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【儀表網 儀表科普】在維護液化天然氣設施的安全方面，對氣體和火災的探測有哪些要求？

全球對能源和清潔燃料的興趣正在增長，液化天然氣(LNG)在滿足這些需求方面發揮著重要作用。液化天然氣需求的規模和擴展提出了有關安全處理和使用的基本問題。一些液化天然氣基礎設施，特別是汽車加油站，位于公共區域內，許多國家現在都需要安裝氣體和火焰探測器，以解決公共安全問題。

在歐洲，已采用了幾種液化天然氣設施安全標準。EN 13645第6條規定，存儲容量在5噸至200噸之間的陸上固定式LNG裝置的設計和建造標準，“應考慮對固定泄漏檢測系統的安裝，并采取行政措施制止泄漏源，隔離工廠的相關區域和附近的點火源。” ISO 16924規定了向車輛加氣的LNG站的設計，建造，操作，維護和檢查，包括設備，安全和控制裝置，指示卸載區域應配備檢漏系統。EN 1473較大的液化天然氣安裝和設備標準在第5.3節中進行了規定液化氣檢測儀，“應提供一個檢測系統，以警告LNG或天然氣的泄漏，并在發生火災時給予警告。” 指示卸載區域應配備檢漏系統。

考慮到這些要求，實際部署提高檢測效率的火災和氣體探測器至關重要。此方法基于以下觀念：任何單一檢測技術都無法響應所有危險事件，因此，通過部署檢測工具，這些檢測工具可以提供互補的優勢，同時最大程度地降低傳統技術的局限性，從而降低了檢測系統故障的風險。

通過氣體檢測系統的多樣性提高安全性

與液化天然氣相關的危害包括液體持續沸騰的低溫，蒸氣膨脹和分散特性，使其高度易燃。盡管在大多數情況下會發生多種危險，但主要的危險是易燃混合物泄漏，可能導致起火或爆炸。由于LNG在大氣壓下的最小點火能量約為0.28mJ，因此很容易被點燃。

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

為了解決LNG蒸氣行為變化帶來的危害，MSA的火災和氣體檢測系統在保護層的構造內工作，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重。檢測技術層包含不同的危害檢測技術，這些技術可以提高場景覆蓋率或增加檢測到特定危害類型的可能性。這種火災和氣體檢測層可以由點和開放路徑檢測器以及超聲波氣體泄漏監測器和火焰檢測器組成。

與20到30年前相比，當催化珠和電化學點傳感器成為固定氣體檢測的標準時，穩步發展成為更先進的傳感技術，例如增強型激光二極管光譜(ELDS)開放路徑氣體檢測器，可以更快地響應氣體釋放。繼而，連續的氣體監測儀(例如紅外點檢測儀)可有助于檢測微小的泄漏。為了進一步保護LNG工廠免于火災，火焰探測器可以監督整個過程區域。

為什么選擇基于激光的氣體檢測系統？

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

檢測器的諧波指紋技術有助于確保精確的氣體識別，即使在不利的環境條件下，也消除了產生誤報的可能性。

錯誤警報是許多氣體檢測技術中的一個嚴重問題。它們可能導致過多的工廠停機時間，這通常需要復雜的調查和監管報告。從安全的角度來看，頻繁的誤報導致員工對氣體檢測技術缺乏信心液化氣報警器，并且缺乏冷漠的文化，這可能導致員工在實際的緊急事件中無法迅速采取行動。

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

盡管開放路徑檢測器的成本可能會比傳統的點式氣體檢測器高汽油報警器，但總安裝成本可能比安裝多個定點設備達到相同的覆蓋范圍相似或更低。

用于液化天然氣設施的創新型氣體檢測傳感技術

重要的是要了解，為獲得最佳性能和保護，建議安裝一種以上的氣體傳感技術。這意味著，應將開放路徑檢測器與常規的氣體檢測器配合使用，以在LNG設施中實現最佳保護。使用催化傳感技術的標準點氣體檢測器已經問世多年，MSA XCell傳感器具有值得一提的重大技術改進。催化磁珠感測元件采用更大的pellistor和支持基礎設施進行設計和工程設計，具有更多的活性氣體反應/感測位點，從而具有更好的場穩定性和較小的漂移。

特別是，對于LNG應用，帶有XIR Plus傳感器的Ultima X5000系列點紅外氣體檢測儀通常起著至關重要的作用，可提供最快的響應時間，長期穩定性并顯著減少校準氣瓶的消耗和總體擁有成本。紅外傳感技術在檢測天然氣泄漏方面的優勢來自對有機硅和鉛化合物等有毒物質的免疫力。因為沒有發生傳感器燃燒液化氣檢測儀，所以紅外傳感器不會因副產品暴露而受到腐蝕。

