高壓管道氣體微量泄漏的TDLAS技術(shù)檢測(cè)研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和對(duì)環(huán)境的保護(hù)，天然氣正逐漸代替煤炭成為新能源，這不僅提供了生產(chǎn)和生活的便利，同時(shí)也帶來(lái)了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。天然氣的使用主要是通過(guò)管道進(jìn)行輸送，由于管道連接不嚴(yán)、腐蝕穿孔、人為管理失效等因素，加之天然氣中的主要成分為甲烷，在泄漏初期如果不能及時(shí)和準(zhǔn)確的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間泄漏就容易發(fā)生著火和爆炸，可能產(chǎn)生人員傷亡的重大事故和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大損失。因此，針對(duì)高壓管道氣體微量泄漏的問(wèn)題，展開(kāi)理論和技術(shù)上的研究，對(duì)輸氣管道和生命財(cái)

2、產(chǎn)的安全和保障，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文是運(yùn)用光譜學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、流體動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)來(lái)研究和分析輸氣管道泄漏擴(kuò)散的規(guī)律和TDLAS技術(shù)以及檢測(cè)性能。首先綜合比較幾種氣體常見(jiàn)檢測(cè)技術(shù)和TDLAS技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析TDLAS技術(shù)用于氣體檢測(cè)的理論基礎(chǔ)和吸收原理，重點(diǎn)研究和確定了甲烷氣體的檢測(cè)譜線，介紹了諧波檢測(cè)技術(shù)的原理和二次諧波的選擇；其次，根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)，提出了輸氣管道內(nèi)氣體流動(dòng)的基本方程，研究并討論了管道氣體穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)

3、的泄漏模型，研究出管道內(nèi)氣體流動(dòng)的兩種狀態(tài)以及將孔徑比作為不同泄漏模型的判定依據(jù)；再次，建立了天然氣的擴(kuò)散模型，確定了影響擴(kuò)散的因素和擴(kuò)散系數(shù)，同時(shí)對(duì)實(shí)際的管道氣體泄漏擴(kuò)散的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行計(jì)算和分析，為后期應(yīng)急救援提供定量分析依據(jù)；最后，對(duì)TDLAS系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，包括總體設(shè)計(jì)和搭建TDLAS系統(tǒng)，并利用二次諧波信號(hào)強(qiáng)度來(lái)計(jì)算泄漏氣體的濃度，對(duì)系統(tǒng)從最低檢測(cè)極限、重復(fù)性和穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)間三方面進(jìn)行性能分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)說(shuō)明TDLA