Способ и устройство для установления различия между природным газом и болотным газом

Авторы патента:

G01N1/22 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2695669:

ИНФИКОН ГМБХ (CH)

Группа изобретений относится к определению того, является ли источником зарегистрированных газовых сигналов болотный газ или коммунальный газ при поиске утечек коммунального газа в подземных трубопроводах. Представлен способ определения того, происходит ли газовая проба из биологических процессов или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан и/или более тяжелые углеводороды, включающий: определение концентрации метана в газовой пробе, выполняемое газовым детектором для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях, определение концентрации водорода в газовой пробе, выполняемое селективным относительно водорода газовым датчиком, сравнение концентрации водорода, определенной в газовой пробе, с концентрацией водорода, присутствующего в коммунальном газе. При этом если по результату указанного сравнения концентрация водорода, определенная в газовой пробе, выше концентрации водорода в коммунальном газе, делают вывод, что проба происходит из процессов биологического разложения, а не из тестируемой газовой установки. Также описано устройство для определения того, происходит ли газовая проба из процессов биологического разложения или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан и/или более тяжелые углеводороды. Достигается упрощение, ускорение и повышение надежности определения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу очень быстрого определения, является ли источником зарегистрированных газовых сигналов болотный газ или коммунальный газ при поиске утечек в подземных трубах коммунального газа.

Уровень техники

Правила во всем мире требуют регулярного контроля газовых сетей на наличие неизвестных утечек. Причиной этого, главным образом, является защита населения от пожаров и взрывов в результате скопления газа в зданиях и других ограниченных пространствах. Контроль на наличие утечек обычно проводится путем перемещения детектора чувствительного к одному из главных компонентов газа над поверхностью земли над трубой, проводящей газ.

Для сжатого природного газа (СПГ) главным компонентом обычно является метан, в то время как сжиженный нефтяной газ (СНГ) содержит в основном бутан и пропан. В дополнение к этим двум более распространенным типам газа растет производство биогаза, хотя трубопроводная сеть все еще очень ограничена. Биогаз содержит главным образом метан. Все такие воспламеняющиеся газы, распределяемые в трубопроводах или сосудах, в последующем называются коммунальным газом.

Четвертый тип горючего газа, используемый в некоторых регионах мира, называется каменноугольным газом или отопительным газом (ОГ). Он имеет высокие содержания водорода и исключен из вышеуказанного определения коммунального газа.

Если зарегистрирован сигнал коммунального газа, он может происходить из двух основных источников: инспектируемой газовой установки или из процессов биологического разложения. Примерами таких биологических источников являются покрытые свалки для отходов, разлагающиеся сточные воды, мусорные свалки и т.п. Происходящий из таких источников газ известен под многими названиями, в том числе как болотный газ, почвенный газ, газ из органических отходов, и газ сточных вод. В последующем термин "болотный газ" используется как общий знаменатель для источников горючего газа биологического происхождения. Для предотвращения излишних земляных работ по сигналам болотного газа, желательно иметь возможность различия между реальными утечками газа из инспектируемой трубы и признаками от болотного газа.

Самым распространенным способом различения между коммунальным газом и болотным газом является проведение анализа компонентов газа для определения наличия этана и/или более тяжелых углеводородов, таких как пропан и бутан. Большинство источников природного газа содержат 0,5-8% этана, в то время как болотный газ не содержит каких-либо значительных количеств этана.

В настоящее время в продаже нет газовых датчиков с достаточно высокой селективностью между метаном и этаном, чтобы сделать такой анализ возможным в реальном времени. Поэтому анализ обычно выполняется с использованием газового хроматографа (ГХ), разделяющего различные компоненты газовой пробы на импульсы, выходящие из колонки хроматографа в разные моменты времени. Благодаря этому разделению различных компонентов во времени анализ возможен даже с помощью неселективного датчика.

ГХ может быть лабораторным инструментом, в этом случае газовая проба собирается в каком-либо контейнере, который отправляется в лабораторию для анализа. Также имеются ГХ для эксплуатации в полевых условиях. Они могут быть специальными приборами или малыми ГХ-модулями, встроенными в прибор для обнаружения утечек в трубопроводе. Полевые ГХ и особенно те, которые встроены в детектор утечек, как правило, менее чувствительны, чем лабораторные приборы, концентрация пробы должна быть выше 1% или по меньшей мере 0,5% для уверенного обнаружения этана в пробе.

