电子燃气检漏电动自行车的设计与应用

摘要：燃气管网的维护与检漏工作一直是各地燃气公司安全工作的重点，尤其是城市市区内管网的巡查与检漏工作更是燃气企业安全生产的重中之重。近年来，各大燃气公司都加大在安全工作方面的投入，先后引进了电子燃气检漏车，用于巡检地下燃气管网的安全运行情况。文章对电子燃气检漏电动自行车的设计与应用进行了探讨。

关键词：燃气电动巡线车；电子燃气检漏电动自行车；电子燃气巡检系统；燃气管网；管网维护 文献标识码：A

中图分类号：TU996 文章编号：1009-2374（2016）18-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.006

随着国家发展，对燃气能源的需求不断增多，各城市的燃气管网数量也随之增加，尤其是一些大中城市使用燃气的时间较早，存在老旧燃气管网在线运行情况。如何及时发现地下燃气管网泄漏并抢修，保证燃气管网安全运行是燃气企业管理的重中之重。燃气电子检漏电动车可快速巡检燃气管网，并能及时准确发现燃气泄漏。本文介绍了作者2006年在任沈阳燃气网络监管中心调度室主任（主管燃气检漏车的运行及维护工作）期间通过对燃气检漏车的不断钻研，对燃气检漏车及其车载检漏设备（德国竖威产品）的原理已十分了解。2010年开始自主研发、设计、制造，选配高精度气体传感器，以电动自行车为载体，制作电子燃气检漏电动自行车，应用于非机动车道上的燃气管线测漏作业，在实际的管线巡查、测漏工作中取得了不错的业绩。本文阐述了作者研发电子燃气检漏设备的基本原理和功用。

1 电子燃气检漏电动自行车整体设计方案

车辆总体设计与燃气检漏车类似，同样采用泵吸原理，使用德国进口大功率真空泵（KNF，采样功率可以达到1800～2000L/h），采样气体由车辆前置探头，经过过滤，进入气体分析室内，气体经过分流，进入主检测单元。主检测单元使用闲置、高灵敏度的甲烷检测仪（DF6），如遇燃气报警，将立刻以声音、数值显示等形式将检测结果显示出来。仪器气路连接处全部使用快速连接头，方便随时拆卸、维修。

2 检测单元（燃气传感器）的选择

传感器是指能感受被测量并按照一定的規律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。气体传感器是指能感受气体（组分、分压）并转换成可用输出信号的传感器。气体传感器属于化学传感器的一种。气体传感器从检测原理上分为半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、光离子化气体传感器以及其他一些新型传感器（如FID）等。

经过充分的调研与考察，最终选择半导体传感器（闲置多年的法国产DF6）。半导体式气体传感器是利用一些金属氧化物半导体材料，在一定温度下，电导率随着环境气体成分的变化而变化的原理制造的。这种传感器技术已很成熟，成本低廉，不仅可满足工业检测的需要，也适宜于民用气体检测的需求。原因主要有以下

两点：

2.1 经济性方面的考量

利用闲置报废的资产可以为企业节约一定的费用，同时半导体传感器的维护和更新成本也很低，即便将来DF6仪器报废后，采购和设计新的检测单元也较其他的方案经济。

2.2 适用性方面的考量

半导体传感器灵敏度高、反应时间短，缺点是稳定性较差，受环境影响较大，特别是每一种传感器的选择性都不是唯一的，输出参数也不能确定，因此不宜应用于计量准确要求的场所。巡线电动车对测量结果的要求相对简单，只要求“定性”的检测，对“定量”方面没有苛刻的要求，同时检测人员配有相应的便携式燃气嗅敏仪用于进一步定量检测，所以半导体式燃气传感器完全能够适应实际的工作、检测需求。

3 气体采集泵和气体取样泵的选择

检测系统的气体采集方式由大功率的气体采集泵的小功率的气体取样泵组成，气体采集泵负责把大量的环境气体吸入气体采集器（气体采集器作用：水汽分离、二次过滤）并排出，气体取样泵负责在气体采集器中吸入少量需检测气体进入检测单元检测。

气体采集泵是仪器的核心部件，其主要有如下基本要求：体积小、流量大、耐磨损、稳定性好、不含油、使用寿命长。

经过充分的市场调研，从四川成都国产泵、德国KNF、美国AIRCHEK、德国Rietschle Thomas等多款产品中选择了德国的KNF采样泵。

相较于其他泵，KNF隔膜真空泵体积小、设计紧凑，不会占用过大的空间；膜片结构使用寿命长、免维护；可24小时连续工作，无须担心泵因过热保护而造成检测中断；无油，不会对介质造成污染，安静，更环保。