盡管安全行業標準始終是每個變送器一個傳感器，但Ultima X5000氣體監測儀可將兩個傳感器輸入連接到一個變送器中，從而使可用范圍翻了一番。這種經濟的雙傳感器設計大大降低了布線，導管和技術人員安裝時間的成本，從而使安全性更加可承受。現在，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區域中補充氧氣或有毒氣體的檢測。

此外，H2S檢測器還配備了具有TruCal技術的XCell數字傳感器，可在一定間隔內驗證對氣體泄漏的響應能力，并補償由于環境條件變化而引起的靈敏度漂移。這對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H2S。這種遙遠的位置現在可以受益于數字化傳感技術，擴展的校準間隔以及即將更換傳感器的用戶警告。

為復雜的液化天然氣設施選擇合適的探測器平臺，不僅可以更好地應對危害，而且可以降低總體擁有成本。

對氣體檢測系統的期望更高

每當需要提供用于加壓氣體的密封系統故障時，都可以使用超聲波氣體泄漏檢測器(UGLD)快速檢測泄漏，該檢測器可檢測湍流在預定水平以上產生的機載超聲波。使用超聲波代替氣體濃度是一個主要優點，因為超聲波氣體泄漏檢測器不需要將氣體傳輸到傳感器元件，并且不受泄漏方向，氣體羽流濃度梯度和風向的影響。由于LNG的性質和較低的存儲壓力，建議將UGLD安裝在再氣化點，燃氣輪機滑軌和外殼內以及使用加壓制冷劑的LNG液化過程中。

光學火焰探測器為防止液化天然氣火災提供了另一重要的保護層。露天中LNG蒸氣云的延遲點火通常會沿著火焰朝著釋放源的方向穩定燃燒。根據釋放源的不同，隨后可能會導致池火，噴射火或兩相釋放火。但是，如果密閉空間內的LNG釋放與點火源接觸，則LNG釋放會導致爆炸。在所有情況下，光學火災探測系統在保護液化天然氣設施方面都發揮著重要作用。

光學火焰探測器通常通過在單個探測儀器中結合使用紅外，可見和/或紫外線傳感器來檢測明火的輻射能。但是，對于LNG應用，具有多個IR傳感器的技術是一種增強討厭的警報抑制能力并優化真實火災的檢測性能的技術。光學火焰探測系統的設計意圖是對LNG點火事件提供早期和快速的探測，并隨后向可能受火災影響的所有人員和系統執行自動緩解措施并發出警報通知。

多光譜氣體檢測系統

與其他技術相比，多光譜紅外火焰探測器使用多個紅外傳感器，每個紅外傳感器監視的光譜區域略有不同，從而進一步改善了從真實火災隱患中分離有害的非火焰能量的能力，并提高了檢測范圍和整體火焰敏感性。

它們對電弧焊液化氣檢測儀，日光和其他高溫物體產生的紅外輻射具有相對較高的抗擾性，對于可能存在光學污染物的現場非常理想。

現場受監視/保護的區域內是否存在空氣傳播的光學污染物和潛在的有害非火能源，可能會對某些傳感技術和建議的安裝位置的性能產生重大影響。事實證明，使用神經網絡技術(NNT)的最新技術創新在LNG火焰檢測應用中非常有用。

MSA的多光譜FL4000火焰探測器提供NNT信號處理，與傳統的多種IR技術相比，使用更少的儀器即可提供更好的應用范圍，更快的響應速度以及更強的干擾/誤報抗擾性。NNT處理器將各種頻譜傳感器信號電平轉換為數字格式，然后提取時間和頻率信息。然后由神經網絡算法處理該信息，該算法將其分類為從火焰或非火焰源發出，并相應地驅動輸出信號。

全球液化天然氣的生產、轉移、存儲和分配過程正在繼續擴大和增長。但是，對生產和分銷的不斷增長的需求必須通過全面的安全措施來配合。經驗豐富且經驗豐富的用戶和顧問將確保指定適當的液化天然氣設施保障措施，以保護人員和設備免受潛在的生命安全危害，同時還應重新考慮舊設施的設計，以確保有足夠的保護層來最大程度地減少事故發生和控制失敗。部署各種補充性早期危害檢測技術的安全系統可以抵消泄漏，火災和爆炸的可能影響，防止設備或財產損失，人身傷害和生命損失。

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