天然气管道阀门井安全状态在线监测系统研发

张若诚，李  昱，方学锋，杨志军，韩天宇

（南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏 南京 210019）

摘  要：城市天然气管道阀门井作为管网系统的关键节点，其安全状态直接影响供气可靠性。针对现有监测技术存在参数采集不全、占压隐患评估缺失等问题，设计了1套天然气管道阀门井安全状态在线监测系统。系统集成甲烷浓度、温湿度、压力、水位、角度等多源传感模块，结合无线通信技术，实现阀门井内全参数实时监测与远程传输。监测平台通过分析可精准识别危险气体聚集、温湿度异常、占压、水浸及井盖异动等安全隐患，并触发报警，为管道安全运行提供了一体化监测解决方案。

关键词：天然气管道；阀门井；在线监测系统；多参数传感；无线通信；安全预警

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随着国内天然气开发和应用的快速发展，城市燃气用户数量逐年大幅增加，供气设备和管网也变得越来越复杂且分散。燃气阀门作为重要的管网附属设施，承担着控制调节气流启闭、流速、流向、流量等关键作用，燃气公司需定期对阀门井设施进行维护管理，以保障城市用气安全和应急抢险效率。然而，目前对于阀井的管理仍主要依赖人工操作和巡查，这种工作模式已难以适应现代燃气企业生产管理技术的飞速发展。因此，针对阀井日常生产管理开展信息化背景下的技术研发，实现对燃气阀井的有效监测，已成为行业技术发展的必然方向。

阀门井作为城市管道系统的关键节点，其安全状态直接影响管道的运行可靠性。当天然气管道内主要成分甲烷在阀门井密闭空间内积聚时，已有研究采用激光、红外或催化燃烧传感器实时在线监测阀门井内的危险气体浓度数据，并通过无线GPRS技术实现数据传输；当对阀门井内的温度、水位高度等参数开展监测时，已有研究采用温度传感器和水浸传感器，结合太阳能光伏板与固体蓄电池组合供电，解决了长时间供电的问题；针对井盖压力和异动情况，已有研究部署压力传感器和倾角传感器，实时监测阀门井的开启状态和压力变化等数据，并通过NB-IoT技术实现数据传输，最终研制出1套适应阀门井工况条件的集数据采集、传输、供电于一体的微功耗设备。然而，上述产品未能集成天然气管道阀门井内所有安全状态参数(可燃气浓度、温湿度、水位、井盖压力、位移、角度），不能评估阀门井由于占压引起的安全隐患，为此设计1套天然气管道阀门井安全状态在线监测系统。

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