Автомобильные детекторы утечек метана на основе метода диодно-лазерной спектроскопии ДЛС-ПЕРГАМ

Методы поиска утечек газа

По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), метан (CH₄) способен задерживать тепло в атмосфере в 25 раз сильнее, чем двуокись углерода (СО₂).  Своевременное обнаружение мест неконтролируемых утечек метана одновременно поможет снизить влияние газа на парниковый эффект в атмосфере, и значительно уменьшить финансовые потери газодобывающих и газораспределяющих компаний, для которых метан является ценным товаром на рынке первичных источников энергии.

Главной причиной утечек метана, наряду с человеческим фактором, остается сильный износ газопроводов и газового оборудования. И ситуация из года в год все больше усугубляется. Поэтому первоочередная задача компании, в чьи обязанности входит обслуживание участка газопровода – проведение постоянного и систематического обследования для своевременного выявления утечек метана.

В качестве средств для обнаружения утечки газа на обследуемых объектах применяют газоанализаторы, предназначенные для определения качественного и количественного состава смесей газов. Чаще всего используются датчики загазованности, основанные на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления метана (каталитические анализаторы). Такие датчики используются как стационарно, так и в виде переносных приборов с которыми обходчики проходят вдоль газопровода по заданному маршруту.

Основным недостатком такого метода обнаружения утечек является то, что возможность их применения сильно ограничена большой разветвленностью и труднодоступностью газовых сетей. Протяженность газопровода, вдоль которого может пройти обходчик с переносным газоанализатором ничтожно мала. Даже те доступные участки газопровода, куда обходчик может добраться самостоятельно, обследуются долго и не эффективно.

Чувствительность каталитического метода не позволяет обнаруживать небольшие утечки газа

Нельзя сбрасывать со счетов и человеческий фактор: обходчик может пропустить или не заметить показания прибора.

В это трудно поверить, но в ряде регионов России до сих пор используется метод обмыливания оборудования простой мыльной водой!

Метод диодно-лазерной спектроскопии

Лазерный луч с четко определенной длиной волны (1,65 мкм) проходит через атмосферу, и отразившись от любого физического объекта (дерево, земля, кустарник, стена здания, асфальт, всё, что угодно) принимается оптической системой для цифрового анализа. Суть в том, что лазерный луч этой конкретной длины волны максимально поглощается молекулами метана. И если они окажутся на пути излучения (даже в очень небольшой концентрации), энергия лазера частично поглотится, его форма изменится, и по характеру изменения формы луча программа выдаст информацию о количестве содержания метана в атмосфере на исследуемом участке.

Простая и надежная технология. Самая чувствительная из существующих на сегодняшний день

Концентрация измеряется на всем пути излучения лазера и выводится в относительной величине — ppm×m. Количество молекул метана на миллион молекул воздуха, умноженное на расстояние.

Основные направления, в которых можно применять метод диодно-лазерной спектроскопии для поиска утечек метана:

• мониторинг всех типов магистральных газопроводов большой протяженности, газопроводов низкого давления, городских газовых коммуникаций, газораспределительных станций, подземных хранилищ газа и других объектов;
• поиск утечек метана в проблемных местах (на запорных узлах, водных переходах, на пересечении газопроводов с различными транспортными магистралями и др.);
• экологический контроль улиц и районов мегаполисов, промышленных предприятий, торговых центров, подземных парковок и заправочных станций;
• оперативное предупреждение о возможности возникновения техногенных аварий и экологических катастроф.

Автомобильные лаборатории ДЛС-ПЕРГАМ

Мобильные лаборатории ДЛС-ПЕРГАМ предназначены для дистанционного и локального обнаружения утечек газа в полевых и городских условиях: места газодобычи, транспортировка газа (магистральный газопровод, межпоселковый газопровод), система распределения газа в поселковой и городской среде.

В мобильных лабораториях используется две разновидности детектора метана, основанного на принципе диодно-лазерной спектроскопии. Они предназначены для контролирования различных областей пространства.

Первый из них – дистанционный детектор метана.  Он устанавливается на крыше автомобиля на специальной поворотной платформе, которая позволяет поворачивать прибор на 360 градусов (180 градусов влево и 180 градусов вправо). Инфракрасный лазерный луч направляется на любой физический объект (стена, дерево, земля, асфальт и т.д.) находящийся на расстоянии до 150 метров от автолаборатории.