Этот факт часто делает необходимым сверление пробных отверстий сквозь дорожное покрытие, чтобы обеспечить достаточно высокую концентрацию

собираемого газа. Это делает эффективное время тестирования значительно более длительным и обычно порядка 30 минут или больше.

Другим способом установления различия является детектирование наличия одоранта, либо обонянием газа, либо путем использования специального детектора. "Ручной" способ прост и не требует больших затрат, но не является абсолютно надежным, а детекторы для одорантов обычно являются более высококачественными ГХ, связанными с аналогичной задержкой и более высокими затратами, чем для детекторов, используемых для обнаружения этана. Требуется лучше работающий ГХ, так как концентрация одоранта на несколько порядков величины ниже, чем концентрация этана.

В любом случае, достоверное установление различие между болотным газом и коммунальным газом является медленным и не всегда абсолютно надежным процессом, и существует потребность в более простом и быстром способе.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является создание улучшенного способа определения источника обнаруженного газового сигнала во время рутинного процесса контроля закопанных газовых трубопроводов на наличие утечек. Эта цель достигается признаками независимых пунктов 1 и 9 формулы изобретения.

Предлагаемый в изобретении способ определения того, происходит ли газовая проба из биологических процессов или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан и/или более тяжелые углеводороды, включает:

- определение концентрации метана в газовой пробе, выполняемое газовым детектором для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях,

- определение концентрации водорода в газовой пробе, выполняемое селективным относительно водорода газовым датчиком,

- сравнение концентрации водорода, определенной в газовой пробе, с концентрацией водорода, присутствующего в коммунальном газе,

причем если по результату указанного сравнения концентрация водорода, определенная в газовой пробе, выше концентрации водорода в коммунальном газе, делают вывод, что проба происходит из процессов биологического разложения, а не из тестируемой газовой установки.

В соответствии с изобретением определение концентрации водорода в газовой пробе может проводиться одновременно с контролем утечек газа.

Главной трудностью способа с анализом этана является дефицит доступных по цене и селективных датчиков, которые могут независимо измерять метан и этан. Рассматривая состав двух газовых смесей подлежащих различению, можно видеть, что имеется по меньшей мере один компонент, который отличается: водород.

Исследуя опубликованное содержание коммунальных газов, редко приводятся какие либо содержания водорода. Поэтому, кажется, что количество водорода незначительно. С другой стороны, в болотном газе обычно имеется значительное количество водорода. Большое число разных микроорганизмов производят водород в анаэробных условиях, и поэтому водород обычно находят в болотном газе. Опубликованные уровни концентрации водорода составляют от нескольких сотен частей на миллион и до 1 или 2%.

Изобретение разрешает вышеописанные ограничения тестирования этана за счет использования высокочувствительного и селективного относительно водорода газового детектора. Для того чтобы эта методика работала надлежащим образом, необходимо, чтобы детектор был на несколько порядков величины более чувствительным к водороду, чем к любому из газов, присутствующих в природном газе, в основном горючих газов, но также и СО2. Также необходимо, чтобы детектор не реагировал на уменьшенное содержание кислорода (что не является редкостью для датчиков горючих газов).

Отсутствие водорода в природном газе может быть легко подтверждено тестированием природного газа с помощью датчика селективного относительно водорода.

Детекторы желательного качества изготавливаются и реализуются фирмой INFICON АВ в Швеции. Селективность этих датчиков для водорода по сравнению с метаном составляет более чем 5 порядков величины.

Другими словами, изобретение основано на принципе, что проба газа, которая взята во время тестирования газовой установки на наличие утечек, дополнительно используется, чтобы определить, происходит ли проба из коммунального газа внутри газовой установки или из газа, который происходит из процессов биологического разложения. Содержание водорода коммунального газа должно быть определено, если оно ранее было неизвестно. Если содержание водорода в детектированном газе значительно выше, проба происходит из процессов биологического разложения. Таким образом, предлагаемый в изобретении способ может быть описан как включающий следующие шаги:

- получение пробы газа из-под земной поверхности,

- тестирование пробы газа на наличие водорода,

- сравнение содержания водорода в пробе газа с известным содержанием водорода коммунального газа внутри тестируемой газовой установки,

- определение того, что проба газа происходит из процессов биологического разложения, если концентрация водорода выше концентрации водорода коммунального газа.

