В промышленной и городской инфраструктуре газопроводные системы важны для транспортировки и хранения энергии. Однако эти трубопроводы неизбежно будут испытывать старение, коррозию, механические повреждения и другие проблемы при длительном использовании, что приведет к утечке газа. Утечка газа не только приведет к растрате ресурсов и экономическим потерям, но и может вызвать серьезные аварии, такие как пожары и взрывы, что представляет серьезную угрозу безопасности людей и защите окружающей среды. Традиционные методы обнаружения утечек газа часто имеют такие проблемы, как медленное реагирование, низкая точность и сложность охвата большой площади. Поэтому особенно необходима более эффективная и чувствительная технология обнаружения. В этом контексте лазерная система обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, стала инновационным решением для мониторинга утечек газа в трубопроводе.

В этой статье будут подробно рассмотрены основные принципы, технические преимущества, сценарии применения, реальные случаи и будущие тенденции развития лазерной системы обнаружения газа, устанавливаемой на транспортном средстве, чтобы помочь читателям лучше понять, какую ключевую роль эта технология играет в мониторинге утечек газа из трубопроводов.

Основные принципы работы лазерной системы обнаружения газа, устанавливаемой на транспортном средстве

Система обнаружения газа с лазерным датчиком, устанавливаемая на транспортном средстве, в основном основана на лазерной абсорбционной спектроскопии (LAS), которая определяет тип и концентрацию газа путем анализа характеристик поглощения молекул газа лазерами определенной длины волны. Этот метод обладает характеристиками бесконтактности, высокой чувствительности и онлайн-мониторинга в реальном времени и особенно подходит для быстрого обнаружения и реагирования на утечки газа.

Система обнаружения утечек метана с лазерным датчиком на транспортном средстве (система на крыше) — это устройство обнаружения газа, используемое для обнаружения городских магистральных газопроводов. Устройство излучает два лазера, зеленый индикаторный лазер указывает на область обнаружения, а невидимый инфракрасный лазер может измерять концентрацию на единицу (ppm·m) метана, присутствующего на большом расстоянии.

1. Как работает лазерная абсорбционная спектроскопия

Лазерная абсорбционная спектроскопия основана на уникальных характеристиках поглощения молекул газа для лазеров определенных длин волн. Когда лазерный свет проходит через определенный газ, свет определенной длины волны будет поглощаться газом, а интенсивность поглощения пропорциональна концентрации газа. Измеряя изменение интенсивности прошедшего света, можно рассчитать концентрацию газа. Для систем, устанавливаемых на транспортном средстве, лазеры и детекторы устанавливаются на транспортном средстве для сканирования распределения газа в окружающей среде в режиме реального времени. После обнаружения аномальной концентрации определенного газа можно сделать вывод о наличии и местонахождении утечки.

2. Как работает автомобильная система

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, обычно состоит из лазера, спектрального детектора, процессора данных, системы позиционирования и бортового блока управления. По мере того, как транспортное средство движется по маршруту трубопровода, система непрерывно испускает лазеры и контролирует концентрацию газа в окружающем воздухе. При обнаружении аномального изменения концентрации газа система автоматически регистрирует местоположение и данные, генерирует предупреждение об утечке и уведомляет обслуживающий персонал для дальнейшего расследования и ремонта.

Согласно вышеизложенному физическому принципу, луч определенной длины волны может быть использован для проникновения в основную массу метанового газа, а концентрация метана в проходящей воздушной массе может быть рассчитана путем измерения его поглощения (уникальная селективность).

В тесте после того, как излучаемый луч проходит через просочившуюся массу метана-воздуха, только устройство может завершить измерение и вывести значение единичной концентрации, если луч отражается отражающей поверхностью и возвращается Из-за просочившейся массы метана-воздуха он постоянно меняется и неравномерно распределяется как в пространстве, так и во времени. Расстояние от устройства до отражателя неопределенно, поэтому толщина массы метанового газа также неопределенна. Для отображения значений концентрации в этом случае в промышленности обычно используется понятие единичной концентрации (ppm), которая выражается как концентрация метана (ppm) x стандартная толщина (1 м).