Лазерное излучение, отразившись от физического объекта, попадает в приемную систему прибора и фокусируется на фотоприемник. И, если лазерный луч пересечет облако газа в любом месте между прибором и отражающей поверхностью, то избыточная концентрация газа будет мгновенно зафиксирована и измерена спектроскопическим анализом сигналов фотоприемника. Каждый детектор оборудован оптическим целеуказателем и видеокамерой. Они позволяют оператору контролировать направление излучения для детектирования метана.

Вторая разновидность прибора для автомобильного использования – это бамперный детектор для локального обнаружения утечки. Он устанавливается на передний бампер автомобиля. Его основная задача – уловить мельчайшие концентрации метана в воздухе, которые могут исходить как из подземных распределительных газовых сетей, так и от любых наземных газовых объектов. Далее опытный оператор по зарегистрированному облаку газа и направлению ветра легко находит источник данной утечки - место выхода газа, и фиксирует полученную информацию для передачи ремонтным службам (GPS-координаты, уровень концентрации газа в этом месте и фото объекта).

Принцип работы бамперного детектора такой же, что и у дистанционного прибора с той лишь разницей, что процесс излучения и отражения лазерного луча происходит внутри специальной кюветы, куда под давлением засасывается проба окружающего воздуха через отверстия на трубке, которая крепится на бампер автомобиля. В результате многократного отражения луча от установленных внутри кюветы зеркал, точность измерения концентрации метана в воздухе становится беспрецедентной.

Бамперный детектор ДЛС-ПЕРГАМ способен обнаруживать содержание метана в воздухе в концентрации 0,1 ppm, т.е. 1 молекула метана на 10 миллионов молекул воздуха!

Каждый из лазерных детекторов метана управляется своим блоком электроники. Управление приборами и обработка данных производится с помощью специального программного обеспечения. Основные результаты измерений выводятся на монитор оператора.

Встроенный GPS-приемник позволяет фиксировать координаты мест утечек и их концентрацию с автоматическим построением отчета, что исключает вероятность ошибки, которые случаются в работе обходчиков.

Автомобиль в режиме измерения движется со скоростью около 50 км/час, что на порядок быстрее скорости обходчиков.

Благодаря высокой точности измерительных приборов (а также при комбинированной версии автолаборатории с использованием одновременно двух детекторов – дистанционного и локального) автомобиль может двигаться не только над осью газопровода. Это позволяет использовать автомобильную лабораторию на любых участках газопровода, в том числе отгороженных от проезжей части, а также проводить диагностику на газонах и пустырях.

Установка оборудования на шасси вездехода позволяет проводить обследование участков газопровода в труднодоступных и заболоченных местах. Детекторы ДЛС-ПЕРГАМ успешно установлены и работают на вездеходах Шаман 8х8 и Трэкол 6х6.

Основным и неоспоримым преимуществом использования детекторов утечки метана ДЛС-ПЕРГАМ на автомобильной платформе перед детекторами, которые устанавливаются на летательные аппараты (вертолет, квадрокоптер, БПЛА) – это повышенная точность измерений.

Мнение нашего специалиста

Сергей Журкин

Инженер по технической поддержке

«Применение автомобильного диагностирования по сравнению с вертолетным аналогом увеличит количество найденных утечек как минимум в 10 раз»

Поиск утечек газа в многоквартирных домах

Еще одно очень важное и востребованное применение дистанционного и детектора метана автомобильного базирования – дистанционный поиск утечек в многоквартирных домах и городских сетях распределения газа. Важность такого обследования трудно переоценить.

Основное препятствие для специалистов, которые совершают поквартирный обход жильцов с целью выявления возможных неисправностей газового оборудования, является нежелание жильцов пускать в свои квартиры посторонних людей. В такой ситуации автолаборатория с дистанционным детектором ДЛС-ПЕРГАМ – единственное решение проблемы.

Автомобильная лаборатория на небольшой скорости передвигается по дворовой территории вдоль жилого дома, который требуется обследовать. Оператор направляет излучение в окна дома, где по планировке располагается газовое оборудование. Программа обрабатывает информацию и в реальном времени на мониторе оператор видит информацию о содержании метана в исследуемом пространстве (отдельно взятая кухня).

Излучаемый детектором луч абсолютно безвреден для человека. Также он невидим для человеческого глаза, а лазерный целеуказатель при таком виде обследования можно отключить, используя для наведения на объект только видеокамеру.