Альтернативными и более простыми показателями для пробы газа, происходящего из процессов биологического разложения, является то, что концентрация водорода выше, чем 5 частей на миллион, или составляет по меньшей мере 100 частей на миллион. Иначе говоря, концентрация водорода, составляющая выше 5 частей на миллион, в частности по меньшей мере 100 частей на миллион, может использоваться как свидетельство того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения

Объектом изобретения является также устройство для определения того, происходит ли газовая проба из процессов биологического разложения или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан и/или более тяжелые углеводороды. Предлагаемое в изобретении устройство содержит:

- газовый детектор для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях, выполненный с возможностью определения метана,

- селективный относительно водорода газовый датчик, интегрированный в газовый детектор для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях и выполненный с возможностью определения концентрации водорода в газовой пробе.

При этом указанный газовый детектор выполнен с возможностью сравнения концентрации водорода, определенной в газовой пробе, с концентрацией водорода, присутствующего в коммунальном газе, и определения того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения, а не из тестируемой газовой установки, если концентрация водорода, определенная в газовой пробе, выше концентрации водорода в коммунальном газе. Осуществление изобретения

Вариант осуществления изобретения поясняется чертежом.

Газовый трубопровод 12 является частью газовой установки под земной поверхностью. Герметичность газового трубопровода 12 подлежит тестированию с помощью детектора 16 утечек. Измерительный зонд 18 детектора 16 утечек расположен на поверхности 14 земли или в пробуренном отверстии под земной поверхностью 14 в области, где предполагается газовый трубопровод 12 и возможная утечка. Производящая болотный газ область 20 находится под земной поверхностью 14 поблизости от тестирующего зонта 18. Поэтому зонд 18 отбирает пробы, либо газа, утекающего из трубопровода 12, либо газа, происходящего из процессов биологического разложения в пределах производящей болотный газ области 20.

Газоанализатор 16 обнаруживает газ в пробе газа. Коммунальный газ внутри газовой установки содержит метан и/или более тяжелые углеводороды, в то время как газ, происходящий из процессов биологического разложения (болотный газ) содержит главным образом метан. В любом случае, он будет уловлен чувствительным механизмом детектора.

Для того чтобы определить, происходит ли проба из коммунальной газовой установки (газовый трубопровод 12) или из производящей болотный газ (газ, происходящий из процессов биологического разложения) области 20 с помощью детектора 16 утечек определяется содержание водорода в газовой пробе. Детектор утечек содержит селективный относительно водорода датчик 17 и поэтому является чувствительным к водороду. Определяется, превышает ли содержание водорода определенную пороговую величину. Пороговая величина может быть основана на ранее известной концентрации водорода в коммунальном газе. Альтернативно, пороговая величина может составлять, например, 5 частей на миллион или 100 частей на миллион или даже больше, в зависимости от состава коммунального газа и типа процессов биологического разложения, которые предполагаются в газовой установке.

1. Способ определения того, происходит ли газовая проба из биологических процессов или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан и/или более тяжелые углеводороды, включающий:

- определение концентрации метана в газовой пробе, выполняемое газовым детектором для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях,

- определение концентрации водорода в газовой пробе, выполняемое селективным относительно водорода газовым датчиком,

- сравнение концентрации водорода, определенной в газовой пробе, с концентрацией водорода, присутствующего в коммунальном газе,

причем если по результату указанного сравнения концентрация водорода, определенная в газовой пробе, выше концентрации водорода в коммунальном газе, делают вывод, что проба происходит из процессов биологического разложения, а не из тестируемой газовой установки.

2. Способ по п. 1, в котором селективный относительно водорода газовый датчик используют для проверки того, что концентрация водорода в коммунальном газе, содержащемся в газовой установке, ниже предварительно определенного уровня перед оценкой содержания водорода в пробе.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором определение концентрации водорода в газовой пробе проводят одновременно с контролем утечек газа.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором концентрацию водорода выше 5 частей на миллион используют как свидетельство того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения.

5. Способ по п. 3, в котором концентрацию водорода выше 5 частей на миллион используют как свидетельство того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения.

6. Способ по любому из пп. 1, 2, 5, в котором концентрацию водорода по меньшей мере 100 частей на миллион используют как свидетельство того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения.

