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【儀表網(wǎng) 儀表科普】在維護(hù)液化天然氣設(shè)施的安全方面，對(duì)氣體和火災(zāi)的探測(cè)有哪些要求？

全球?qū)δ茉春颓鍧嵢剂系呐d趣正在增長(zhǎng)，液化天然氣(LNG)在滿足這些需求方面發(fā)揮著重要作用。液化天然氣需求的規(guī)模和擴(kuò)展提出了有關(guān)安全處理和使用的基本問題。一些液化天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，特別是汽車加油站，位于公共區(qū)域內(nèi)，許多國(guó)家現(xiàn)在都需要安裝氣體和火焰探測(cè)器，以解決公共安全問題。

在歐洲，已采用了幾種液化天然氣設(shè)施安全標(biāo)準(zhǔn)。EN 13645第6條規(guī)定，存儲(chǔ)容量在5噸至200噸之間的陸上固定式LNG裝置的設(shè)計(jì)和建造標(biāo)準(zhǔn)，“應(yīng)考慮對(duì)固定泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的安裝，并采取行政措施制止泄漏源，隔離工廠的相關(guān)區(qū)域和附近的點(diǎn)火源。” ISO 16924規(guī)定了向車輛加氣的LNG站的設(shè)計(jì)天然氣檢測(cè)儀，建造，操作，維護(hù)和檢查，包括設(shè)備，安全和控制裝置，指示卸載區(qū)域應(yīng)配備檢漏系統(tǒng)。EN 1473較大的液化天然氣安裝和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)在第5.3節(jié)中進(jìn)行了規(guī)定煤氣檢測(cè)儀，“應(yīng)提供一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，以警告LNG或天然氣的泄漏，并在發(fā)生火災(zāi)時(shí)給予警告。” 指示卸載區(qū)域應(yīng)配備檢漏系統(tǒng)。

考慮到這些要求，實(shí)際部署提高檢測(cè)效率的火災(zāi)和氣體探測(cè)器至關(guān)重要。此方法基于以下觀念：任何單一檢測(cè)技術(shù)都無法響應(yīng)所有危險(xiǎn)事件，因此，通過部署檢測(cè)工具，這些檢測(cè)工具可以提供互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)最大程度地降低傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，從而降低了檢測(cè)系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

通過氣體檢測(cè)系統(tǒng)的多樣性提高安全性

與液化天然氣相關(guān)的危害包括液體持續(xù)沸騰的低溫，蒸氣膨脹和分散特性，使其高度易燃。盡管在大多數(shù)情況下會(huì)發(fā)生多種危險(xiǎn)，但主要的危險(xiǎn)是易燃混合物泄漏，可能導(dǎo)致起火或爆炸。由于LNG在大氣壓下的最小點(diǎn)火能量約為0.28mJ，因此很容易被點(diǎn)燃。

火災(zāi)升級(jí)和爆炸的第一步是氣體密閉性的損失。當(dāng)在低于-110°C的溫度下釋放時(shí)，LNG蒸氣比空氣重，蒸氣被地面覆蓋，云層沿風(fēng)向傳播。一旦溫度高于-110°C，LNG蒸氣就會(huì)比空氣輕，并且在被周圍空氣充分加熱后會(huì)上升。

為了解決LNG蒸氣行為變化帶來的危害，MSA的火災(zāi)和氣體檢測(cè)系統(tǒng)在保護(hù)層的構(gòu)造內(nèi)工作，以減少危害傳播。使用這樣的模型，每一層都可以作為保障措施，防止危害變得更加嚴(yán)重。檢測(cè)技術(shù)層包含不同的危害檢測(cè)技術(shù)，這些技術(shù)可以提高場(chǎng)景覆蓋率或增加檢測(cè)到特定危害類型的可能性。這種火災(zāi)和氣體檢測(cè)層可以由點(diǎn)和開放路徑檢測(cè)器以及超聲波氣體泄漏監(jiān)測(cè)器和火焰檢測(cè)器組成。

與20到30年前相比，當(dāng)催化珠和電化學(xué)點(diǎn)傳感器成為固定氣體檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，穩(wěn)步發(fā)展成為更先進(jìn)的傳感技術(shù)，例如增強(qiáng)型激光二極管光譜(ELDS)開放路徑氣體檢測(cè)器，可以更快地響應(yīng)氣體釋放。繼而，連續(xù)的氣體監(jiān)測(cè)儀(例如紅外點(diǎn)檢測(cè)儀)可有助于檢測(cè)微小的泄漏。為了進(jìn)一步保護(hù)LNG工廠免于火災(zāi)，火焰探測(cè)器可以監(jiān)督整個(gè)過程區(qū)域。

為什么選擇基于激光的氣體檢測(cè)系統(tǒng)？

Senscient ELDS開放式氣體檢測(cè)儀背后的技術(shù)依靠ELDS來檢測(cè)特定的易燃和有毒氣體(包括甲烷或H2S)。萬一發(fā)生氣體泄漏，傳感器的激光技術(shù)可以識(shí)別和分析氣體的特定諧波指紋。在正常操作期間，檢測(cè)器的某些激光會(huì)連續(xù)不斷地反射通過氣密密封的參比池中包含的目標(biāo)氣體樣品。這種設(shè)計(jì)可確保激光器保持鎖定在特定目標(biāo)氣體的選定氣體波長(zhǎng)上。

