基于TDLAS的火灾气体探测系统研制

将TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术应用于极早期火灾气体产物的检测.对于火灾早期特征气体CO和CO2气体探测,选择中心波长为1582nm和1607nm的近红外吸收谱线,设计了一个基于TDLAS的火灾气体探测系统.对于CO和CO2气体,最低检测灵敏度分别达到2.3×10-6和22×10-6体积比浓度.该系统信号响应线性度高,长期运行稳定.     

移动式甲烷检测及远程处置系统设计

设计了一个甲烷气体巡检及远程处置系统。采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）对甲烷气体浓度进行移动探测,通过全球定位模块获取地理坐标等信息,通过无线网络传输数据。对数据进行远程计算、处理、分发,视不同情况发送报警信号。应用于城镇区域甲烷泄漏、积聚状况的巡检、预警及应急指挥。便于及时发现事故隐患,科学应急处置。     

穿越水体天然气管道的泄漏气和沼气的辨别技术

为精确分析天然气管道穿越水体或淤泥表面冒出气泡中气体全部组分及摩尔含量,排除天然气管道泄漏的可能性,对采集气体样品进行气相色谱检测与甲烷碳同位素相对含量检测.结果表明:通过对比穿越水体管道内天然气组分发现,2类气体样品存在很大特征性差异,排除天然气管道泄漏可能性.研究结果可为类似事件处置提供理论依据.     

城市管道天然气在土壤中泄漏扩散实验研究

天然气在土壤中扩散行为的实验研究对埋地管道泄漏点的科学定位及泄漏事故的预防具有重要意义.采用全尺度气体泄漏实验系统,模拟真实埋地管道泄漏场景,对泄漏后的天然气在土壤中的扩散对流过程进行实验研究.基于自行研制的气体检测与数据采集系统和GasClam地下气体在线监测仪,分析天然气在土壤中的对流扩散规律.结果表明:埋地管道泄漏后天然气在土壤中的对流扩散过程可以分为4个阶段:孕育阶段、陡然增长阶段、缓慢增长阶段和稳定阶段,其浓度随泄漏时间的变化过程符合S型曲线特征.天然气扩散至检测点所需时间与距泄漏口距离呈现近似的幂指数关系.当检测点位于泄漏口附近区域时,泄漏压力起主导作用.当检测点位于远离泄漏口区域时,泄漏量起主导作用.     

管道泄漏次声波信号特征及衰减规律的数值模拟研究

为了更加精确地对输送管道泄漏进行检测,采用COMSOL软件对管道次声波检测泄漏信号的频谱、声压级及衰减规律进行数值计算研究。结果表明：管道泄漏信号的声压级峰值频率出现2个范围,即0.01～2Hz和10～12Hz;随着管道压力和泄漏孔径增大,泄漏点所产生的次声波信号幅度呈增大趋势,泄漏产生的声压级与平面波总功耗也同样增加。研究成果可为城市埋地输送管道泄漏的次声波检测定位方法提供理论依据。     

Matlab小波变换在燃气管道泄漏检测中的试验研究

应用Matlab小波变换对燃气管道泄漏信号进行消噪处理,得到了更为精确的泄漏定位结果。首先阐述了小波变换的原理和步骤,通过实验室模拟油气管道进行燃气管道泄漏模拟试验,运用matlab小波工具箱,对不同小波基以及不同阈值处理后的几种偏差进行比较后选取db8小波基对气体管道进行7尺度分析,结合时延估计的检测定位原理得出泄漏位置坐标。结果证明小波消噪确实提高了管道泄漏的定位精度。     

基于小波包能量谱和希尔伯特变换的管道泄漏检测技术

为了及时检测输油管道泄漏缺陷以减少输油泄漏事故的发生，首先，提出了一种基于小波包（WPT）能量谱和希尔伯特变换（Hilbert）的输油管道泄漏检测技术，改变阀门开度模拟不同泄漏程度的管道泄漏；其次，选取小波包阈值对采集的信号去噪，获得实际有效信号，并用WPT能量谱变换将有效信号分解为频段能量谱，过滤掉不含泄漏信息的频段，保留有效频段；最后，利用Hilbert进行有效频段的谱分析，提取泄漏源信息，实现对管道泄漏工况的诊断分类。结果表明：输油管道泄漏检测平均误差在3%以内，诊断准确率达到95%，与直接Hilbert变换方法以及单纯WPT能量谱分析法相比，定位精度明显提高。     

