1 目前天然气站场的检测设备及存在的问题
1.1 采气现场检测仪的配置
气体检测仪的选择，应由工作场所待测气体种类决定。在甲烷和其它毒性较小的烷烃类气体居多的情况下，由于LEL检测仪具有原理简单、应用较广、维修和校准方便等特点，应优先考虑。在硫化氢等可引起催化元件中毒气体存在，尤其是可能存在缺氧的或可燃气浓度可能超过LEL的情况下，应选择红外传感器。 若工作场所存在多种有毒、有害气体，则应选择一个标准的多种气体复合式检测仪。如果有机有毒有害气体(如芳香烃、卤代烃、醚、醇等)居多，则应选择光离子化检测仪。 对于“三高”气井等生产场所，应选择安装固定式硫化氢监测仪。
1.2 各种检测装置的比选
（1）固定式和便携式。 在开放的场合(比如敞开的工作环境)，使用随身佩戴的便携式气体检测仪可以连续、准确地显示现场的有毒、有害气体浓度，同时实现振动警报，为员工健康和安全提供具体的指导。 鉴于天然气生产场站大多为开放式空间，建议尽量配置便携式气体检测仪。
（2）扩散式和泵吸式。 在进入密闭空间之前，应当使用泵吸式仪器在空间的外面检测内部的有毒气体浓度，而在进入空间之后则可以使用扩散式仪器保护工人自身的安全。
1.3 天然气站场泄漏检测现状
针对生产现场天然气气体检测仪配置和使用现状开展调研，发现各类站场供配置固定式可燃气体检测仪、固定式硫化氢气体检测仪、便携式气体检测仪、四合一便携式检测仪。使用过程中存在的主要问题有探头失效，超出检定周期和检测数据漂移，给现场气体泄漏检测带来不利影响。通过对气体检测仪的技术检查和故障分析，造成故障的原因主要有以下几个方面：
（1）超过使用年限未及时更换。故障仪表的传感器(探头)已超出气体检测仪的传感器使用年限。催化燃烧式和电化学式传感器的使用年限大多在 2～3 年，现场由于工作的疏忽导致探头超过使用年限，提前计划更换探头导致探头失效。
（2）校准和检测工作滞后。目前具备强制检定的单位较少，目前作业区承担校准及检测工作，站场的分散导致检校准和检测工作量大，有时出现检定疏漏现象，导致检测仪工作时指不准确现象。
（3）维护保养困难。 目前在役的气体检测仪种类多，而设备通用性差，相关配件维修技术要求较高，关键部件(如：传感器)依靠进口，这给气体检测仪相应的维护保养工作造成了极大的困难。
为了克服气体检测仪的使用年限短、检定不便、有效期短的问题，现场需要一种新的检测气体泄漏的手段，超声波检漏就是其中的一种。
除了故障率高、后期运维成本高之外，现场安装的传统点型探测器或红外/激光探测器的对泄漏气体浓度要求高、受现场环境影响大，导致其测量精度较低、监测范围小，因此漏报率较高，无法更好的满足在新形势下对天然气场站全天候、精细化、智能化安全管理的新需求。
2 超声波检漏的技术分析
2.1 超声波检漏技术概述
超声波气体检漏监测方案不需要等待泄漏气体积聚，可以在气体泄漏发生瞬间及时响应，因此具备对各类气体泄漏的早期监测优势。
超声波气体检漏监测方案的优势是在通风场景、复杂天气情况下具备高可用性，其原理是通过监测带压气体泄露时产生的超声波信号来识别气体泄露，因此不会受泄漏气体浓度不足（刮风吹散、扩散稀释、漏点位置）或环境干扰（雾霾、水汽）等客观因素影响而造成监测失效。
对比点型探测器或红外/激光探测器，其技术优势主要体现在几个方面：不受复杂天气影响、不需要等待泄漏气体积聚，可在泄漏瞬间及时响应，可有效监测轻微泄漏，360度无盲区监测，无传感器失效隐患。
2.2 超声波检漏技术原理
充满高压气体的容器或管道产生泄漏孔时，由于其内部压强远大于外部压强，气体会从泄漏孔冲出，当泄漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出的气体就会形成湍流，湍流和冲击的共同作用就会在泄漏孔附近产生一定频率的声波，如下图所示：
图1 超声波检漏示意图
超声波检漏技术基于超声波信号监测+智能分析技术，带压气体泄漏时由于小孔湍流而产生超声波信号，通过连续监听监测区域的超声频段声压变化来判断气体泄漏，其特点是不需要长时间等待气体泄漏积聚到一定浓度或者扩散传播到监测传感器，任何带压气体只要一泄漏立即触发报警，具有灵敏度高、响应快速的优势，因为不受气体浓度限制和天气条件影响，因此非常适用于对早期泄漏事件的监测。
监测系统的灵敏度高低与监测精度密切相关，高灵敏度意味着高监测精度，即可监测轻微及微小泄漏，但受到背景噪声影响高灵敏度又意味着高误报率。最大限度的保障高监测精度、同时有效排除背景噪声干扰，即不漏报、低误报，决定了监测系统是否具备高可用性。
当天然气场所泄漏产生声波后，传至声波传感器进行采集并转变为光信号，通过光缆传输至平台主机进行处理分析，将判断为泄漏的声波显示并进行及时报警。
3 超声波检漏技术优势
（1）全天候、高可用。不受复杂天气（风雨雾霾等）影响，不受气体浓度限制（刮风吹散、扩散稀释、漏点位置），不失效、不漏报。
（2）泄漏早期预警，高时效性。无需等待气体泄漏积聚到一定浓度或扩散到探测器，气体泄漏发生瞬间即时响应。系统能够马上监测到异常并告警，在危险前期发现安全问题，风险可控。
（3）高安全、高可靠。传感器无源设计、无电工作，无安全隐患；传感器免维护设计，抗腐蚀、无零点漂移、免中毒，无传感器失效隐患。
4 超声波检漏技术推广及运用
（1）超声波泄漏监测在各种复杂环境下可用性强、灵敏度高、时效性强、报警率100%、无源设计、免维护、安装简便，可有效监测各类带压气体的泄漏。
（2）该技术对于有人值守站场、无人值守站场、阀室阀井的全天候均可很好的实现气体泄漏的即时监测报警。
（3）鉴于目前在线检测仪存在的缺陷，建议有毒有害场所推荐安装超声波检
参考文献
[1]周燕.油气管道内检测技术[J].石油工程技术，2010.
[2]吴海彬、王国强、孔垂信.超声波检漏装置及超声波检漏方法2010.
作者简介：
卢军，中国石油西南油气田分公司重庆气矿，采气工，技师，擅长生产设备故障分析与处理。