檢測(cè)器的諧波指紋技術(shù)有助于確保精確的氣體識(shí)別，即使在不利的環(huán)境條件下，也消除了產(chǎn)生誤報(bào)的可能性。

錯(cuò)誤警報(bào)是許多氣體檢測(cè)技術(shù)中的一個(gè)嚴(yán)重問題。它們可能導(dǎo)致過多的工廠停機(jī)時(shí)間，這通常需要復(fù)雜的調(diào)查和監(jiān)管報(bào)告。從安全的角度來看，頻繁的誤報(bào)導(dǎo)致員工對(duì)氣體檢測(cè)技術(shù)缺乏信心，并且缺乏冷漠的文化，這可能導(dǎo)致員工在實(shí)際的緊急事件中無法迅速采取行動(dòng)。

ELDS探測(cè)器中設(shè)計(jì)的1類人眼安全激光器用于穿透濃霧，大雨和大雪，這超出了傳統(tǒng)的開放式紅外(OPIR)探測(cè)器的能力。借助其自動(dòng)SimuGas安全完整性自檢功能，無需進(jìn)行典型的OPIR傳感器氣體檢查和重新校準(zhǔn)，而這需要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員來解決。與電化學(xué)電池不同，ELDS傳感器還具有針對(duì)氣體的諧波指紋檢測(cè)方法，因此也不受傳感器中毒和干擾氣體的影響。

盡管開放路徑檢測(cè)器的成本可能會(huì)比傳統(tǒng)的點(diǎn)式氣體檢測(cè)器高，但總安裝成本可能比安裝多個(gè)定點(diǎn)設(shè)備達(dá)到相同的覆蓋范圍相似或更低。

用于液化天然氣設(shè)施的創(chuàng)新型氣體檢測(cè)傳感技術(shù)

重要的是要了解，為獲得最佳性能和保護(hù)，建議安裝一種以上的氣體傳感技術(shù)。這意味著，應(yīng)將開放路徑檢測(cè)器與常規(guī)的氣體檢測(cè)器配合使用，以在LNG設(shè)施中實(shí)現(xiàn)最佳保護(hù)。使用催化傳感技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)氣體檢測(cè)器已經(jīng)問世多年，MSA XCell傳感器具有值得一提的重大技術(shù)改進(jìn)。催化磁珠感測(cè)元件采用更大的pellistor和支持基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)，具有更多的活性氣體反應(yīng)/感測(cè)位點(diǎn)，從而具有更好的場(chǎng)穩(wěn)定性和較小的漂移。

特別是，對(duì)于LNG應(yīng)用，帶有XIR Plus傳感器的Ultima X5000系列點(diǎn)紅外氣體檢測(cè)儀通常起著至關(guān)重要的作用乙炔報(bào)警器，可提供最快的響應(yīng)時(shí)間，長(zhǎng)期穩(wěn)定性并顯著減少校準(zhǔn)氣瓶的消耗和總體擁有成本。紅外傳感技術(shù)在檢測(cè)天然氣泄漏方面的優(yōu)勢(shì)來自對(duì)有機(jī)硅和鉛化合物等有毒物質(zhì)的免疫力。因?yàn)闆]有發(fā)生傳感器燃燒，所以紅外傳感器不會(huì)因副產(chǎn)品暴露而受到腐蝕。

盡管安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)始終是每個(gè)變送器一個(gè)傳感器，但Ultima X5000氣體監(jiān)測(cè)儀可將兩個(gè)傳感器輸入連接到一個(gè)變送器中，從而使可用范圍翻了一番。這種經(jīng)濟(jì)的雙傳感器設(shè)計(jì)大大降低了布線，導(dǎo)管和技術(shù)人員安裝時(shí)間的成本，從而使安全性更加可承受。現(xiàn)在，它可以例如在存在因液化天然氣釋放或暴露于有毒氣體而窒息的危險(xiǎn)區(qū)域中補(bǔ)充氧氣或有毒氣體的檢測(cè)。

此外，H2S檢測(cè)器還配備了具有TruCal技術(shù)的XCell數(shù)字傳感器，可在一定間隔內(nèi)驗(yàn)證對(duì)氣體泄漏的響應(yīng)能力，并補(bǔ)償由于環(huán)境條件變化而引起的靈敏度漂移。這對(duì)于液化天然氣工藝的開始特別重要，在液化天然氣工藝中，必須從提取的酸性天然氣中去除和檢測(cè)H2S。這種遙遠(yuǎn)的位置現(xiàn)在可以受益于數(shù)字化傳感技術(shù)，擴(kuò)展的校準(zhǔn)間隔以及即將更換傳感器的用戶警告。

