基于激光检测的气体泄漏扩散研究与安全评价

发布时间：2020-12-27 01:16

　　激光检测技术具有灵敏度高、响应时间快、覆盖范围广、精度高等特点,相比传统气体传感器而言,在天然气泄漏检测方面具有很大的优势。激光检测技术与泄漏气体空间分布具有直接的联系,本文通过分析管道泄漏扩散规律,结合激光检测的特点,提出工程化解决方案与安全评价方法。论文的主要研究内容与成果包括以下几点:首先,对天然气站场里常见泄漏进行了分析,主要包括法兰间泄漏、管道泄漏、螺纹泄漏与阀门泄漏,其中比较常见的位置为静密封点处。采用FLUENT软件分析了泄漏速度、风与障碍物对天然气泄漏扩散的影响,利用泄漏云团的长度与高度对扩散规律进行了刻画,结果表明:泄漏速度越大,天然气泄漏扩散范围越广;随着风速的增加,水平长度方向可以达到较远距离,竖向高度则呈现减小的趋势,并且变化较快;障碍物则对云团竖向高度分布产生较大的影响,并且在障碍物迎风面出现较高浓度的气体聚集。然后,根据激光可实现遥测的检测特点,设计了以三维云台为载体的扫描式激光气体传感器,由云台模块、激光检测模块与视频监控模块组成。激光气体监测系统则由扫描式激光气体传感器、数据传输系统与预警终端三部分组成,其中数据传输系统采用“光端机+光缆”的形式进行信号... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 管道泄漏机理研究现状
        1.2.2 监测技术研究现状
    1.3 课题研究内容
2 天然气管道泄漏扩散机理研究
    2.1 管道泄漏扩散原因分析
        2.1.1 法兰间泄漏
        2.1.2 管道泄漏
        2.1.3 螺纹泄漏
        2.1.4 阀门泄漏
    2.2 影响因素分析与物理模型建立
        2.2.1 影响因素分析
        2.2.2 物理模型建立
        2.2.3 求解设置与分析方法
    2.3 数值模拟结果
        2.3.1 不同泄漏速度下泄漏规律
        2.3.2 不同风速下泄漏规律
        2.3.3 障碍物下泄漏规律
        2.3.4 不同时间内泄漏扩散规律
    2.4 本章小结
3 激光气体传感器与系统集成
    3.1 激光气体检测原理
    3.2 激光气体传感器构成
        3.2.1 激光检测模块
        3.2.2 三维旋转云台与视频监控模块
    3.3 激光气体监测系统集成
        3.3.1 数据传输系统
        3.3.2 预警监控终端
    3.4 本章小结
4 工程化解决方案与评价方法
    4.1 天然气站场激光监测方案
        4.1.1 激光气体传感器工作方式
        4.1.2 传感器空间布置
        4.1.3 传感器扫描路径设置
    4.2 安全评价方法
        4.2.1 不同光路下激光检测值规律
        4.2.2 不同工况下激光检测值规律
        4.2.3 安全预警值设定
    4.3 本章小结
5 工程示范应用
    5.1 工程概况
        5.1.1 项目现场介绍
        5.1.2 传统监测手段
        5.1.3 激光监测方案
    5.2 数据分析
        5.2.1 现场泄漏测试
        5.2.2 场站日常监测数据
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]“煤改气”要先落实气源再实施改造[J].   能源研究与利用. 2019(01)
[2]超声波气体泄漏检测仪在天然气分输站场的应用[J]. 孙旭.  化工设计通讯. 2018(11)
[3]基于TDLAS的全量程激光CH4检测气室设计与研究[J]. 王尧.  煤矿机械. 2018(10)
[4]国产红外式可燃气体传感器在海上石油平台中的应用研究[J]. 刘桥林.  石油化工自动化. 2018(04)
[5]埋地管道微小泄漏与保温层破坏分布式光纤监测试验[J]. 刘洪飞,韩阳,冯新,陈博智,刘洋.  油气储运. 2018(10)
[6]我国智慧管道建设现状及关键技术探讨[J]. 程万洲,王巨洪,王学力,王新.  石油科技论坛. 2018(03)
[7]天然气站场超声波原理泄漏检测影响因素分析[J]. 王春楠,李向,许挺挺,袁晓骏,李明耀,李刚,王磊.  自动化仪表. 2018(03)
[8]智慧管道站场设备状态监测关键技术[J]. 张海峰,蔡永军,李柏松,孙巍,王海明,杨喜良.  油气储运. 2018(08)
[9]基于光纤传感技术的易燃易爆气体泄漏监测研究[J]. 刘洋,高文傲,李登科,李明明,余凡,陈先锋.  爆破. 2017(04)
[10]智慧能源时代的智能化管道系统建设[J]. 李遵照,王剑波,王晓霖,董列武,刘道乾,李明,叶青.  油气储运. 2017(11)

硕士论文
[1]城市燃气管道泄漏扩散流场模型研究[D]. 温濠玮.华北科技学院 2017
[2]管道泄漏检测模型一致性研究及应用[D]. 武朔晨.北京化工大学 2017
[3]我国天然气利用现状及前景[D]. 邵美琪.中国石油大学（北京） 2017
[4]基于序贯概率比和压力梯度法的管道泄漏检测和定位研究[D]. 李妍瑶.浙江大学 2017
[5]基于云台的油气罐微泄漏全方位监测[D]. 贾及汉.大连理工大学 2016
[6]基于TDLAS气体检测系统中非标定波长调制技术的研究[D]. 徐敏.电子科技大学 2016
[7]车载激光天然气泄漏检测系统应用研究[D]. 董晓舟.山东大学 2014
[8]基于可调谐激光吸收光谱技术的气体检测解调系统研究[D]. 郭慧.电子科技大学 2014
[9]LNG气化站气相管道天然气泄漏扩散的数值模拟与分析[D]. 司凡.华中科技大学 2013
[10]新型油管螺纹无损检测系统的系统设计及数值仿真分析[D]. 刘利剑.哈尔滨理工大学 2011



本文编号：2940813