基于云台式激光甲烷检测仪的天然气泄漏溯源定位模型开发与评估

摘要

天然气站场突发气体泄漏事故的应急响应高度依赖于泄漏位置与泄漏量等关键信息获取的准确性。当前,多数天然气站场已配备云台式激光甲烷检测仪,该设备具备感知微小泄漏的能力,但由于缺乏配套气云循迹与搜索算法,无法实现对泄漏源的自主搜寻。为解决这一问题,研究建立了全局式泄漏源搜索模型（GSRC）和球形泄漏源搜索模型（SSRC）,并分别通过数值模拟和现场试验评估其有效性和优缺点。结果表明,基于实时气云浓度和搜索算法建立的GSRC和SSRC两种泄漏源搜索模型,赋予了云台式激光甲烷检测仪对泄漏的自动搜寻和定位功能,同时,通过对影响因素的深入分析,确定了模型的基本参数值;建立了西部典型站场全尺度CFD泄漏扩散模型,模拟发现SSRC模型具有最小的搜寻路径长度和平均搜寻时间,即最高的搜寻效率;将SSRC模型内嵌至云台式激光甲烷检测仪的工控平台后,现场试验数据显示,在10～60 m³/h泄漏速率条件下,86%的泄漏事件可在4 min内完成定位,且44%定位误差不超过2 m,72%定位误差不超过4 m。该泄漏源搜寻模型可大幅提高搜寻精度,为应急抢险和恢复提供技术支撑。

关键词

天然气站场 / 泄漏溯源 / 计算流体力学 / 全局式泄漏源搜索模型 / 球形泄漏源搜索模型