為復(fù)雜的液化天然氣設(shè)施選擇合適的探測(cè)器平臺(tái)，不僅可以更好地應(yīng)對(duì)危害，而且可以降低總體擁有成本。

對(duì)氣體檢測(cè)系統(tǒng)的期望更高

每當(dāng)需要提供用于加壓氣體的密封系統(tǒng)故障時(shí)，都可以使用超聲波氣體泄漏檢測(cè)器(UGLD)快速檢測(cè)泄漏，該檢測(cè)器可檢測(cè)湍流在預(yù)定水平以上產(chǎn)生的機(jī)載超聲波。使用超聲波代替氣體濃度是一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槌暡怏w泄漏檢測(cè)器不需要將氣體傳輸?shù)絺鞲衅髟⑶也皇苄孤┓较?strong>天然氣檢測(cè)儀，氣體羽流濃度梯度和風(fēng)向的影響。由于LNG的性質(zhì)和較低的存儲(chǔ)壓力，建議將UGLD安裝在再氣化點(diǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)滑軌和外殼內(nèi)以及使用加壓制冷劑的LNG液化過程中。

光學(xué)火焰探測(cè)器為防止液化天然氣火災(zāi)提供了另一重要的保護(hù)層。露天中LNG蒸氣云的延遲點(diǎn)火通常會(huì)沿著火焰朝著釋放源的方向穩(wěn)定燃燒。根據(jù)釋放源的不同，隨后可能會(huì)導(dǎo)致池火，噴射火或兩相釋放火。但是，如果密閉空間內(nèi)的LNG釋放與點(diǎn)火源接觸，則LNG釋放會(huì)導(dǎo)致爆炸。在所有情況下，光學(xué)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)在保護(hù)液化天然氣設(shè)施方面都發(fā)揮著重要作用。

光學(xué)火焰探測(cè)器通常通過在單個(gè)探測(cè)儀器中結(jié)合使用紅外，可見和/或紫外線傳感器來檢測(cè)明火的輻射能。但是天然氣檢測(cè)儀，對(duì)于LNG應(yīng)用，具有多個(gè)IR傳感器的技術(shù)是一種增強(qiáng)討厭的警報(bào)抑制能力并優(yōu)化真實(shí)火災(zāi)的檢測(cè)性能的技術(shù)。光學(xué)火焰探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖是對(duì)LNG點(diǎn)火事件提供早期和快速的探測(cè)，并隨后向可能受火災(zāi)影響的所有人員和系統(tǒng)執(zhí)行自動(dòng)緩解措施并發(fā)出警報(bào)通知。

多光譜氣體檢測(cè)系統(tǒng)

與其他技術(shù)相比，多光譜紅外火焰探測(cè)器使用多個(gè)紅外傳感器，每個(gè)紅外傳感器監(jiān)視的光譜區(qū)域略有不同，從而進(jìn)一步改善了從真實(shí)火災(zāi)隱患中分離有害的非火焰能量的能力，并提高了檢測(cè)范圍和整體火焰敏感性。

它們對(duì)電弧焊，日光和其他高溫物體產(chǎn)生的紅外輻射具有相對(duì)較高的抗擾性，對(duì)于可能存在光學(xué)污染物的現(xiàn)場(chǎng)非常理想。

現(xiàn)場(chǎng)受監(jiān)視/保護(hù)的區(qū)域內(nèi)是否存在空氣傳播的光學(xué)污染物和潛在的有害非火能源，可能會(huì)對(duì)某些傳感技術(shù)和建議的安裝位置的性能產(chǎn)生重大影響。事實(shí)證明，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(NNT)的最新技術(shù)創(chuàng)新在LNG火焰檢測(cè)應(yīng)用中非常有用。

MSA的多光譜FL4000火焰探測(cè)器提供NNT信號(hào)處理，與傳統(tǒng)的多種IR技術(shù)相比，使用更少的儀器即可提供更好的應(yīng)用范圍，更快的響應(yīng)速度以及更強(qiáng)的干擾/誤報(bào)抗擾性。NNT處理器將各種頻譜傳感器信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，然后提取時(shí)間和頻率信息。然后由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法處理該信息，該算法將其分類為從火焰或非火焰源發(fā)出，并相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)。

全球液化天然氣的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)移、存儲(chǔ)和分配過程正在繼續(xù)擴(kuò)大和增長(zhǎng)。但是，對(duì)生產(chǎn)和分銷的不斷增長(zhǎng)的需求必須通過全面的安全措施來配合。經(jīng)驗(yàn)豐富且經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶和顧問將確保指定適當(dāng)?shù)囊夯烊粴庠O(shè)施保障措施，以保護(hù)人員和設(shè)備免受潛在的生命安全危害，同時(shí)還應(yīng)重新考慮舊設(shè)施的設(shè)計(jì)，以確保有足夠的保護(hù)層來最大程度地減少事故發(fā)生和控制失敗。部署各種補(bǔ)充性早期危害檢測(cè)技術(shù)的安全系統(tǒng)可以抵消泄漏，火災(zāi)和爆炸的可能影響，防止設(shè)備或財(cái)產(chǎn)損失，人身傷害和生命損失。

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