Технические преимущества лазерной системы обнаружения газов на транспортном средстве

По сравнению с традиционными методами обнаружения утечек газа, такими как ручные детекторы, стационарные станции обнаружения, газоанализаторы и т. д., лазерная система обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, демонстрирует очевидные технические преимущества во многих аспектах:

1. Высокая чувствительность и точность

Технология лазерной абсорбционной спектроскопии позволяет достичь чувствительности в одну часть на миллион (ppm) или даже ниже, что позволяет быстро и точно обнаруживать следовые утечки газа, что имеет решающее значение для раннего обнаружения утечек и предотвращения дальнейшего распространения.

2. Реакция в режиме реального времени и быстрая

Система, установленная на транспортном средстве, может контролировать транспортное средство в режиме реального времени во время его движения со скоростью отклика в миллисекунды. Традиционные методы обнаружения обычно требуют периода для получения результатов, в то время как лазерная система обнаружения газа, установленная на транспортном средстве, может предоставить точные данные обнаружения в течение нескольких секунд.

3. Широкий охват территории и высокая эффективность

Система, установленная на транспортном средстве, охватывает зону мониторинга по маршруту движения транспортного средства и подходит для больших расстояний, сложной местности и труднодоступных участков трубопроводов. По сравнению со стационарными станциями обнаружения система, установленная на транспортном средстве, обладает большей гибкостью и более широким охватом, а также может эффективно обнаруживать утечки газа в сетях трубопроводов большой площади.

3. Бесконтактное обнаружение и безопасность

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, не требует прямого контакта с газом во время процесса обнаружения, что исключает риск утечки газа и прямой опасности для персонала, проводящего обнаружение. Кроме того, система не полагается на физический сбор образцов, что также исключает загрязнение образцов и ошибки.

4. Разведка и анализ данных

Современные лазерные системы обнаружения газа, устанавливаемые на транспортные средства, оснащены передовыми алгоритмами обработки данных и технологией искусственного интеллекта, которые могут автоматически определять закономерности утечек, анализировать тенденции данных и генерировать отчеты в реальном времени. Они также могут загружать данные в облако для удаленного мониторинга и поддержки принятия решений.

Сценарии применения лазерной системы обнаружения газов на транспортном средстве

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, имеет значительные технические преимущества в мониторинге утечек газа из трубопроводов, поэтому сценарии ее применения очень широки и охватывают множество областей. Ниже приводится подробное описание применения системы в различных сценариях:

1. Обнаружение утечек природного газа и нефти в трубопроводах

Фон приложения

Газопроводы и нефтепроводы являются важными инфраструктурами для транспортировки энергии, обычно охватывающими обширные географические районы, включая дикую природу, леса, сельскохозяйственные угодья и городские районы. Поскольку эти трубопроводы подвергаются воздействию природной среды в течение длительного времени, они подвержены коррозии, геологической активности, внешним конструкциям и другим факторам, которые могут вызвать утечки. Утечки природного газа особенно опасны, поскольку природный газ является горючим и взрывоопасным газом, и его утечка может привести к серьезным авариям, таким как пожары и взрывы.

Области применения

Лазерная система обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, может быть установлена ​​на инспекционных транспортных средствах, которые движутся по маршруту трубопровода, при этом система непрерывно сканирует концентрацию газа в окружающем воздухе. Когда система обнаруживает аномальные изменения в концентрации газа (например, метана и т. д.), она немедленно генерирует тревожное сообщение и записывает конкретное географическое местоположение и временную метку. Таким образом, инспекционная группа может быстро отреагировать, найти источник утечки и выполнить ремонт.

Преимущества применения

• Эффективно покрывает большие расстояния: Транспортные средства могут охватить сотни километров трубопровода за более короткий период времени, что быстрее и более комплексно, чем ручные проверки или стационарные станции мониторинга.
• Сокращение затрат труда и времени: Автоматизированный метод проверки снижает зависимость от большого количества ручного труда, снижает затраты на рабочую силу и позволяет быстро обнаруживать проблемы.
• Улучшенная безопасность: Снижает риск воздействия вредных газов и опасных сред на инспекторов, выполняющих ручной контроль.

