電子燃氣檢漏電動自行車的設計與應用

2016-05-30 10:48:04呂巖虹

中國高新技術企業(yè) 2016年18期

摘要：燃氣管網(wǎng)的維護與檢漏工作一直是各地燃氣公司安全工作的重點，尤其是城市市區(qū)內管網(wǎng)的巡查與檢漏工作更是燃氣企業(yè)安全生產的重中之重。近年來，各大燃氣公司都加大在安全工作方面的投入，先后引進了電子燃氣檢漏車，用于巡檢地下燃氣管網(wǎng)的安全運行情況。文章對電子燃氣檢漏電動自行車的設計與應用進行了探討。

關鍵詞：燃氣電動巡線車；電子燃氣檢漏電動自行車；電子燃氣巡檢系統(tǒng)；燃氣管網(wǎng)；管網(wǎng)維護文獻標識碼：A

中圖分類號：TU996 文章編號：1009-2374（2016）18-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.006

隨著國家發(fā)展，對燃氣能源的需求不斷增多，各城市的燃氣管網(wǎng)數(shù)量也隨之增加，尤其是一些大中城市使用燃氣的時間較早，存在老舊燃氣管網(wǎng)在線運行情況。如何及時發(fā)現(xiàn)地下燃氣管網(wǎng)泄漏并搶修，保證燃氣管網(wǎng)安全運行是燃氣企業(yè)管理的重中之重。燃氣電子檢漏電動車可快速巡檢燃氣管網(wǎng)，并能及時準確發(fā)現(xiàn)燃氣泄漏。本文介紹了作者2006年在任沈陽燃氣網(wǎng)絡監(jiān)管中心調度室主任（主管燃氣檢漏車的運行及維護工作）期間通過對燃氣檢漏車的不斷鉆研，對燃氣檢漏車及其車載檢漏設備（德國豎威產品）的原理已十分了解。2010年開始自主研發(fā)、設計、制造，選配高精度氣體傳感器，以電動自行車為載體，制作電子燃氣檢漏電動自行車，應用于非機動車道上的燃氣管線測漏作業(yè)，在實際的管線巡查、測漏工作中取得了不錯的業(yè)績。本文闡述了作者研發(fā)電子燃氣檢漏設備的基本原理和功用。

1 電子燃氣檢漏電動自行車整體設計方案

車輛總體設計與燃氣檢漏車類似，同樣采用泵吸原理，使用德國進口大功率真空泵（KNF，采樣功率可以達到1800～2000L/h），采樣氣體由車輛前置探頭，經過過濾，進入氣體分析室內，氣體經過分流，進入主檢測單元。主檢測單元使用閑置、高靈敏度的甲烷檢測儀（DF6），如遇燃氣報警，將立刻以聲音、數(shù)值顯示等形式將檢測結果顯示出來。儀器氣路連接處全部使用快速連接頭，方便隨時拆卸、維修。

2 檢測單元（燃氣傳感器）的選擇

傳感器是指能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。氣體傳感器是指能感受氣體（組分、分壓）并轉換成可用輸出信號的傳感器。氣體傳感器屬于化學傳感器的一種。氣體傳感器從檢測原理上分為半導體氣體傳感器、電化學氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、熱導式氣體傳感器、紅外線氣體傳感器、光離子化氣體傳感器以及其他一些新型傳感器（如FID）等。

經過充分的調研與考察，最終選擇半導體傳感器（閑置多年的法國產DF6）。半導體式氣體傳感器是利用一些金屬氧化物半導體材料，在一定溫度下，電導率隨著環(huán)境氣體成分的變化而變化的原理制造的。這種傳感器技術已很成熟，成本低廉，不僅可滿足工業(yè)檢測的需要，也適宜于民用氣體檢測的需求。原因主要有以下

兩點：

2.1 經濟性方面的考量

利用閑置報廢的資產可以為企業(yè)節(jié)約一定的費用，同時半導體傳感器的維護和更新成本也很低，即便將來DF6儀器報廢后，采購和設計新的檢測單元也較其他的方案經濟。

2.2 適用性方面的考量

半導體傳感器靈敏度高、反應時間短，缺點是穩(wěn)定性較差，受環(huán)境影響較大，特別是每一種傳感器的選擇性都不是唯一的，輸出參數(shù)也不能確定，因此不宜應用于計量準確要求的場所。巡線電動車對測量結果的要求相對簡單，只要求“定性”的檢測，對“定量”方面沒有苛刻的要求，同時檢測人員配有相應的便攜式燃氣嗅敏儀用于進一步定量檢測，所以半導體式燃氣傳感器完全能夠適應實際的工作、檢測需求。

3 氣體采集泵和氣體取樣泵的選擇

檢測系統(tǒng)的氣體采集方式由大功率的氣體采集泵的小功率的氣體取樣泵組成，氣體采集泵負責把大量的環(huán)境氣體吸入氣體采集器（氣體采集器作用：水汽分離、二次過濾）并排出，氣體取樣泵負責在氣體采集器中吸入少量需檢測氣體進入檢測單元檢測。

氣體采集泵是儀器的核心部件，其主要有如下基本要求：體積小、流量大、耐磨損、穩(wěn)定性好、不含油、使用壽命長。

經過充分的市場調研，從四川成都國產泵、德國KNF、美國AIRCHEK、德國Rietschle Thomas等多款產品中選擇了德國的KNF采樣泵。

相較于其他泵，KNF隔膜真空泵體積小、設計緊湊，不會占用過大的空間；膜片結構使用壽命長、免維護；可24小時連續(xù)工作，無須擔心泵因過熱保護而造成檢測中斷；無油，不會對介質造成污染，安靜，更環(huán)保。

