先进的激光泄漏检测技术

管道是最经济、最安全的运输天然气(如甲烷)的方式。美国能源信息管理局(EIA)表示，美国几乎所有的天然气运输都要经过该国约300万英里的管道基础设施。

曼哈顿研究所的一份报告利用了管道和有害物质安全管理局(PHMSA)的数据，强调了管道的安全程度是铁路的2.3倍，而公路运输的安全程度是公路运输的22倍。亚博网站下载¹

然而，就像航空旅行一样，当管道发生故障时，损害可能是灾难性的。PHMSA的数据显示，在2000年至2019年期间，发生了686起天然气管道严重事故，造成1,111人受伤，253人死亡。²

每年平均有12人死亡，55人受伤，这一数字不应被忽略，尽管这一数字远低于煤矿等其他一些自然资源部门的死亡率。这些事故还会造成经济后果，对行业和公众都有影响。

PHMSA的数据显示，在2005年至2020年期间，发生在管道上的严重事故造成了超过77亿美元的损失。其中83.3%由业界支付，其余16.7%由公众支付。^3.

环境保护署另外，据估计，由于泄漏，大约1.4%的天然气流失。⁴2019年，这一数字超过47.1亿立方英尺⁸以每千立方英尺3.8美元的“城门”价格计算，这相当于大约18亿美元。

当天然气管道泄漏时，从燃煤发电转向燃气发电所带来的一些环境效益就会被抵消，因为甲烷是一种强温室气体——比CO强21倍₂事实上,。

天然气是王者，但泄漏仍然是一个挑战

EIA预测，到2025年，美国天然气产量将以每年1.9%的速度逐渐增长。⁵工业部门——如用于过程加热或化工厂作为原料的气体——是这种增长的主要原因。

然而，电力公司仍然是最主要的用户，因为它们继续从燃煤发电向燃气发电过渡。

预计到2030年，液化天然气(LNG)出口将增加两倍，对加拿大和墨西哥的液化天然气出口预计都将增加。这些趋势是增加管道容量的关键驱动因素。

总体而言，EIA指出，仅在2019年，现有网络的天然气管道容量就增加了160亿立方英尺/天(Bcf/d)。⁶

图1所示。图片来源:ABB Measurement & Analytics

虽然对管道的依赖持续增加，但天然气管道基础设施本身正在老化。超过一半的基础设施是在1970年之前建造的，这很容易发生泄漏。

对天然气损失总量的估计各不相同，EPA估计这一数字为天然气产量的1.4%。然而，2019年11月发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究估计，天然气和石油作业产生的甲烷排放量占年度总产量的2.3%。亚博老虎机网登录⁷

图2。今天的气体检测传感器可以安装在道路车辆、飞机或无人机上。图片来源:ABB Measurement & Analytics

不管总体数字如何，美国的管道每年都会发生数千起破裂和泄漏事件，引发这些事件的因素多种多样。原因包括:

• 导致管道划伤、破裂或穿孔的挖掘事故
• app亚博体育埋设在地下管道上的设备或极重的物料亚博网站下载
• 破坏人行道或道路的水管
• 煤气管道、仪表及燃气器具燃烧及排气口积冰或雪过多
• 管道附近发生爆炸或起火
• 气体系统压力过小或过大
• 腐蚀或设备故障app亚博体育
• 自然灾害，如龙卷风、地震或洪水

在针堆里找针

在修补漏洞之前，必须先找到漏洞。然而，传统方法不准确、不敏感且耗时，经常完全忽略泄漏。技术人员必须在目前被检查的区域周围行走，同时使用手持探测器，一旦他们到达现场，可能需要45分钟来校准。

图3。使用今天的移动系统，天然气技术人员每小时可以比传统技术覆盖10-25倍的区域。图片来源:ABB Measurement & Analytics

这些检测系统定期测试空气——每隔几秒钟——技术人员以缓慢的速度通过潜在的泄漏点。测试结果必须手动输入报告系统，而探测器本身由于缺乏灵敏度而经常漏泄。

移动技术、传感和分析的最新进展促使新一代改进的气体泄漏检测解决方案，其性能比传统方法要好得多，而且成本更低。

这些增强的系统能够检测出浓度在十亿分之一(ppb)或更低的天然气泄漏所释放的甲烷。例如，ABB的移动气体泄漏检测系统采用了先进的GPS技术、基于激光的传感器和分析软件，显著提高了气体泄漏识别和定位的准确性和速度。

图4。现代气体检测技术比传统方法在更短的时间内覆盖更广的区域。图片来源:ABB Measurement & Analytics

它是如何工作的

ABB的MobileGuard™系统它的灵敏度是传统设备的1000多倍，甚至可以在300英尺(约合300米)的高度(例如在汽车中)检测甲烷。app亚博体育

车载超声波风速计与GPS模块一起工作，用于测量风速，再加上先进的分析技术，MobileGuard™可以检测、准确定位和精确估计天然气泄漏的大小;所有这些方法每小时能覆盖比传统方法多10-25倍的陆地面积。

至关重要的是，MobileGuard™可以消除与甲烷生物源(如动物粪便或污水)相关的假阳性，因为它还可以检测乙烷(一种只在热致管道气体中发现的气体)和甲烷。

ABB的系统是云连接的，数据每秒记录两次，然后在本地报告和分析，同时实时传输到云。电子合规记录是基于可在运营中心和服务团队的移动设备上访问的地图创建的。

这种准确性、操作效率和便捷性的结合，帮助管道运营商满足快速、透明、准确的要求，同时日益简化操作。

最值得注意的是，这种先进的技术已经在市场上上市了。例如，ABB的MobileGuard™目前正在美国和世界各地的天然气价值链上下使用。

结论

数字化、传感和分析技术的发展使甲烷泄漏检测变得更加快速、准确和人性化。

至关重要的是，旨在减少甲烷泄漏风险的法规和政策要跟上技术发展和部署的步伐。这将保证最高水平的公共安全，同时为管道运营商提供切实的利益。

参考文献

1. “天然气管道与铁路运输”，能源服务南方
2. PHMSA,https://www.phmsa.dot.gov/data-and-statistics/pipeline/pipeline-incident-20-year-trends
3. PHMSA,% 20 https://portal.phmsa.dot.gov/analytics/saw.dll?Portalpages&PortalPath=%2Fshared%2FPDM%20Public%20Website%2F_portal%2FSC%20Incident%20 Trend&Page =重要% 20事件的后果
4. CNBC
5. 环评需求预测
6. 环境影响评价,https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=41933
7. “美国主要城市的甲烷泄漏速度是之前认为的两倍，”https://www.亚博老虎机网登录sciencemag.org/news/2019/07/major-us-cities-are-leaking-methane-twice-rate-previously-believed
8. 《天然气摘要》，EIA

这些信息已经从ABB测量与分析公司提供的材料中获得、审查和修改。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问ABB测量与分析。