城市燃气埋地管道泄漏现场精确定位技术

查找城市燃气埋地管道泄漏点是保障燃气管道安全运行的重要途径,目前埋地钢质管道泄漏检测技术主要包括基于硬件检测技术和软件检测技术,对它们的优缺点进行了比较,由于新技术的局限性导致并不适用于城市燃气钢质管道和聚乙烯管道泄漏检测定位。将人工巡检法与埋地钢质燃气管道定位技术相结合进行燃气泄漏点检测定位,经现场实践证明对于准确定位钢管燃气泄漏点具有很好的效果;将人工巡检法与气相色谱分析技术相结合探查聚乙烯燃气管道泄漏点,探测效率高,定位准确。     

基于人工神经网络管道泄漏检测系统研究

管道泄漏检测方法及其技术是管道安全管理和维护的重要内容。为了提高监测效率和测定的灵敏度，及时预测和发现泄漏事故，降低检测方法和技术的泄漏误报警率，近年来，北京市劳动保护科学研究所根据国内外管道泄漏检测的各种硬件和软件方法及技术的现状和发展趋势，采用实时测定瞬间流量(8次/s)和质量趋势分析方法，研究建立了基于人工神经网络的气体管道泄漏检测系统软件，简化了神经网络的学习和训练过程，提高了系统检测的灵敏度和准确度，在应用于模拟管道泄漏试验装置系统中获得了如下研     

新型多气体探测仪问世

气体探测仪是有毒有害作业场所需要使用的检测设备。在首届全国安全生产及技术装备展览会上,一种多气体探测仪受到了参观者的青睐。这一气体探测仪,不仅要用来探测密闭空间内有毒有害气体的浓度,还由于其对易燃气体的高度敏感,可用来进行管道气体泄漏探测。     

气相管道小孔泄漏压力响应试验与仿真研究

管道压力是进行泄漏速率计算和泄漏后果模拟的重要参数,采取试验与数值模拟相结合的方法对小孔泄漏压力响应进行研究。以中国石油大学(华东)泄漏及气体扩散测试试验系统为平台,建立了试验系统的Flowmaster模型,并通过试验数据对模型进行验证。结果表明,试验系统可以用来研究小孔泄漏管道内的压力响应情况并准确计量泄漏速率,可以基于Flowmaster模型预测复杂工况下小孔泄漏管道内的压力响应情况,并且能够较为精确地计算泄漏稳定后管道内的平均压力。     

管道压力对激光检测天然气管道泄漏影响分析

在天然气管道泄漏检测中,激光检测是常用的技术手段,然而激光检测受天然气扩散过程的影响,会存在一定的偏差。基于对天然气管道泄漏过程的分析,建立了架空天然气高压管道泄漏扩散模型,在5p0、10p0、15p0三种管道压力情况下,进行了天然气管道泄漏过程的数值分析,并探讨压力对激光检测结果的影响。研究结果表明:在三种不同的高压管道内,天然气扩散受压力影响较小,且激光检测结果受其影响微弱,几乎无影响。     

气体检测用激光器波长锁定系统设计

光纤气体检测中广泛采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,其中光源常用分布反馈式半导体激光二极管。由于光源输出的中心波长与气体分子的吸收峰的重合度显著影响着检测结果的精确性,从Beer-Lambert定律等理论出发阐述了一种波长稳定方法的理论依据,然后提出了波长锁定系统的原理设计和软件设计,实验结果表明该系统在气体浓度检测中是合理的。     

泄漏方向对制冷压缩机吸排气管道氨气扩散的影响

为研究氨制冷压缩机高压排气口管道和低压吸气管道在长期运行中存在的冷媒泄漏问题,以某氨制冷机房为研究对象,采用计算流体力学(CFD)进行小孔持续泄漏模拟计算,研究了垂直向上、水平背风和水平迎风方向泄漏时氨气的扩散特性,以及泄漏方向对报警器安装位置和易燃易爆区域的影响。研究结果表明:高压排气管道的泄漏方向为垂直向上和水平背风时,氨气扩散面积更大;低压吸气管道的泄漏方向为水平迎风时,氨气扩散区域远大于其他两种情形;点1,2和4处的氨气浓度增长速度快,浓度水平高,更有适合布置警报器;无论是高压管道还是低压管道泄漏,沿水平迎风方向泄漏时,危险性都更高。     