7. Способ по п. 3, в котором концентрацию водорода по меньшей мере 100 частей на миллион используют как свидетельство того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения.

8. Способ по п. 4, в котором концентрацию водорода по меньшей мере 100 частей на миллион используют как свидетельство того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения.

9. Устройство для определения того, происходит ли газовая проба из процессов биологического разложения или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан и/или более тяжелые углеводороды, содержащее:

- газовый детектор (16) для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях, выполненный с возможностью определения метана,

- селективный относительно водорода газовый датчик (17), интегрированный в газовый детектор (16) для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях и выполненный с возможностью определения концентрации водорода в газовой пробе,

причем указанный газовый детектор (16) выполнен с возможностью сравнения концентрации водорода, определенной в газовой пробе, с концентрацией водорода, присутствующего в коммунальном газе, и определения того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения, а не из тестируемой газовой установки, если концентрация водорода, определенная в газовой пробе, выше концентрации водорода в коммунальном газе.

10. Устройство по п. 9, в котором концентрация водорода выше 5 частей на миллион является свидетельством того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения.

11. Устройство по п. 9 или 10, в котором концентрация водорода по меньшей мере 100 частей на миллион является свидетельством того, что газовая проба происходит из процессов биологического разложения.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области калибровки детектирующих устройств. Способ калибровки детектирующего устройства включает введение калибровочного образца, содержащего изофлуран, в детектирующее устройство; накопление экспериментальных данных, относящихся к детектированию отрицательных ионов мономера и димера изофлурана, образованных в результате ионизации калибровочного образца; и калибровку детектирующего устройства для детектирования известного целевого химиката на основании сравнения экспериментальных данных, накопленных для отрицательного иона мономера изофлурана, и экспериментальных данных, накопленных для отрицательного иона димера изофлурана.

Изобретение относится к устройству, содержащему интегрированный вычислительный элемент (ICE), расположенный для оптического взаимодействия с электромагнитным излучением от текучей среды и, таким образом, формирования оптически провзаимодействовавшего излучения, соответствующего характеристике текучей среды, и способу использования устройства.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для выявления нарушений углеводного обмена на ранних стадиях и выявления скрытого диабета на фоне нормальных показателей глюкозы и гликозилированного гемоглобина.

Изобретение относится к области клинической диагностики и биохимии в части создания методов, позволяющих измерять каталитическую активности веществ, и может использоваться для идентификации и определения параметров каталитической активности предварительно неизвестных биологически активных веществ.

Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии, и предназначено для прогнозирования безрецидивной и общей выживаемости у ВПЧ 16-позитивных больных раком шейки матки.

Изобретение относится к области испытаний твердых тел и может быть использовано для идентификации невидимой ткани. Новым является то, что испытания проводятся в четыре этапа.

Изобретение относится к стоматологии и медицинской микробиологии и может быть использовано для получения количественных показателей микробной обсемененности головок зубных щеток и оценки их пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Группа изобретений относится к экологии и аналитической химии и может быть использована для оценки градиента токсических примесей в воздухе гермокабин летательных аппаратов.
Изобретение относится к области исследования земной поверхности. Способ осуществляют с использованием вегетационного индекса IPVI в полосе отвода путей транспорта и линий электропередачи.

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, а именно к получению происходящих из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток нейронов, которые имеют стандартизированную чувствительность по отношению к полипептиду нейротоксина клостридии, и стандартизации чувствительности к полипептиду нейротоксина клостридии нейронов, происходящих из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, а также определению биологической активности полипептида нейротоксина клостридии и применению GT1b.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и может быть использовано для определения влажности воздушно-сухого лекарственного растительного сырья плодов расторопши пятнистой.

Изобретение относится к области медицины, в частности к фармакогенетике, клинической фармакологии, психиатрии и наркологии. Предложен способ оптимизации режима дозирования промазином для лечения расстройств, сопровождающихся развитием психотической симптоматики, по результатам генотипирования с использованием полиморфных маркеров генов CYP2D6.

Изобретение относится к области медицинской микробиологии, а именно к способам обнаружения и идентификации псевдотуберкулезного микроба. Раскрыт способ иммуноферментного выявления возбудителя псевдотуберкулеза I серотипа, включающий сенсибилизацию лунок микропланшета кроличьими поликлональными антителами против Y.

