【仪表网 仪表科普】在维护液化天然气设施的安全方面，对气体和火灾的探测有哪些要求？

全球对能源和清洁燃料的兴趣正在增长，液化天然气(LNG)在满足这些需求方面发挥着重要作用。液化天然气需求的规模和扩展提出了有关安全处理和使用的基本问题。一些液化天然气基础设施，特别是汽车加油站，位于公共区域内，许多国家现在都需要安装气体和火焰探测器，以解决公共安全问题。

在欧洲，已采用了几种液化天然气设施安全标准。EN 13645第6条规定，存储容量在5吨至200吨之间的陆上固定式LNG装置的设计和建造标准，“应考虑对固定泄漏检测系统的安装，并采取行政措施制止泄漏源，隔离工厂的相关区域和附近的点火源。” ISO 16924规定了向车辆加气的LNG站的设计，建造，操作，维护和检查，包括设备，安全和控制装置，指示卸载区域应配备检漏系统。EN 1473较大的液化天然气安装和设备标准在第5.3节中进行了规定液化气检测仪，“应提供一个检测系统，以警告LNG或天然气的泄漏，并在发生火灾时给予警告。” 指示卸载区域应配备检漏系统。

考虑到这些要求，实际部署提高检测效率的火灾和气体探测器至关重要。此方法基于以下观念：任何单一检测技术都无法响应所有危险事件，因此，通过部署检测工具，这些检测工具可以提供互补的优势，同时最大程度地降低传统技术的局限性，从而降低了检测系统故障的风险。

通过气体检测系统的多样性提高安全性

与液化天然气相关的危害包括液体持续沸腾的低温，蒸气膨胀和分散特性，使其高度易燃。尽管在大多数情况下会发生多种危险，但主要的危险是易燃混合物泄漏，可能导致起火或爆炸。由于LNG在大气压下的最小点火能量约为0.28mJ，因此很容易被点燃。

火灾升级和爆炸的第一步是气体密闭性的损失。当在低于-110°C的温度下释放时，LNG蒸气比空气重，蒸气被地面覆盖，云层沿风向传播。一旦温度高于-110°C，LNG蒸气就会比空气轻，并且在被周围空气充分加热后会上升。

为了解决LNG蒸气行为变化带来的危害，MSA的火灾和气体检测系统在保护层的构造内工作，以减少危害传播。使用这样的模型，每一层都可以作为保障措施，防止危害变得更加严重。检测技术层包含不同的危害检测技术，这些技术可以提高场景覆盖率或增加检测到特定危害类型的可能性。这种火灾和气体检测层可以由点和开放路径检测器以及超声波气体泄漏监测器和火焰检测器组成。

与20到30年前相比，当催化珠和电化学点传感器成为固定气体检测的标准时，稳步发展成为更先进的传感技术，例如增强型激光二极管光谱(ELDS)开放路径气体检测器，可以更快地响应气体释放。继而，连续的气体监测仪(例如红外点检测仪)可有助于检测微小的泄漏。为了进一步保护LNG工厂免于火灾，火焰探测器可以监督整个过程区域。

为什么选择基于激光的气体检测系统？

Senscient ELDS开放式气体检测仪背后的技术依靠ELDS来检测特定的易燃和有毒气体(包括甲烷或H2S)。万一发生气体泄漏，传感器的激光技术可以识别和分析气体的特定谐波指纹。在正常操作期间，检测器的某些激光会连续不断地反射通过气密密封的参比池中包含的目标气体样品。这种设计可确保激光器保持锁定在特定目标气体的选定气体波长上。

检测器的谐波指纹技术有助于确保精确的气体识别，即使在不利的环境条件下，也消除了产生误报的可能性。

错误警报是许多气体检测技术中的一个严重问题。它们可能导致过多的工厂停机时间，这通常需要复杂的调查和监管报告。从安全的角度来看，频繁的误报导致员工对气体检测技术缺乏信心液化气报警器，并且缺乏冷漠的文化，这可能导致员工在实际的紧急事件中无法迅速采取行动。

ELDS探测器中设计的1类人眼安全激光器用于穿透浓雾，大雨和大雪，这超出了传统的开放式红外(OPIR)探测器的能力。借助其自动SimuGas安全完整性自检功能，无需进行典型的OPIR传感器气体检查和重新校准，而这需要现场技术人员来解决。与电化学电池不同，ELDS传感器还具有针对气体的谐波指纹检测方法，因此也不受传感器中毒和干扰气体的影响。

尽管开放路径检测器的成本可能会比传统的点式气体检测器高汽油报警器，但总安装成本可能比安装多个定点设备达到相同的覆盖范围相似或更低。

用于液化天然气设施的创新型气体检测传感技术

重要的是要了解，为获得最佳性能和保护，建议安装一种以上的气体传感技术。这意味着，应将开放路径检测器与常规的气体检测器配合使用，以在LNG设施中实现最佳保护。使用催化传感技术的标准点气体检测器已经问世多年，MSA XCell传感器具有值得一提的重大技术改进。催化磁珠感测元件采用更大的pellistor和支持基础设施进行设计和工程设计，具有更多的活性气体反应/感测位点，从而具有更好的场稳定性和较小的漂移。