基于广义概念的城市燃气管道泄漏精确定位

为了准确地检测城市燃气管道泄漏,提出了一种基于广义概念的管道泄漏检测定位方法。声发射技术对于管道泄漏的检测、定位是一个极好的工具,但由于泄漏源的传播容易受到周围背景噪声以及复杂工况的影响,其定位误差较大。基于时延估计的互相关信号处理方法被广泛用于管道泄漏检测定位,但由于泄漏应力波传播通道的动态特性,使得源信号在传播过程中会产生波形变化,给互相关函数峰值位置的确定带来困难。由此引入广义相关分析方法,通过对信号进行前置滤波,在一定程度上减少了传播通道动态特性因素对泄漏点定位的不利影响,得到了更为准确的时延估值。在此基础上,通过模拟实验,编写Matlab神经网络代码,构造GRNN模型,进一步预测定位。结果表明,GRNN预测的声发射检测值、互相关定位值以及广义相关定位值,相比之前定位精度分别得到提高,其中基于广义相关的延时估计方法定位最为精确,将该方法用于工程实际中,可以更加精确地定位出泄漏点。     

基于CFD的城市埋地天然气管道泄漏扩散数值分析

针对城市埋地天然气管道泄漏天然气扩散问题,基于计算流体动力学CFD方法建立城市埋地天然气管道泄漏扩散数值模型,对天然气的主要成分——甲烷在土壤中的扩散行为进行模拟与分析,根据甲烷的爆炸极限观察天然气泄漏扩散危险区域变化,并分析不同孔隙率土壤对天然气扩散的影响。研究结果表明:埋地天然气管道泄漏气体扩散至土壤过程中,气体浓度等值线出现不规则变化,高浓度区等值线近似为椭圆,浓度梯度随时间的增加而减小,爆炸下限位置在天然气泄漏初期迅速变化,10 s后以均匀速度向地表移动;土壤孔隙率对天然气对流扩散影响显著,孔隙率越大,管道泄漏口处高浓度区域越大,中浓度区域越小,低浓度区域越容易扩展到地表,浓度梯度变化趋势相似。     

天然气管道非稳态泄漏扩散的数值模拟

针对长输天然气架空管道泄漏问题,综合考虑风速随海拔变化的边界条件、管道管形及泄漏方向等因素,建立非稳态泄漏模型,对不同管道泄漏压力和不同天然气浓度边界的天然气非稳态泄漏扩散进行了数值模拟。结果表明:在天然气向下泄漏的工况下,天然气气团主要在地面积聚,呈无规则的扩散;天然气管道泄漏压力与气体泄漏扩散速度成正比,与天然气浓度边界达到稳定所需时间成反比:不同泄漏压力下天然气扩散稳定后的扩散距离及泄漏影响面积大致相同;天然气浓度边界越小,达到稳定所需时间越长。     

基于多模型耦合的化工物料输送管道泄漏检测系统研究

将物料平衡统计模型、信号序列相关分析模型和管道机理模型进行耦合,实现了管道泄漏事故的检测、空间定位和泄漏量估算.多模型耦合的方法降低了利用单一模型进行检测的漏检风险.将模型与GIS紧密集成,实现了泄漏信息的直观显示,可有效提高化工管道泄漏事故的应急反应效率.     

基于LabVIEW的长输天然气管道泄漏检测与定位研究

为了研究长输天然气管道泄漏检测与定位技术,将管道泄漏检测技术中常用的负压波检测原理与Lab VIEW技术相结合,设计了一套基于Lab VIEW的长输天然气管道泄漏检测与定位分析程序,利用该程序对长输天然气管道泄漏的负压波信号进行滤波和数据处理。利用小波变换的多尺度功能,提取信号的突变或瞬态特征,计算奇异点位置,达到泄漏定位的目的;选取不同类型小波进行泄漏定位误差分析,找出该工况条件下最佳的小波类型。结果表明:该程序对泄漏点的定位误差在4%以内,具有较高的精确度和可行性;在该工况下,最佳的小波类型为db5,其定位误差精确到0.034%。     

高压管道天然气泄漏扩散过程的数值模拟

采用CFD模型的方法对高压管道内的天然气泄漏和扩散过程进行了数值模拟。其结果表明,从高压管道泄出的天然气在大气中主要表现为高速射流的泄漏过程和随后的扩散过程。在泄漏过程中,天然气在泄漏口附近为欠膨胀射流,整个泄漏过程具有一定的高度;在扩散过程中,天然气在浮力作用下以向上扩散的形式发展。研究了不同环境风速对扩散过程的影响,较大的风速可以使天然气向下风方向更远的距离扩散,从而增大了天然气爆炸危险浓度的范围。研究结果可