2. Мониторинг городского газопровода

Фон приложения

Газопроводные сети в городах обычно зарыты под землю, и их безопасная эксплуатация напрямую связана с безопасностью жизни и имущества городских жителей. Особенно в старых городских районах газопроводы подвержены старению, коррозии, механическим повреждениям и другим проблемам, а вероятность утечки высока. Кроме того, густонаселенные и застроенные здания в городских условиях означают, что как только происходит утечка газа, она может быстро распространиться и привести к крупной аварии, связанной с безопасностью.

Области применения

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, может быть установлена ​​на транспортных средствах газовых компаний или муниципальных управлений и отслеживать изменения концентрации газа вокруг газопроводов в режиме реального времени путем патрулирования городских дорог. При обнаружении утечки газа (например, метана, этана и т. д.) система немедленно подаст сигнал тревоги и определит конкретное местоположение точки утечки, чтобы группа технического обслуживания могла быстро принять меры.

Преимущества применения

• Гибкость и мобильность: Систему можно гибко устанавливать на различных типах патрульных автомобилей, чтобы адаптировать ее к сложным дорожным условиям и условиям движения в городе.
• Реакция в реальном времени и точное позиционирование： Возможность мониторинга в режиме реального времени позволяет системе быстро обнаруживать утечки, сокращать продолжительность утечек и снижать риск аварий.
• Снижение затрат на обслуживание： Регулярные проверки с помощью установленной на транспортном средстве системы могут значительно сократить расходы на техническое обслуживание городских газопроводов и повысить общую эффективность эксплуатации.

3. Проверка безопасности промышленных парков и химических заводов

Фон приложения

Промышленные парки и химические заводы обычно имеют большое количество трубопроводов с горючими, взрывоопасными и токсичными газами, и безопасная эксплуатация этих трубопроводов имеет решающее значение для предотвращения аварий. Производственный процесс химических заводов часто сопровождается высокой температурой и высоким давлением, что увеличивает риск утечки из трубопровода. Кроме того, территория завода сложная, а оборудование разнообразное, поэтому традиционные методы стационарного мониторинга часто трудно полностью охватить.

Области применения

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, может использоваться для плановых проверок безопасности и реагирования на чрезвычайные ситуации в промышленных парках и химических заводах. Система устанавливается на патрульных автомобилях на территории завода и регулярно проезжает по основным проходам завода, чтобы контролировать концентрацию опасных газов, таких как летучие органические соединения (ЛОС), аммиак и сероводород в воздухе в режиме реального времени. При обнаружении аномальных концентраций система автоматически подает сигнал тревоги и формирует подробный отчет об обнаружении, чтобы помочь руководителям предприятий быстро принимать решения.

Преимущества применения

• Возможность обнаружения нескольких газов： Система может обнаруживать несколько газов одновременно, адаптироваться к сложным и разнообразным типам газов на химических заводах и обеспечивать комплексный мониторинг безопасности.
• Быстрое реагирование на чрезвычайные ситуации: В чрезвычайных ситуациях (например, пожар, взрыв оборудования и т. д.) бортовая система может быть быстро задействована и отреагирована, что эффективно сокращает масштабы аварии.
• Повышение уровня безопасности производства: Постоянный мониторинг газа помогает компаниям усилить управление безопасностью и предотвратить несчастные случаи.

4. Мониторинг утечек при строительстве и обслуживании трубопроводов

Фон приложения

Во время строительства и обслуживания трубопроводов неправильная эксплуатация или внешние повреждения (например, раскопки и бурение) часто приводят к рискам утечки газа. Особенно при строительстве или обслуживании подземных трубопроводов сложно визуально оценить ситуацию с утечкой, а традиционные методы обнаружения часто не являются своевременными и достаточно точными.

Области применения

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, может использоваться для мониторинга в режиме реального времени мест строительства и обслуживания трубопроводов. Система устанавливается на строительном транспортном средстве и может определять качество воздуха в любой момент процесса строительства. При обнаружении аномального изменения концентрации газа система немедленно подаст звуковой сигнал, чтобы напомнить строительной бригаде о необходимости прекратить работу и провести проверки вовремя, чтобы предотвратить несчастные случаи.