Изобретение относится к способам изучения водной эрозии почв. Сущность: определяют средний уклон и потенциал эрозионной стойкости подстилающей поверхности исследуемого ключевого участка на ландшафтной катене склоновых земель.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ дифференциальной диагностики менингитов у детей методом проточной цитометрии, отличающийся тем, что в остром периоде заболевания исследуют субпопуляционный состав лимфоцитов ликвора: CD3+ Т-лимфоциты, CD3-CD16+CD56+ натуральные киллеры, CD3-CD19+ В-лимфоциты, определяют процентное содержание CD3-CD19+ В-лимфоцитов от суммы указанных субпопуляций лимфоцитов ликвора и при относительном содержании CD3-CD19+ В-лимфоцитов выше 2,72% диагностируют бактериальный менингит, а при значениях, равных или ниже 2,72%, – вирусный менингит.

Изобретение относится к области медицины, а именно инфектологии и патологической анатомии. Для постмортальной морфологической диагностики отека головного мозга при нейроинфекционных заболеваниях у детей проводят количественное гистологическое и гистоморфометрическое исследование аутоптатов головного мозга.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к тест-системам для проведения лабораторных исследований гемостатических свойств раневых покрытий.

Изобретение относится к области медицины, а именно к дерматологии и клинической лабораторной диагностике. Изобретение представляет собой способ оценки эффективности стандартной терапии у больных нумулярной микробной экземой, включающий определение в сыворотке крови количественного содержания иммунологического показателя, отличающийся тем, что исследование проводят на 15-й день терапии, в качестве иммунологического показателя определяют фактор некроза опухоли альфа (ФНО-альфа) и при значении концентрации ФНО-альфа 80 пг/мл и выше эффективность лечения оценивают как низкую, а при 45 пг/мл и ниже – как высокую.

Изобретение относится к области медицины и к информационно-измерительной технике, используемой в медицинских исследованиях и диагностике. Раскрыта информационно-логическая измерительная система поддержки принятия решения при диагностике состояния предстательной железы, содержащая подсистему ультразвукового исследования (УЗИ) состояния предстательной железы с датчиками УЗИ и трансректального исследования (ТРУЗИ) и программно-аппаратным блоком, соединенным со входом подсистемы первичной обработки визуализированной информации, информационный выход которой соединен с подсистемой вторичной обработки, причем подсистема первичной обработки содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), блок выделения фона изображения, блок выделения переднего плана изображения предстательной железы (ПЖ), блок построчного дифференцирования изображения, сумматор, блок масштабирования (развертки) видеокадра и блок покластерной сегментации переднего плана изображения ПЖ.

Изобретение относится к области разработки способов и устройств для лабораторных исследований физических процессов, в частности для исследования закономерностей движения твердых частиц в жидкости.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности, к автоматическим системам управления положением модели в аэродинамических трубах. Модель размещают таким образом, что ее ось вращения находится на равном расстоянии от узлов крепления державки, положение узлов крепления державки изменяют автоматически по трем параметрам управления: углу атаки, вертикальному и горизонтальному перемещениям в соответствии с заданной программой, вырабатывающей на каждом такте управления сигнал управления силовыми механизмами - линейными приводами.

Группа изобретений относится к определению того, является ли источником зарегистрированных газовых сигналов болотный газ или коммунальный газ при поиске утечек коммунального газа в подземных трубопроводах. Представлен способ определения того, происходит ли газовая проба из биологических процессов или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан иили более тяжелые углеводороды, включающий: определение концентрации метана в газовой пробе, выполняемое газовым детектором для обнаружения утечек из трубопроводов в полевых условиях, определение концентрации водорода в газовой пробе, выполняемое селективным относительно водорода газовым датчиком, сравнение концентрации водорода, определенной в газовой пробе, с концентрацией водорода, присутствующего в коммунальном газе. При этом если по результату указанного сравнения концентрация водорода, определенная в газовой пробе, выше концентрации водорода в коммунальном газе, делают вывод, что проба происходит из процессов биологического разложения, а не из тестируемой газовой установки. Также описано устройство для определения того, происходит ли газовая проба из процессов биологического разложения или из тестируемой газовой установки, содержащей коммунальный газ, в котором содержится метан иили более тяжелые углеводороды. Достигается упрощение, ускорение и повышение надежности определения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх