剂会随着检测气体的频率和浓度的增加而减少，传感器使用寿命随之减少。而且化学反应对受环境因素影响较大，经常会因多种原因引起零点漂移，探头校正周期极短，频繁的校正也使得传感器的使用成本大大增加。红外吸收式气体检测仪的分辨率较低，重叠的气体吸收光谱带会严重干扰检测结果，环境中存在的水蒸气的吸收光谱造成的干扰较大。另外红外传感器还需要一个检测通道做参考以便监测光源的光强度，光强会由于光发生器的器件老化而不断改变。不同的老化程度都会引起“零漂”，因此，红外传感器也需要频繁的校准。TDLAS 可燃气体检测仪的激光式传感器则是一种无需与气体直接接触的光学探测器，而且常压条件下激光式传感器不受压力和湿度变化的影响，因此不会发生传感器老化现象。因而激光传感器无需标定，具有长期稳定性。TDLAS光谱中的激光分辨率大致上比红外传感器通过干涉滤光片过滤热辐射光源气体光谱的分辨率强一千倍。

3 结束语

随着西气东输管道公司“集中巡检”、“集中监视”、“区域化无人值守”等生产模式的推进，站场露天开放环境下的天然气管道的连续的可燃气体监测的必要性日益突出。西气东输目前使用的可燃气体检测仪都是用于近距离检测的，需要把探头置于燃气可能泄漏的环境中，探头与可燃气需要直接接触，且可燃气体需要达到一定的浓度才能检测出。因此，不适用于工艺站场的露天环境下的天然气管道泄漏监测。TDLAS可燃气体检测仪，具有检测精度高、响应速度快、可远距离检测等优点，可以对传统可燃气体检测仪无法检测到的管网设施的可燃气体泄漏进行方便、快捷、准确的检测。TDLAS 可燃气体检测仪配合360°旋转云台使用，利用周围的墙面、地面等常见反射物作为反射面进行测量，可实现大范围的精准检测。TDLAS 可燃气体检测仪不仅可以替代现有的易老化零漂的可燃气体检测仪，还能充分满足西气东输工艺站场露天环境下的可燃气体监测要求，在西气东输有较大的应用潜力。

[1] 蒋兴富，文红军，唐华，等.移动激光甲烷遥测仪在天然气泄漏检测中的应用[J].石油工程建设，2016.

Application of a TDLAS Detector for Detecting Flammable Gas from Long Distance in West-East Gas Pipeline

Ge Ling-zhi，Chen Jia-wei

Based on the tunable diode laser absorption spectrometry（TDLAS）combustible gas detector，the detection accuracy is high，which can detect the combustible gas leakage within several tens of meters distance and can be used for overhead pipeline，buried pipeline and natural gas station Natural gas leak detection，compared to the natural gas transmission station using the traditional combustible gas detector，to better meet the West-East Pipeline Company “centralized inspection”，”centralized surveillance”，”regional unattended” and other production Mode of combustible gas leak monitoring.

TDLAS；combustible gas；detection；long distance；West-East Gas transport

X924

B

1003-6490（2017）06-0164-01

2017-05-06

葛淩志（1990—），女，河南信阳人，助理工程师，主要从事天然气长输管道自动化专业方面的研究工作。