本发明涉及城市燃气管道设备检测技术领域，特别涉及一种基于示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法。
背景技术：
随着城市规模的不断扩大和人口的上升，对燃气的需求也日益增加，天然气管道规模也随之不断扩大，城市埋地管网越来越密集，管道在运行过程中由于不可避免的自然老化腐蚀或人为损坏等因素导致泄漏事故时有发生，而城市天然气管道主要敷设在人口密集区域，周边环境较为复杂，一旦发生泄漏、火灾、爆炸等事故，将会造成严重的人员伤亡和财产损失。
目前的管道燃气泄漏点的检测和定位主要存在定位不准的问题，常规检测手段以人工巡检方式为主，该方法通过特定仪器检测甲烷等可燃性气体浓度来判定管道是否发生泄漏，而对于准确定位泄漏点位置效果不明显且容易造成误导效果，因为天然气的泄漏不像水、石油的泄漏那么明显，具有隐蔽性、流动性等特点，在实际的燃气管道泄漏抢修施工中，时常会出现为找到燃气泄漏点多处开挖的情况，尤其当管道埋地较深时，泄漏量较小时，对于交叉、并行的复杂管路环境检测误差将大大增加，因此仅靠检测可燃性气体判定泄漏点的方法已经不能满足复杂管线的城市燃气管道泄漏检测的要求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法，从而克服现有技术的管道燃气泄漏点的检测和定位不准的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法，包括如下步骤：检测燃气管道是否存在泄漏；如果燃气管道存在泄漏，则进行以下操作：确定泄漏管道位置；在所确定的存在泄漏的管道上方沿燃气流动方向打孔，并对探测孔进行标号计数；测量管道内h2或he的本底浓度；对于密闭的静态燃气管道，进行以下操作：一次性地向密闭的静态燃气管道中加注h2或he示踪气体；每隔预定时间，检测并记录密闭的静态燃气管道中的示踪气体的浓度；对于不停止输送的动态燃气管道，进行以下操作：连续地向动态燃气管道中加注h2或he示踪气体；连续地检测并记录动态燃气管道中的示踪气体的浓度；基于所记录的密闭的静态燃气管道中的示踪气体的浓度或者所记录的动态燃气管道中的示踪气体的浓度，判断管道泄漏点的位置。
优选地，上述技术方案中，其中，确定泄漏管道位置具体为：如果检测燃气管道存在泄漏，则划定燃气管道泄漏检测的覆盖范围；基于燃气管网数据系统逐步缩小可能的泄漏范围；基于现场检测数据确定泄漏管线。
优选地，上述技术方案中，其中，探测孔的个数n满足
优选地，上述技术方案中，方法还包括：在测量管道内h2或he的本底浓度之后，用橡皮塞封堵探测孔。
优选地，上述技术方案中，对于封闭的静态燃气管道，注氢后，静态燃气管道内的氢气体积是静态燃气管道内气体总体积的2％-4％；对于动态燃气管道，注氢流量是动态燃气管道中燃气流量的1％-2％。
优选地，上述技术方案中，在每隔预定时间，检测并记录密闭的静态燃气管道中的示踪气体的浓度之前，方法还包括：用密封罩将探测孔罩住；在连续地检测并记录动态燃气管道中的示踪气体的浓度之前，方法还包括：用密封罩将探测孔罩住。
优选地，上述技术方案中，基于所记录的密闭的静态燃气管道中的示踪气体的浓度或者所记录的动态燃气管道中的示踪气体的浓度，判断管道泄漏点的位置具体为：对于均质土壤，将氢气浓度最高的点判定为燃气管道泄漏点；对于结块土壤，以如下原则定位泄漏点：将浓度高的点标记为疑似点；将氢气浓度变化速率大的点标记为疑似点；氢气浓度到达平衡时间的时间越短，则检测点离泄漏点越近。
与现有技术相比，本发明的基于示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法具有如下有益效果：本发明提出了一种基于h2/he示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法，结合h2/he在土壤中扩散的特性，通过检测土壤中h2/he的浓度扩散分布情况来准确判定泄漏点位置，有效地解决了埋地燃气管道小流量泄漏定位不准的问题，为城市燃气泄漏检测定位领域增加了一种准确性高、操作简单、检测周期短且效果明显的泄漏检测方法。本发明的定位检测方法不受地面空气流动的影响，尤其对于交叉、并行的复杂管道环境效果更为明显，从而能够实现更为精确地定位。在检测过程中，本发明对地面的破坏较小，有效解决了现有技术中常会出现的为找到燃气泄漏点多处开挖的问题，从而避免了资源浪费和对道路交通的影响。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是根据本发明的实施例的基于示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法的流程图。
图2是根据本发明的实施例的探测孔沿管线布置示意图。
