[发明专利]天然气泄漏检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，尤其是一种天然气泄漏检测装置及方法。

背景技术

LNG是液化天然气（liquefied natural gas）的英语缩写，主要成分是液化甲烷，其体积与气体甲烷的体积比约是1：600，但重量仅为同体积水的45%左右，因此被广泛应用于城市管网、码头长运输（将LNG存储在超大型LNG储气罐中，通过海运进行运输）等，同时很多石油化工厂有专门生产LNG的生产间。由于天然气易燃易爆的特点，快速有效地检测天然气是否存在泄漏对于天然气的开发及生产有着重要的意义，虽然现有技术中存在着很多天然气检测装置，而且也被广泛应用于石油和煤矿环境中，但这些检测装置无法满足LNG各种应用的检测，下面以LNG储罐为例进行说明。

LNG储罐是液化天然气接收站的重要设施。目前全容式LNG储罐全部采用热电偶、可燃气体探测仪、火焰离子探测器等监测储罐的LNG泄漏情况。其具体实施方式为：在全容式LNG储罐的罐壁和罐底安装多个热电偶，根据热电偶所测温度来判断是否有泄漏发生；同时，在LNG储罐罐顶及外壁安装有可燃气体探测仪和火焰离子探测器，用于监测LNG泄漏之后气化生成的天然气以及天然气燃烧所产生的火焰离子。目前的这种方法存在温度监测点过少、检测精度较低、无法及时发现少量LNG泄漏的问题，且很难确定泄漏点的准确位置，最重要的，由于热电偶等监测设备监测时均为带电监测，在天然气泄漏时有燃烧、爆炸的可能性，存在安全隐患。倘若因此发生燃烧或爆炸，那将是极其重大的安全事故，对社会安定以及人类进步也会造成巨大的影响。另外，上述方式无法在LNG泄漏的最初阶段进行报警，极易造成严重的次生灾害。因此用热电偶、可燃气体探测仪和火焰离子探测器监测LNG储罐泄漏的技术安全保障性较差，无法有效降低LNG储罐泄漏带来的环境污染和安全风险。

诸如上述的LNG或天然气其他大型应用场所，均出现上述安全类问题。因此，现有感知传感器带电，且均为带电点监测，有爆炸可能性。如何避免在天然气检测时无源（即不带电），能够安全、高效直接判断大型应用场所中天然气的泄漏范围，已经成为亟需解决的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是，提供一种天然气泄漏检测装置，能够实现无源探测，不会产生由于电信号导致的爆炸等危险，最大限度的减少了安全隐患节点，同时能够快速实现对天然气泄漏范围的判断。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种天然气泄漏检测装置，包括：结构安装机架、激光发射机、与所述激光发射机对应匹配设置的激光接收机以及设置在安全控制中心室的检测主机，所述激光发射机、激光接收机均通过结构安装机架安装在天然气检测区顶面的边缘上；所述激光发射机还包括位于激光发射光路上的第一准直器，所述激光接收机还包括位于激光接收光路上的第二准直器；所述检测主机包括激光激发模块、光信号输出接口、光信号输入接口以及光谱分析模块，所述激光发射机通过光缆连接检测主机的光信号输出接口，激光接收机通过光缆连接检测主机的光信号输入接口；

所述检测主机触发激光激发模块发射激光信号，所述激光激发模块发射的激光通过光信号输出接口后经过光缆被发射到第一准直器，经过第一准直器准直后形成平行激光光束；

所述激光发射机将所述平行激光光束向外发射，所述激光发射机发射的平行激光光束穿过天然气检测区后被发射至对应的激光接收机；

所述激光接收机接收对应的激光发射机发射的平行激光光束，所述激光发射机、激光接收机之间的激光监测光路形成监测天然气检测区的“线监测”，所述激光接收机接收的平行激光光束经第二准直器准直后通过光缆反射至光信号输入接口，并被传输至光谱分析模块；

所述光谱分析模块分析接收到的光信号的光谱变化，判定所述天然气检测区是否有天然气泄漏，并在判定有天然气泄漏的情况下根据相应激光发射机和激光接收机确定天然气泄漏的坐标范。

具体的，所述激光发射机包括多个平行设置的第一发射机，所述激光接收机包括多个平行设置的第一接收机，所述激光发射机、激光接收机之间的激光监测光路形成监测天然气检测区的“面监测”。

具体的，所述激光发射机还包括多个平行设置的第二发射机，所述激光接收机还包括多个平行设置的第二接收机，所述第一激光发射机、第一激光接收机之间的第一激光监测光路与第二激光发射机、第二激光接收机之间的第二激光监测光路具有夹角。

优选的，所述夹角为90°。