特别是，对于LNG应用，带有XIR Plus传感器的Ultima X5000系列点红外气体检测仪通常起着至关重要的作用，可提供最快的响应时间，长期稳定性并显着减少校准气瓶的消耗和总体拥有成本。红外传感技术在检测天然气泄漏方面的优势来自对有机硅和铅化合物等有毒物质的免疫力。因为没有发生传感器燃烧液化气检测仪，所以红外传感器不会因副产品暴露而受到腐蚀。

尽管安全行业标准始终是每个变送器一个传感器，但Ultima X5000气体监测仪可将两个传感器输入连接到一个变送器中，从而使可用范围翻了一番。这种经济的双传感器设计大大降低了布线，导管和技术人员安装时间的成本，从而使安全性更加可承受。现在，它可以例如在存在因液化天然气释放或暴露于有毒气体而窒息的危险区域中补充氧气或有毒气体的检测。

此外，H2S检测器还配备了具有TruCal技术的XCell数字传感器，可在一定间隔内验证对气体泄漏的响应能力，并补偿由于环境条件变化而引起的灵敏度漂移。这对于液化天然气工艺的开始特别重要，在液化天然气工艺中，必须从提取的酸性天然气中去除和检测H2S。这种遥远的位置现在可以受益于数字化传感技术，扩展的校准间隔以及即将更换传感器的用户警告。

为复杂的液化天然气设施选择合适的探测器平台，不仅可以更好地应对危害，而且可以降低总体拥有成本。

对气体检测系统的期望更高

每当需要提供用于加压气体的密封系统故障时，都可以使用超声波气体泄漏检测器(UGLD)快速检测泄漏，该检测器可检测湍流在预定水平以上产生的机载超声波。使用超声波代替气体浓度是一个主要优点，因为超声波气体泄漏检测器不需要将气体传输到传感器元件，并且不受泄漏方向，气体羽流浓度梯度和风向的影响。由于LNG的性质和较低的存储压力，建议将UGLD安装在再气化点，燃气轮机滑轨和外壳内以及使用加压制冷剂的LNG液化过程中。

光学火焰探测器为防止液化天然气火灾提供了另一重要的保护层。露天中LNG蒸气云的延迟点火通常会沿着火焰朝着释放源的方向稳定燃烧。根据释放源的不同，随后可能会导致池火，喷射火或两相释放火。但是，如果密闭空间内的LNG释放与点火源接触，则LNG释放会导致爆炸。在所有情况下，光学火灾探测系统在保护液化天然气设施方面都发挥着重要作用。

光学火焰探测器通常通过在单个探测仪器中结合使用红外，可见和/或紫外线传感器来检测明火的辐射能。但是，对于LNG应用，具有多个IR传感器的技术是一种增强讨厌的警报抑制能力并优化真实火灾的检测性能的技术。光学火焰探测系统的设计意图是对LNG点火事件提供早期和快速的探测，并随后向可能受火灾影响的所有人员和系统执行自动缓解措施并发出警报通知。

多光谱气体检测系统

与其他技术相比，多光谱红外火焰探测器使用多个红外传感器，每个红外传感器监视的光谱区域略有不同，从而进一步改善了从真实火灾隐患中分离有害的非火焰能量的能力，并提高了检测范围和整体火焰敏感性。

它们对电弧焊液化气检测仪，日光和其他高温物体产生的红外辐射具有相对较高的抗扰性，对于可能存在光学污染物的现场非常理想。

现场受监视/保护的区域内是否存在空气传播的光学污染物和潜在的有害非火能源，可能会对某些传感技术和建议的安装位置的性能产生重大影响。事实证明，使用神经网络技术(NNT)的最新技术创新在LNG火焰检测应用中非常有用。

MSA的多光谱FL4000火焰探测器提供NNT信号处理，与传统的多种IR技术相比，使用更少的仪器即可提供更好的应用范围，更快的响应速度以及更强的干扰/误报抗扰性。NNT处理器将各种频谱传感器信号电平转换为数字格式，然后提取时间和频率信息。然后由神经网络算法处理该信息，该算法将其分类为从火焰或非火焰源发出，并相应地驱动输出信号。

全球液化天然气的生产、转移、存储和分配过程正在继续扩大和增长。但是，对生产和分销的不断增长的需求必须通过全面的安全措施来配合。经验丰富且经验丰富的用户和顾问将确保指定适当的液化天然气设施保障措施，以保护人员和设备免受潜在的生命安全危害，同时还应重新考虑旧设施的设计，以确保有足够的保护层来最大程度地减少事故发生和控制失败。部署各种补充性早期危害检测技术的安全系统可以抵消泄漏，火灾和爆炸的可能影响，防止设备或财产损失，人身伤害和生命损失。

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