LPZ-TDLAS型天然氣泄漏激光在線監測系統
一、概述
天然氣泄漏激光在線監測系統由激光收發望遠鏡、角反射器及氣體分析儀構成，采用近紅外可調諧激光器（TDL）做為光源的光譜吸收氣體檢測系統，遵循Lamber-Beer定律，對特定氣體的特征吸收光譜進行測量，通過氣體吸收強度的檢測，計算出特定氣體的濃度，可以長期連續自動運行監測，無需人員職守。
用于開放空間氣體泄漏和環境空氣的連續自動在線監測與分析，主要包括天然氣等有害氣體泄漏預警、工業廠區污染排放監測、電解鋁工藝過程氣體監測、環境氣體監測、垃圾填埋中污染氣體監測、鈾轉化過程氣體監測、化肥生產中污染氣體監測、其它生產環境污染氣體監測等。在普光氣田勘探開發過程中，許多天然氣伴生氣中含有硫化氫(H2S)氣體。硫化氫氣體是一種常見的職業危害氣體，劇毒，帶有臭雞蛋味，在高濃度條件下，可能導致設備的損害與人員的傷亡。因此，在石油天然氣勘探開發集輸過程中監測硫化氫氣體是維護職工人身安全和保障國家財產免受損失的重要手段。隧道天然氣泄漏激光在線檢測儀是一種非接觸式在線自動檢測天然氣泄漏的激光光譜檢測分析系統，具有實時在線檢測天然氣泄漏及自動報警功能，整套系統采用工業控制計算機智能控制。系統操作簡單易行，各模塊運行狀況在計算機屏幕上均有顯示，維護簡便。
二、工作原理
本系統采用的可調諧紅外激光二極管掃描吸收光譜技術、微弱信號監測技術及計算機軟硬件分析、自動預警等技術。
可調諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）技術是利用激光器波長調諧通過被測氣體的特征吸收區。掃描吸收光譜就是以波長為函數記錄被測氣體對入射光吸收的原形吸收線。由測量獲得的線形、線寬和強度可以計算出分子的吸收截面，進而計算出被測氣體的濃度，因此是一種不需定標的直接測量技術。由于二極管激光光源是譜線非常狹窄的可調諧強光源，因此在原則上TDLAS不需要傳統光譜測量中所用的分光儀等復雜的光機設計。如圖五所示，將充有被測氣體的吸收池放置于激光光路上，通過逐一調諧激光波長，就可從光電檢測器直接給出以波長（或頻率）為函數的透射光強，獲得直接吸收光譜。
為了達到高靈敏度分析的目的，可以在低氣壓下進行上述檢測，以排除壓力展寬的影響。對于大多數大氣痕量氣體，只要具有紅外線光譜，并在Doppler極限下是可分辨的，原則上都可以采用這樣的光譜技術。
測量方法示意圖
三、主要功能
本系統用于自動在線檢測隧道管線天然氣泄漏，實現天然氣中甲烷與硫化氫實時在線監測及泄漏預警。
? 光強自檢測量
? 激光器波長自檢測量
? 自動識別弱光強信號，提高報警準確率
? 將監測氣體開始檢測，停止檢測，光強信息、報警信息等自動存檔
? 檢測數據長期自動保存
四、主要技術指標
? 測量范圍：(0～350) mg/m3
? 檢測限：
甲烷：0.15mg/m3（每100m光程）；
硫化氫：1.40mg/m3（每100m光程）；
? 示值誤差：±5% 或±2%FS 。
? 響應時間：≤1s 。
? 重復性：±5% 。
五、使用條件
? 環境溫度： -15℃— +50℃
? 環境空氣相對濕度不大于85%（25℃）
? 周圍介質中不含有破壞金屬及絕緣材料的腐蝕性氣體
? 激光發射與接收裝置放置穩定可靠
? 能防止水和其它液體侵入的地方
六、系統主要部件
? 安裝在中控室的主控機柜 1臺
包括：
a、工控機一臺（預裝操作系統、控制、數據采集、濃度反演、報警系統）
b、氣體泄漏檢測儀一臺
? 安裝在監測環境的激光發射接收裝置 1套
包括：
a、 激光收發裝置
b 、角反射器裝置
? 其他安裝材料
激光傳輸光纖：連接激光發射裝置與泄漏檢測儀
數據電纜：連接激光接收裝置與泄漏檢測儀
七、軟件界面