4 电子燃气检漏电动自行车供电及显示控制单元

电子燃气检漏电动自行车的供电方式是双路供电，电动车供电为原车电源，电动自行车电源可行驶45～55公里，检测仪器供电为6V充电电池，仪器电源可使用8小时以上。这样的供电方式的优点有：电动车在无电源驱动的情况下可人力驱动低速行驶，检测仪器还可继续工作，最大限度地保证检测工作任务的有效完成。北方冬季寒冷，电动车在行驶中电池放电量低，电池供电不能达到预定的行驶里程，针对这一情况，可在电动车上再外加一组电源，这样可保证电动车在工作时间内连续行驶，为巡检计划合理实施提供有力保障。

电子燃气检漏电动自行车的控制单元采用液晶显示触点开关控制的方式，液晶屏能够显示检测数据、报警值设定状态、电源状态等并可控制开关机、报警值设定、报警声音开关及大小等。显示控制单元与检测单元通过数据线连接。

通过实际测试发现液晶显示屏有如下缺点：（1）在东北冬季极寒天气情况下使用，液晶显示迟缓；（2）耗电量大；（3）偶尔死机。

综合考虑，后期改用机械式指针显示控制单元也称指针式控制表头后上述问题全部解决了。

5 电子燃气检漏电动自行车实际应用

电子燃气检漏电动自行车是大型燃气检漏车实际应用中的补充，大型燃气检漏车由于载体是机动车，适用于城市干道、快车道燃气管网的检漏工作，对于电子燃气检漏电动自行车依靠自身机动、小型、灵活的特点，可全部覆盖小街小巷内的燃气管网，是对城市燃气管网实现网格化巡检，并可代替燃气检漏车对商业街区、早市、夜市等易堵车地区进行巡检，提高燃气检漏车的工作效率和运行成本。

电子燃气检漏电动自行车由于使用高灵敏度的可燃气体传感器，对化粪池沼气、汽车尾气等也会报警，容易产生误报情况。对此，可随车携带便携式可燃气体爆炸下限浓度报警仪（LEL量程）用于辅助检测。这样就可在车载仪器报警后，用便携式可燃气体爆炸下限报警仪检测地下管网上面的地缝、树根、路边石缝、井室等确认是否是燃气泄漏，如是燃气泄漏，也可判断泄漏的范围和浓度的大小，为燃气泄漏抢修处置提供及时准确的信息。

6 电子燃气检漏电动自行车工作测试成果

以电动自行车为载体，适应各种路面环境，适合于狭窄街路、小区、非行车道等处的检漏作业，灵敏度高（ppm量级的检测单位），较人工巡查大幅度提高工作效率，每小时可巡查燃气管线约10～20km，检测结果客观、真实、可靠，无人为因素干扰，对比人工步行巡检每小时1～2km管线，效率可提高10倍以上。經过在沈阳燃气公司2年多的巡检测试中已发现100余处地下燃气管线泄漏点。

经过实践证实，电子燃气检漏电动自行车的设计和应用极大地提高了地下燃气管网检漏工作的效率，而且其运行成本低、维护简便、造价低廉，与燃气电子检漏车功能基本一致。

本文作者在研发过程中也曾有国内多家燃气设备企业来沈阳燃气公司考察、学习该设施的原理和研发过程，并为其开发相关产品提供技术指导，现有的电子燃气检漏电动自行车虽使用功能齐备，但还有很多不足和可以优化的地方，笔者也在逐步完善，望业内同仁给予批评指导。

参考文献

[1] 谢辉，吕岩虹，李红.燃气检漏车在城市燃气管网巡查的应用[J].煤气与热力，2008，（8）.

[2] 石伟军.燃气企业信息系统的整合[J].煤气与热力，2012，（1）.

[3] 娄桂云.燃气泄漏检测信息系统在管网检漏的应用

[J].煤气与热力，2013，（10）.

[4] 李伟，宣永根.城市燃气管网风险评价指标体系设计[J].科技传播，2011，（4）.

[5] 卢飞宝.城市燃气管网施工及管理探讨[J].技术与市场，2011，（7）.

[6] 隋楠，魏立新，隋溪，韩冬.城市燃气管网风险评价体系研究[J].油气储运，2014，（1）.

[7] 王建强，邢滕，王文红.城市燃气管网的管径优选

[J].河北工业科技，2015，（1）.

[8] 孙运军.城市燃气管网安全性现状与管理[J].科技创新导报，2011，（34）.

[9] 袁伟林.城市燃气管网泄漏的原因分析及预防措施

[J].沿海企业与科技，2013，（6）.

[10] 魏刚毅.城市燃气管网泄漏检测系统的现状及发展

[J].山东煤炭科技，2013，（3）.

作者简介：吕岩虹（1973-），男，辽宁沈阳人，供职于沈阳燃气有限公司，工程管理中级职称，研究方向：燃气管道检漏技术。

（责任编辑：黄银芳）