В связи с широким использованием газов в производственных процессах большинства промышленных предприятий и отраслей народного хозяйства для повышения экономической эффективности и снижения технологических происшествий возникает актуальная задача обеспечения герметичности газовых установок. Она актуальна как для предприятий по добыче, транспортировке, переработке и хранении газов, так и для заправочных станций, бытовых потребителей, линий сборки холодильного оборудования и многих других. Данная задача решается комплексом организационно-технических мероприятий, среди которых можно выделить одно из ключевых - поиск утечек, их локализация и количественный расчёт потерь газа.
Существует большой ассортимент методов и приборов для обнаружения и оценки утечек газа, некоторые из них универсальны, некоторые узко специализированные. Выбор метода определяется его применимостью к конкретным видам газов, точностью и эффективностью метода, экономической целесообразностью и безопасностью применения.
В настоящей статье рассмотрим методы и приборы для обнаружения метана:
- обмыливание узлов газовых установок;
- портативные газоанализаторы;
- стационарные газоанализаторы;
- электронные течеискатели;
- акустические детекторы;
- пробоотборники для измерения интенсивности утечки газа;
- лазерные детекторы;
- тепловизор с технологией OGI.
ОБМЫЛИВАНИЕ УЗЛОВ ГАЗОВЫХ УСТАНОВОК
Самый простой, дешевый и доступный метод. Он заключается в использовании готового или самодельного водно-мыльного раствора и нанесении его на узлы оборудования, на которых возможно появление утечки. При наличии утечки раствор начинает пузыриться, что указывает на наличие утечки и её локализацию. Особые мыльные растворы имеют достаточно низкую плотность, что даёт возможность обнаружить микроскопические утечки.
Преимущества: дешевый, доступный по материалам, не требует специальных навыков, указывает место утечки, применим для любых газов.
Недостатки: не определяет концентрацию и объём утечки, не применим на труднодоступных узлах (работает на расстоянии вытянутой руки), не эффективен при морозе и сильном ветре, большое влияние человеческого фактора.
ПОРТИВНЫЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ
Данные приборы предназначены для измерения концентраций горючих газов. Они изготавливаются в компактных корпусах с дисплеем, световой и звуковой сигнализацией. Способ отпора пробы газа – диффузионный, то есть для обнаружения газа им требуется находится определённое время в газовом облаке. Благодаря конструктивным особенностям эти приборы оптимально подходят для защиты персонала в качестве индивидуального сигнализатора. Для поиска утечек они менее эффективны из-за инертности действия.
Преимущества: определяет концентрацию газа, компактные приборы для фиксации на одежде, сигнализация при обнаружении газа.
Недостатки: не определяет объём утечки, не эффективен для локализации места утечки, инертность при замерах (длительное время реакции при изменении состава газа), не применим на труднодоступных узлах.
СТАЦИОНАРНЫЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ
Стационарные газоанализаторы предназначены для непрерывного мониторинга утечек газа в помещении или на улице и сигнализации при их появлении. Они настраиваются на срабатывание при заданном пользователем уровне концентрации газа. Их основным недостатком является не чувствительность приборов к утечкам газа, расположенным вдалеке от прибора в помещении, либо рассеивании газа на улице.
Преимущества: определяет концентрацию газа, непрерывный мониторинг утечек газа.
Недостатки: не определяет объём утечки, не эффективен для локализации места утечки
ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕЧЕИСКАТЕЛИ
Переносные электронные течеискатели предназначены для обнаружения утечек из газового оборудования и выдачи световой и звуковой сигнализации при превышении установленных пороговых значений объемной доли газов. Они оснащены механическим встроенным насосом для отбора проб газов, что обеспечивает им высокую чувствительность и быструю реакцию на изменение состава проб газа.
Преимущества: определяет концентрацию газа, компактные размеры, сигнализация при обнаружении газа, высокая чувствительность, быстрая реакция на изменение состава газа.
Недостатки: не определяет объём утечки, малоэффективен для локализации места утечки, не применим на труднодоступных узлах.
