[发明专利]基于AWG阵列光波导的天然气站场泄漏预警系统

说明书

技术领域

本发明属于天然气预警技术领域，特别是涉及基于AWG阵列光波导的天然气站场泄漏预警系统。

背景技术

天然气是一种易燃易爆气体，成份主要由甲烷组成，其性质与纯甲烷相似，相对密度(空气＝1)q＝0.55,如发生泄漏能迅速在空气中扩散，当与空气混合浓度达到5％-15％范围时，形成爆炸性混合物；遇热源、明火时有火灾、爆炸危险。天然气属“单纯窒息性”气体，高浓度时因缺氧而引起人员窒息。空气中天然气浓度达到25％-30％时，出现头昏、呼吸加速、运动失调。另外天然气与五氟化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化溴、强氧化剂等接触能够剧烈反应，极易引发中毒窒息、火灾和爆炸等事故。

在导致天然气泄漏事故的安全隐患中，人的不安全行为是主要风险因素之一，具体表现为企业员工安全教育不到位，部分人员安全生产意识淡薄、主观上麻痹大意，在生产过程中不遵守安全操作规程、违章作业，导致泄漏事故发生。

另外，第三方的人为损坏也是目前导致天然气泄漏事故的一个突出问题，城市给排水工程、热力工程、强弱电工程等施工单位未取得其施工范围内反映地下管线位置的详尽技术资料就擅自开工，盲目施工导致天然气管道断裂，造成天然气泄漏。

天然气生产经营单位作为高危经营行业，只有建立科学、规范、统一、高效的燃气事故预警及应急救援体系，才能提高供气管辖区域内燃气防灾和减灾的综合管理能力和抗风险能力，才能在城镇天然气供气区域发生安全事故时，迅速启动应急救援行动，快速、积极、有序地控制事故蔓延和处置生产安全事故，并尽快恢复燃气供应，最大限度的减少燃气事故对人民生命财产的威胁和危害。

天然气的开发和利用离不开天然气集输系统，其中集气站则是重要的一环。由于天然气集气站生产的连续性、工业技术的复杂性、生产介质的易燃易爆及有毒性等特点，集气站生产的安全问题显得尤为突出。目前，天然气集气站站控系统SCADA(数据采集与监视控制系统)，主要功能是对集气站各节点和元件的压力、温度、流量、液位(油水分离液位、水位)等进行监控，以保证各参数符合工艺要求，同时防止天然气水合物的形成。存在主要问题是数据采集点少，信号处理精度不高，无泄漏报警和定位，误报率高等缺点。为保证集气站的安全运行，建立独立于生产过程控制之外的安全控制系统，实时、准确地监控站场天然气泄漏，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供基于AWG阵列光波导的天然气站场泄漏预警系统，通过采用传感器和传输信号均为光纤介质；通过采用FBG构成的AWG声音信号检测单元具有很高的灵敏度和MHz的频率响应范围，适合对泄漏产生的超声波信号进行检测。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为基于AWG阵列光波导的天然气站场泄漏预警系统，包括用于检测天然气站场工艺设备泄漏信号产生的超声波的AWG传感单元；用于AWG传感单元信号处理终端；用于控制信号处理终端的控制中心。

进一步地，所述AWG传感单元串联在光缆上；所述AWG传感单元与工艺设备相对应。

进一步地，所述工艺设备通过三个及以上的AWG传感单元进行检测定位。

进一步地，所述AWG传感单元对工艺设备的检测定位方法具体包括：

SS01在工艺设备周侧布置若干AWG传感单元；所述AWG传感单元依次通过光缆串联；

SS02检测工艺设备是否泄漏天然气，若是，则对应位置的AWG传感单元的频率、幅度特征发生改变；若否，则对应位置的AWG传感单元的频率、幅度特征无改变；

SS03确认泄漏工艺设备的位置。通过三个AWG传感单元形成三角形方位的分布，工艺设备位于该三个AWG传感单元形成的三角形内，主要原理对于任意三角形，边长知道，三角形中间某一点到三个顶点的距离已知，根据余弦公式可以求出该点相对三个顶点的位置。

进一步地，所述控制中心的预警方法具体包括：

步骤一，AWG传感单元检测到工艺设备发生天然气泄漏，当工艺设备发生天然气泄漏时产生声波的变化；

步骤二，AWG传感单元检测到的信号通过中央处理器进行信号处理，得到信号的频率信息、时频特征、功率谱能量分布；

步骤三，分析得出工艺设备发生天然气泄漏的泄漏位置和泄漏大小；

步骤四，分级预警，将预警等级分成1-n级，n小于10。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过采用传感器和传输信号均为光纤介质，无源，本质安全，全光纤组网，适合石油化工等易燃易爆场所，具有防爆，安全性能好。