基于激光气体检测组成的可燃气体泄漏监测安全预警系统在石油处理装置中实现案例

朱和平

摘 要： 本文以基于激光气体检测组成的可燃气体泄漏监测安全预警系统为例，介绍了该系统在石油处理装置中实现及应用，并利用该系统辅助装置安全生产、装置检修、现场高危作业施工作业等各个环节，使该系统成为装置安全生产重要一种技术支撑。

关键词：激光气体检测；风险削减；安全预警

1 激光可燃气体泄漏检测仪工作原理及优点

激光式可燃气体泄漏检测仪，利用目标气体分子对特定波长的激光光强吸收的特点，可测量出待测气体中目标气体的浓度，根据需要可监测甲烷泄漏、硫化氢、氯化氢和油气挥发等。 这种检测仪特点是，安全性高，可远距离安全探测，具有极高灵敏度，能够检测微小泄漏，准确度高，不受其它气体干扰，是一种用途广泛的可燃气体泄漏检测仪。检测泄漏由检测点处泄漏升级为检测一条线处泄漏，若辅助移动云台，则具备具备在主动扫描探测预警功能，检测范围将有一条线扩大为一个面或者甚至是可以检测一定距离的三维体内装置的泄漏，极大扩充了气体泄漏检测范围。采用激光光谱技术生产的云台式激光气体泄漏仪能设定旋转、俯仰角度，按照预设模式进行重复扫描主动24小时监测报警，并且相对与传统燃气报警器灵敏度更高、使用寿命更长、响应时间更短。

2 云台式激光气体检测组成的可燃气体泄漏监测安全预警系统

2.1 云台式激光可燃气体泄漏监测安全预警系统硬件拓扑组成

激光可燃气体泄漏监测安全预警系统拓扑结构见图1，现场检测到的可燃气体泄漏数据送集中监控上位机统一处理，该系统结构可大可小，若现场检测范围不大，甚至可以由一台云台式激光气体检测仪加上位机组成泄漏检测系统。云台式激光气体检测仪安装高度根据现场工艺管线、工艺装置、容器具体尺寸大小具体确定，通常在4m左右。检测范围与点式可燃气体检测仪不同，激光可燃气体泄漏检测仪，由于云台可以转动，检测范围可以达到100m范围以内的空间泄漏检测。

图1  激光可燃气体泄漏监测安全预警系统拓扑结构

云台式激光可燃气体泄漏监测安全预警系统，可设置预置位、转动速度、俯仰角度、并实现分级监控，按照预设模式进行大面积、重复扫描监测。现场云台通过预置点设置，重点监测装置区域阀门、排污甩头等易发生泄漏得区域。该系统适用于天然气及页岩气集输管道、场站工艺区、调压间等燃气泄漏监测。

2.2 云台式激光可燃气体泄漏监测安全预警系统软件组成及功能

软件监控管理系统是基于工控软件开发的应用，可实现多终端统一接入管理，可实现多级监控管理，支持系统的定制开发。

上位机监控实现对气体泄漏检测告警设置、历史曲线设置、云台各种控制、视频监控及回看设置控制、泄漏检测系统启停控制、查询统计、权限控制、数据截屏等功能。在监控端，实现功能：

终端布置图：云台设备拜访位置及监测区域，随云台转动角度实时更新。

告警列表：报警时间属性显示，进行确认或消音操作，报警时间实时更新。

探测信息：摄像机实时反馈目前监测区域的现场实时影像。

探测区域属性：包括现场可燃气体实时的浓度值，光强，水平及垂直角度。

控制：设备的巡航模式及手动调整设备的角度，雨刷和指示激光的开启和关闭，事件的录像及抓图。

状态区：云台、摄像头及探测器的运行状态，故障时灯像是为红色。

曲线图：现场报警浓度实时曲线图，实时更新。

视频窗口：摄像机实时反馈目前监测区域的现场实时影像。

视频回放：回放的开始及结束时间。

设置区：三级报警值设置，输入报警值 后关闭界面即可。

实时浓度曲线：Y轴浓度值，X轴为时间，实时更新。

历史浓度曲线：浓度曲线的历史数据，可通过开始的时间，时间间隔，时间长度查询。

历史数据查询：采样点的数据查询，可通过开始的时间，时间间隔，时间长度查询。可导出PDF文件进行打印。

告警数据查询：报警数据的记录查询，可根据开始时间和结束时间来查询。

起始时间：查询的开始时间，即坐标轴零点。

时间间隔：X轴每个值之间的间隔，单位可选秒、分、时、日。

时间长度：X轴的总长度，单位可选秒、分、时、日。

用户管理：可通过此界面进行账户管理、修改密码、用户切换及用户注销功能。

2.3 系统测试效果

系统建成后，用气袋及仪表现场排液方法在白天和夜晚不同距离分别进行测试，效果见表1。

表1  云台式激光气体检测仪现场测试效果

在生产装置区可燃气体泄漏浓度较低或者微泄漏时，现场安装催化燃烧式检测仪检测不到泄漏，但现场安装的激光式检测仪也可以检测到泄漏，证明激光泄漏检测仪能够提前发现隐患提高了生产安全。目前由于现场安装传统的可燃气体泄漏检测仪较多，下一步拟定在多点不同位置混合安装测试点型激光式可燃气体泄漏检测，进一步验证检测效果以便增加现场生产安全。

参考文献

[1] 丁宏军,GB15322.1-2019可燃气体探测器第1部分：工业及商业用途点型可燃气体探测器。

作者简介   朱和平，男，1970年生，安徽枞阳人，高级工程师，主要从事仪表自控系统、信息化工作。