АКУСТИЧЕСКИЕ ДЕТЕКТОРЫ
Портативные приборы, которые выявляют утечки газов с расстояния. Как правило, идут в комплекте с наушниками. Имеют регулировку чувствительности датчика и уровня громкости наушников. С помощью гибкого наконечника можно находить утечки в труднодоступных местах. Продвинутой технологией являются визуально-акустические течеискатели, выполненные в корпусе мобильной камеры. Основной рабочий орган – параболические микрофоны. Они регистрируют ультразвук в диапазоне частот 2-35 кГц, визуализируют место утечки на встроенном дисплее и производят расчёты. Прибор не обнаруживает утечки вне указанного диапазона, чувствителен к шумовым помехам.
Преимущества: определяет объём утечки, выявляет утечки газов с расстояния, применим для любых газов, обнаруживает всасывание газа.
Недостатки: не определяет концентрацию газа, низкая точность и чувствительность метода, требуется квалификация и опыт персонала.
ПРОБООТБОРНИКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ УТЕЧКИ ГАЗА
Предназначены для точного измерения объема и интенсивности утечки природного газа из газового оборудования. Интенсивность утечки измеряется отбором пробы при высокой скорости всасывания встроенной помпой. Точное измерение скорости потока пробы и концентрации природного газа в этом потоке позволяет рассчитать интенсивность утечки. Прибор производит автоматическую компенсацию разницы в удельном весе воздуха и природного газа, таким образом обеспечивая точность расчета интенсивности утечки. Не применим на проходных фланцах, требует времени на установку из-за чего не эффективен для поиска и локализации мест утечек.
Преимущества: определяет объём утечки с высокой точностью.
Недостатки: не определяет концентрацию газа, не применим на труднодоступных узлах, требуется квалификация и опыт дефектоскописта.
ЛАЗЕРНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
Работа лазерных детекторов заключается в испускании ИК лазерного луча в газовую среду и последующем получении отраженного сигнала, что позволяет прибору выполнить анализ спектрального состава полученного сигнала, которое затем пересчитывается в приборе в плотность метана в зондируемом слое газа. Таким образом определяется содержание метана в воздухе. Результат расчётов – это средняя концентрация метана в газовом облаке, измеряемая в миллионных частях на метр (ppm.m). Устройство обладает высокой чувствительностью и позволяет быстро обнаружить метан на расстоянии до 100 метров или выявить концентрацию газа на уровне нескольких ppm.m.
Существуют портативные детекторы для ручного применения, стационарные для непрерывного мониторинга, а так же специализированные приборы для установки на на БПЛА, позволяющие выполнять обследования на больших откытых площадях. Более подробно ознакомиться с работой и видами лазерных детекторов можно ознакомиться на нашем сайте в статье «Обнаружение утечек с помощью лазерных детекторов»
Преимущества метода: определяет концентрацию газа (усреднённо), выявляет утечки газов с расстояния, высокая чувствительность.
Недостатки метода: не определяет объём утечки, малоэффективен для локализации точного места утечки, высокая стоимость приборов.
ТЕПЛОВИЗОР С ТЕХНОЛОГИЕЙ OGI
В последнее десятилетие широкое распространение в нефтегазовой и нефтехимической отраслях промышленности во многих странах мира получила технология оптической визуализации газов OGI (optical gas imaging). Камеры для оптической визуализации газов используют поглощающие свойства определенных молекул, чтобы визуализировать их в их естественной среде. Оптические системы таких камер специально настроены на очень узкие спектральные диапазоны, порядка сотен нанометров, и поэтому являются селективными. Можно обнаружить только те газы, которые поглощают в инфракрасной области, ограниченной узкополосным фильтром пропускания.
Существуют ручные OGI камеры, стационарные и мобильные для применения на передвижных платформах.
Для количественного анализа данных применяется планшетный компьютер со специализированным ПО, который подключается к OGI тепловизору и выполняет расчёты в онлайн режиме, либо работает с записанными радиометрическими файлами.
Преимущества: локализация места утечки, видео и фото фиксация, определяет объём утечки (опционально), определяет концентрацию газа (опционально), выявляет утечки газов с расстояния, высокая чувствительность.
Недостатки: требуется квалификация и опыт персонала, высокая стоимость приборов.
Таким образом, существующие методы обнаружения и количественной оценки утечек газа основаны на различных физических принципах и имеют различные сильные и слабые стороны, что позволяет нам сделать оптимальный выбор исходя из своих потребностей с учётом принимаемых рисков и экономической эффективности проводимых мероприятий. Сочетание нескольких методов повышает эффективность и точность обнаружения утечек.