Преимущества применения

• Возможности динамического мониторинга: В процессе строительства и обслуживания система может осуществлять непрерывный динамический мониторинг и вовремя обнаруживать потенциальные точки утечки.
• Обеспечение безопасности строительства: Мониторинг в режиме реального времени помогает строительным бригадам предотвращать несчастные случаи и повышать безопасность в процессе строительства.
• Повысить эффективность: При обнаружении утечки система может предоставить данные о ее месте и типе газа, помогая команде быстро отреагировать и принять решения.

5. Мониторинг парниковых газов в сельском хозяйстве и животноводстве

Фон приложения

Производственный процесс сельского хозяйства и животноводства высвобождает большое количество парниковых газов (таких как метан, углекислый газ и закись азота), которые оказывают существенное влияние на глобальное изменение климата. Поэтому мониторинг и управление выбросами этих парниковых газов имеют решающее значение для защиты окружающей среды и устойчивого сельского хозяйства.

Области применения

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, может использоваться в патрульных автомобилях в сельскохозяйственных и животноводческих районах для мониторинга концентрации и распределения парниковых газов. Система может контролировать зоны кормления скота, сельскохозяйственные угодья и компостные зоны в режиме реального времени, определять источники парниковых газов с высокой концентрацией и помогать управляющим фермами оптимизировать меры управления.

Преимущества применения

• Улучшение защиты окружающей среды: Точный мониторинг выбросов парниковых газов может помочь сельскому хозяйству и животноводству разработать более экологически чистые методы производства.
• Помощь в достижении целей по сокращению выбросов: Предоставлять правительствам и учреждениям точные данные для поддержки целей по сокращению выбросов парниковых газов на региональном или национальном уровне.
• Мониторинг и обратная связь в режиме реального времени: Система может предоставлять данные мониторинга в режиме реального времени, позволяя фермерам немедленно корректировать производственную деятельность и сокращать выбросы парниковых газов.

Практические примеры применения лазерной системы обнаружения газов на транспортном средстве

Ниже приведены некоторые практические примеры применения лазерных систем обнаружения газа, устанавливаемых на транспортных средствах, для контроля утечек газа из трубопроводов:

1. Инспекция трубопроводов природного газа в Северной Америке

В Северной Америке находится крупнейшая в мире сеть трубопроводов природного газа, и регулярные проверки этих трубопроводов имеют важное значение для обеспечения безопасности транспортировки энергии. В последние годы некоторые энергетические компании внедрили лазерные системы обнаружения газа, устанавливаемые на транспортных средствах. Установив лазерное оборудование обнаружения газа на инспекционных автомобилях, они могут эффективно и непрерывно контролировать сотни километров трубопроводов. Согласно статистике, применение этой системы увеличило охват обнаружения утечек природного газа более чем на 30%, при этом снизив стоимость обнаружения почти на 40%.

2. Мониторинг безопасности городских газопроводов в Европе

В некоторых старых европейских городах газопроводные системы подвержены утечкам, что представляет угрозу безопасности жителей. Чтобы решить эту проблему, некоторые города начали использовать лазерные системы обнаружения газа, устанавливаемые на транспортных средствах, для ежедневного патрулирования и мониторинга. Система может не только точно определять крошечные утечки, но и генерировать отчеты по картам в режиме реального времени, предоставляя газовым компаниям эффективную поддержку по обслуживанию и управлению.

3. Проверка безопасности крупнейших химических парков Азии

Крупный химический парк в Азии внедрил лазерную систему обнаружения газа, установленную на транспортном средстве, в качестве важной части мониторинга безопасности производства. Система ежедневно проверяет газопроводы в парке и может оперативно обнаруживать и оповещать о потенциальных утечках газа, помогая компании избегать многих возможных аварий.

Заключение

Система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, становится революционной технологией в области мониторинга утечек газа в трубопроводах благодаря своим преимуществам высокой чувствительности, бесконтактного обнаружения в режиме реального времени. Она не только повышает эффективность и безопасность обнаружения утечек газа, но и обеспечивает важную техническую поддержку для безопасности городов, транспортировки энергии и промышленного производства. С непрерывным развитием технологий и постепенным продвижением их применения ожидается, что система лазерного обнаружения газа, устанавливаемая на транспортном средстве, будет играть более важную роль в будущем и обеспечивать надежную защиту безопасности людей и окружающей среды.