一种城市综合管廊天然气管道监测控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种城市综合管廊天然气管道监测控制系统及方法。该系统包括薄膜、空气管道、固定装置、薄膜段承接过渡装置、红外线报警器、进风机、排风机、甲烷浓度传感器，薄膜通过若干个薄膜段承接过渡装置将其支撑在天然管道外侧，其底部通过固定装置固定在地面上，使其形成密闭的薄膜通道，在薄膜通道的两侧分别设置一个空气管道，沿一个空气管道设置若干个进风机，沿另一个空气通道设置若干个排风机，其中起始端的进风机和尾部的排风机与薄膜通道连通，使薄膜通道内的空气流通，在尾部排风机的内部设置甲烷浓度传感器，用于检测薄膜内甲烷的浓度，在薄膜段承接过渡装置的顶部设置红外线报警器，用于检测薄膜的膨胀程度，以确定是否存在甲烷泄漏。本发明能够实时监测天然气管道是否渗漏，并能准确快速定位，及时排出泄露气体。

说明书

技术领域

本发明涉及智能检测技术，具体是涉及一种城市综合管廊天然气管道监测控制系统及方法。

背景技术

燃气管道一般采用无缝钢管，刚性管道易在施工等过程中破裂，而一旦破裂，积蓄于地下空间的大量易燃气体将成为公共安全的重大危险。燃气管道入廊后，综合管廊内各管线各安其所，各类施工引起的管道破裂事故频率将大大降低，但是可燃气体与空气混合的体积达到一定程度时，遇到明火或电火花时，会着火引起爆炸，对综合管廊本体以及其上的道路、周边活动市民都会造成危险。因此需要对天然气管道的可燃气体进行实时监测和控制。

现有技术多采用点式方法监测可燃气体的浓度，例如GB50838-2015城市综合管廊工程技术规范通过在人员出入口和通风口处设置甲烷气体探测器进行可燃气体监测，一些公司在隧道侧壁、人员出入口和通风口处布设火焰电离检测器和可燃气体监测器监测甲烷浓度，还有一些公司在管道上布设流量传感器、压力传感器和温度传感器监测天然气泄漏引起的管道流量、压力和温度的变化。前两种监测手段难以监测远离出入口处的甲烷气体泄漏，另外泄露量较小时，在甲烷气体探测器精度范围内也不一定能探测到。第三种监测方法涉及到流量/压力变化、质量/体积平衡和压力点分析法，不能适应发生变化的运行条件。更关键的是这些监测手段仅仅只是起到了监测的作用，并不能排除泄露风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市综合管廊天然气管道监测控制系统及方法，能够实时监测天然气管道是否渗漏，并能准确快速定位，及时排出泄露气体。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种城市综合管廊天然气管道监测控制系统，包括薄膜、空气管道、固定装置、薄膜段承接过渡装置、红外线报警器、进风机、排风机、甲烷浓度传感器，薄膜通过若干个薄膜段承接过渡装置将其支撑在天然管道外侧，其底部通过固定装置固定在地面上，使其形成密闭的薄膜通道，在薄膜通道的两侧分别设置一个空气管道，沿一个空气管道设置若干个进风机，沿另一个空气通道设置若干个排风机，其中起始端的进风机和尾部的排风机与薄膜通道连通，使薄膜通道内的空气流通，在尾部排风机的内部设置甲烷浓度传感器，用于检测薄膜内甲烷的浓度，在薄膜段承接过渡装置的顶部设置红外线报警器，用于检测薄膜的膨胀程度，以确定是否存在甲烷泄漏。

一种城市综合管廊天然气管道监测控制方法，进风机、排风机和甲烷浓度传感器定时工作，进风机和排风机的运作使薄膜通道内的空气流通，甲烷浓度传感器检测空气的甲烷浓度，当测试结果超过阈值，则表示有天然气泄漏，系统控制排风机持续开启排出泄漏气体，否则继续间隔监测；同时红外线报警器持续监测薄膜的鼓起程度，当鼓起程度超过阈值，则表示有天然气泄漏，系统控制排风机持续开启排出泄漏气体，否则继续间隔监测。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1)本发明利用薄膜将天然气管道的外部空间限制在更小的一个范围，便于监测和更好的排出甲烷，另外，采用的是聚乙烯薄膜，比一般传统薄膜更薄，韧性更好，质量更轻，在有泄漏的时候更容易彭起被红外线监测到，提高了系统检测精度；2)本发明间隔设置风机，并定时工作，节省了成本和能源；3)本发明只在最后一个排风机内设置甲烷浓度传感器，减少了廊内传感器的使用数量，降低了仪器成本；4)本发明起始端的进风机与管廊内空气连通，尾部的排风机直接通向管廊外部与外部空气连通，使薄膜通道内的空气保持流通，能及时排出泄漏气体；5)本发明每20米设置一个薄膜段承接过渡装置，能有效定位发生较大气体泄漏的位置。