4 電子燃氣檢漏電動自行車供電及顯示控制單元

電子燃氣檢漏電動自行車的供電方式是雙路供電，電動車供電為原車電源，電動自行車電源可行駛45～55公里，檢測儀器供電為6V充電電池，儀器電源可使用8小時以上。這樣的供電方式的優(yōu)點有：電動車在無電源驅動的情況下可人力驅動低速行駛，檢測儀器還可繼續(xù)工作，最大限度地保證檢測工作任務的有效完成。北方冬季寒冷，電動車在行駛中電池放電量低，電池供電不能達到預定的行駛里程，針對這一情況，可在電動車上再外加一組電源，這樣可保證電動車在工作時間內連續(xù)行駛，為巡檢計劃合理實施提供有力保障。

電子燃氣檢漏電動自行車的控制單元采用液晶顯示觸點開關控制的方式，液晶屏能夠顯示檢測數(shù)據(jù)、報警值設定狀態(tài)、電源狀態(tài)等并可控制開關機、報警值設定、報警聲音開關及大小等。顯示控制單元與檢測單元通過數(shù)據(jù)線連接。

通過實際測試發(fā)現(xiàn)液晶顯示屏有如下缺點：（1）在東北冬季極寒天氣情況下使用，液晶顯示遲緩；（2）耗電量大；（3）偶爾死機。

綜合考慮，后期改用機械式指針顯示控制單元也稱指針式控制表頭后上述問題全部解決了。

5 電子燃氣檢漏電動自行車實際應用

電子燃氣檢漏電動自行車是大型燃氣檢漏車實際應用中的補充，大型燃氣檢漏車由于載體是機動車，適用于城市干道、快車道燃氣管網(wǎng)的檢漏工作，對于電子燃氣檢漏電動自行車依靠自身機動、小型、靈活的特點，可全部覆蓋小街小巷內的燃氣管網(wǎng)，是對城市燃氣管網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)格化巡檢，并可代替燃氣檢漏車對商業(yè)街區(qū)、早市、夜市等易堵車地區(qū)進行巡檢，提高燃氣檢漏車的工作效率和運行成本。

電子燃氣檢漏電動自行車由于使用高靈敏度的可燃氣體傳感器，對化糞池沼氣、汽車尾氣等也會報警，容易產生誤報情況。對此，可隨車攜帶便攜式可燃氣體爆炸下限濃度報警儀（LEL量程）用于輔助檢測。這樣就可在車載儀器報警后，用便攜式可燃氣體爆炸下限報警儀檢測地下管網(wǎng)上面的地縫、樹根、路邊石縫、井室等確認是否是燃氣泄漏，如是燃氣泄漏，也可判斷泄漏的范圍和濃度的大小，為燃氣泄漏搶修處置提供及時準確的信息。

6 電子燃氣檢漏電動自行車工作測試成果

以電動自行車為載體，適應各種路面環(huán)境，適合于狹窄街路、小區(qū)、非行車道等處的檢漏作業(yè)，靈敏度高（ppm量級的檢測單位），較人工巡查大幅度提高工作效率，每小時可巡查燃氣管線約10～20km，檢測結果客觀、真實、可靠，無人為因素干擾，對比人工步行巡檢每小時1～2km管線，效率可提高10倍以上。經過在沈陽燃氣公司2年多的巡檢測試中已發(fā)現(xiàn)100余處地下燃氣管線泄漏點。

經過實踐證實，電子燃氣檢漏電動自行車的設計和應用極大地提高了地下燃氣管網(wǎng)檢漏工作的效率，而且其運行成本低、維護簡便、造價低廉，與燃氣電子檢漏車功能基本一致。

本文作者在研發(fā)過程中也曾有國內多家燃氣設備企業(yè)來沈陽燃氣公司考察、學習該設施的原理和研發(fā)過程，并為其開發(fā)相關產品提供技術指導，現(xiàn)有的電子燃氣檢漏電動自行車雖使用功能齊備，但還有很多不足和可以優(yōu)化的地方，筆者也在逐步完善，望業(yè)內同仁給予批評指導。

參考文獻

[1] 謝輝，呂巖虹，李紅.燃氣檢漏車在城市燃氣管網(wǎng)巡查的應用[J].煤氣與熱力，2008，（8）.

[2] 石偉軍.燃氣企業(yè)信息系統(tǒng)的整合[J].煤氣與熱力，2012，（1）.

[3] 婁桂云.燃氣泄漏檢測信息系統(tǒng)在管網(wǎng)檢漏的應用

[J].煤氣與熱力，2013，（10）.

[4] 李偉，宣永根.城市燃氣管網(wǎng)風險評價指標體系設計[J].科技傳播，2011，（4）.

[5] 盧飛寶.城市燃氣管網(wǎng)施工及管理探討[J].技術與市場，2011，（7）.

[6] 隋楠，魏立新，隋溪，韓冬.城市燃氣管網(wǎng)風險評價體系研究[J].油氣儲運，2014，（1）.

[7] 王建強，邢滕，王文紅.城市燃氣管網(wǎng)的管徑優(yōu)選

[J].河北工業(yè)科技，2015，（1）.

[8] 孫運軍.城市燃氣管網(wǎng)安全性現(xiàn)狀與管理[J].科技創(chuàng)新導報，2011，（34）.

[9] 袁偉林.城市燃氣管網(wǎng)泄漏的原因分析及預防措施