图3是根据本发明的实施例的示踪气体探测仪检测过程示意图。
图4是根据本发明的实施例的探测孔中示踪气体浓度分布规律示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1是根据本发明的实施例的基于示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法的流程图。图2是根据本发明的实施例的探测孔沿管线布置示意图。图3是根据本发明的实施例的示踪气体探测仪检测过程示意图。如图所示，本发明的基于示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法包括如下步骤：
步骤101，通过常规检测手段，如人工巡检、燃气巡检车，对城市燃气管网进行巡检，通过检测甲烷等可燃性气体判断燃气管路是否发生泄漏。
步骤102，当探测到有燃气泄漏发生时，划定埋地燃气管道泄漏检测的覆盖范围，根据燃气管网数据系统逐步缩小疑似泄漏范围，结合现场检测数据和检测工程师的检测经验确定泄漏管路，并根据燃气流向确定检测起点位置。
步骤103，确定待检管线后，根据所测燃气浓度分布数据分析得出所需检测管线的长度l,沿着管线正上方以均布方式钻探测孔，探测孔直径为20mm，探测孔间距s≤管道埋深h，探测孔个数
例如某作业管线需检测管段长l＝10m，管道埋深2.5m，则探测孔深为0.8m-1.25m，探测孔间距可为2m左右，探测孔个数为n＝6个，沿着管线正上方均布钻探测孔，并按燃气流动方向对测探测孔进行顺序编号如图2所示(其中，附图标记201是示踪气体注入口，附图标记202代表泄漏点)。
步骤104，测量本底浓度。钻探测孔结束立即测量各个探测孔内氢气的本底浓度记为ω0。测量结束即用橡皮塞封堵探测孔，橡皮塞封堵的好处在于可以防止由于风速不同导致的氢气浓度测量差异。
步骤105，加注示踪气体。根据现场环境需求对燃气管路进行分析，确定是否能够进行停气处理。对于能够停气的密闭静态管道，一次性将所需氢气量加注，结束后，再通过燃气加压吹扫使得氢气与燃气混合均匀，注氢后氢气的vol为管道内气体总量的2％-4％为佳。对于不停输燃气管道，需要连续注氢，为了节约示踪气体消耗，注氢流量q＝1％-2％管道中燃气流量。
步骤106，检测记录与数据分析。氢气作为一种轻质气体，其原子半径小，在土壤中的渗透、扩散速度相比于甲烷更快。示踪气体的扩散范围、扩散时间决定了探测孔的间距、深度、浓度测量时间等参数。对于静态燃气管道，注氢结束后，每隔5-10分钟，测量一次探测孔中的氢气浓度，并进行记录。对于不停输燃气管道，注氢开始1分钟后，即开始连续循环测量探测孔中的氢气浓度，并进行记录。
具体测量方法如图3所示。在注氢开始前，通过橡皮塞301将探测孔封堵。在测量之前，将密封罩上的细绳304与橡皮塞301的吊耳连接，然后密封罩盖在探测孔上。测量时,先将装有密封块305的柔性臂检测探头306伸入到密封罩内，并使密封块305紧贴密封罩。然后通过细绳304将橡皮塞301拉起紧贴至密封罩302，最后通过氢气浓度探测仪器对氢气浓度进行测量。氢气检测仪为吸枪式检测仪，其原理是通过前置吸枪探头将探测孔中气体吸入到检测室内进行分析和数据采集。
步骤107，数据分析与泄漏点定位。将所记录的数据整理成柱状图，并根据以下原则对图形进行分析处理：对于均质土壤，即土壤颗粒较细，气体在土壤中的各个方向扩散条件相同，氢气浓度最高的点即是燃气管道泄漏点。对于结块土壤，即土壤的颗粒大小不一，气体在土壤中的各个方向的扩散条件不同，其判定较为复杂，定位原则如下：(a)氢气浓度，浓度高的点标记为疑似点。(b)氢气浓度变化速率，变化速率大的点，标记为疑似点。(c)氢气浓度平衡时间，根据所测探测孔浓度变化达到平衡的时间，间接表明了探测点距离泄漏点的距离，到达平衡的时间越短，离泄漏点越近。
通过图像中的气体浓度、浓度变化速率、浓度平衡时间等参数判定泄漏点的位置，如图4所示，由图可知3号探测孔中氢气浓度最高，浓度变化率最大且达到浓度平衡的时间最短，可以确认泄漏点在3号探测孔附近。
综上所述，本发明的基于h2/he示踪气体的埋地燃气管道泄漏点定位方法，结合h2/he在土壤中扩散的特性，通过检测土壤中h2/he的浓度扩散分布情况来准确判定泄漏点位置，有效地解决了埋地燃气管道小流量泄漏定位不准的问题，为城市燃气泄漏检测定位领域增加了一种准确性高、操作简单、检测周期短且效果明显的泄漏检测方法。而且本发明的定位检测方法不受地面空气流动的影响，尤其对于交叉、并行的复杂管道环境效果更为明显，从而能够实现更为精确地定位。在检测过程中，本发明对地面的破坏较小，有效解决了现有技术中常会出现的为找到燃气泄漏点多处开挖的问题，从而避免了资源浪费和对道路交通的影响。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。