附图说明

图1为本发明实例燃气舱的断面图；

图2为本发明实例天然气泄漏监测控制系统中管道固定装置的细部图；

图3为本发明实例天然气泄漏监测控制系统沿燃气舱纵向的竖向布置图；

图4为本发明实例天然气泄漏监测控制系统沿燃气舱纵向的平面布置图；

图5为本发明实例天然气泄漏监测控制系统中薄膜段承接过渡装置的细部图。

1是燃气舱，2是聚乙烯薄膜，3是天然气管道，4是红外线报警器，5管道固定装置，其中包括501橡胶固定条，502空气管道，503管道固定环，504固定螺栓，505直角固定板，6是薄膜段承接过渡装置，7是支撑天然气管道的墩台，8是排风机，9是进风机，10甲烷浓度传感器

具体实施方式

一种城市综合管廊天然气管道监测控制系统，包括薄膜2、空气管道502、固定装置、薄膜段承接过渡装置6、红外线报警器4、进风机9、排风机8、甲烷浓度传感器10，薄膜2通过若干个薄膜段承接过渡装置6将其支撑在天然管道3外侧，其底部通过固定装置固定在地面上，使其形成密闭的薄膜通道，在薄膜通道的两侧分别设置一个空气管道502，沿一个空气管道502设置若干个进风机9，沿另一个空气通道设置若干个排风机8，其中起始端的进风机9和尾部的排风机8与薄膜通道连通，使薄膜通道内的空气流通，在尾部排风机8的内部设置甲烷浓度传感器10，用于检测薄膜内甲烷的浓度，在薄膜段承接过渡装置6的顶部设置红外线报警器4，用于检测薄膜的膨胀程度，以确定是否存在甲烷泄漏。

所述薄膜段承接过渡装置6和固定装置上设置凹槽，薄膜通过橡胶固定条501固定在凹槽内。

所述薄膜2采用聚乙烯薄膜。

每段薄膜2长度为20m。

所述进风机9、排风机8在薄膜段承接过渡装置上间隔设置。

所述薄膜段承接过渡装置6每20米设置一个。

一种城市综合管廊天然气管道监测控制方法，进风机9、排风机8和甲烷浓度传感器10定时工作，进风机9和排风机8的运作使薄膜通道内的空气流通，甲烷浓度传感器10检测空气的甲烷浓度，当测试结果超过阈值，则表示有天然气泄漏，系统控制排风机8持续开启排出泄漏气体，否则继续间隔监测；同时红外线报警器4持续监测薄膜2的鼓起程度，当鼓起程度超过阈值，则表示有天然气泄漏，系统控制排风机8持续开启排出泄漏气体，否则继续间隔监测。

下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明方案。

如图1-4所示，在城市综合管廊内有一段长200米的燃气舱1，天然气管道3通过支撑天然气管道的墩台7固定在燃气舱内。本实施例提出一种城市综合管廊天然气管道监测控制系统，首先每隔20米装好薄膜段承接过渡装置6，这是为有效定位发生较大气体泄漏位子和提高监测精度。同时在薄膜段承接过渡装置6上安装红外线报警器4，它是用来检测薄膜的膨胀程度，确定是否存在甲烷泄漏。再然后沿管线方向铺设固定装置(直角固定板505)。然后将空气管道502固定在直角固定板505上，并在安装固定空气管道502的同时安装进风机9和排风机8。随后再将甲烷浓度传感器10安装在最后一个排风机8内。最后，在每两个薄膜段承接过渡装置6之间布置轻质且具韧性良好的聚乙烯薄膜2，用橡胶固定条501将其固定在直角固定板505和薄膜段承接过渡装置6上预留的卡槽内。在安装薄膜2时，应注意保持天然气管道3上部薄膜2最终处于松弛状态。最终状态就是整段天然气管道3被罩在聚乙烯薄膜罩中。

其中进风机9、排风机8和甲烷浓度传感器10定时工作，进风机9和排风机8的运作使薄膜通道内的空气流通，甲烷浓度传感器10检测空气的甲烷浓度，当测试结果超过阈值，则表示有天然气泄漏，系统控制排风机8持续开启排出泄漏气体，否则继续间隔监测。同时，由于天然气是经过高压压缩成液态的形式在天然气管道3中运输的，当天然气管3发生泄漏时，天然气由液态变为气态。由于天然气的相对分子量与空气的相对分子量相差较大，所以泄漏处天然气向上流动。所以当发生泄漏时，泄漏段薄膜罩顶部松弛轻质的聚乙烯薄膜2会随着天然气向上升起而膨胀，红外线报警器4会时时监测聚乙烯薄膜2的鼓起程度，信号会时刻传送至控制中心。当鼓起程度超过阈值，此时控制中心会主动开启排风机8排出泄漏气体，从而既能起到了快速监测定位天然气管道泄漏的作用又能起到向外排除泄露气体减小风险的作用，否则继续间隔监测。

本实例中薄膜采用聚乙烯薄膜它的厚度更薄，质量更轻，因此松弛的薄膜更容易在天然气的作用下向上撑起且不易；同时它的韧性良好不易受到物理机械的破坏。

本实例中大大减少了甲烷气体浓度传感器的数量，节约的成本，同时施工也很方便，不用特别专业的技术人员安装。

本实例中由于薄膜罩将舱内空气与罩内空气隔绝，并可以通过进排风系统将罩内泄漏气体持续向外排除，大大减小了燃气在舱内达到爆炸浓度的可能，起到了一种控制的作用。