一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法

摘要

一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，本发明涉及综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法。本发明的目的是为了解决现有工程中综合管廊内燃气泄漏时，无法实现及时安全地监测和动态联动通风的技术问题和无法保证经济且有效地解除爆炸危险的问题。方法为：一、确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别，二、计算“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的分布边界，得到“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的对应的区域；三、控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数。本发明用于综合管廊燃气监测领域。

权利要求

1.一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、天然气浓度监测器对综合管廊燃气独立舱室内的天然气浓度进行实时监测；

管道压力传感器对管内天然气压力进行实时监测；

确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别；

若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＜1％，属于“无泄漏”类别；

若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为1％≤c≤5％，此时管内压力的值0＜P≤0.1MPa，属于“微小泄漏”类别；

若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＞1％，且此时管道内压力的值P＞0.1MPa，属于“危险泄漏”类别；

步骤二、计算“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的分布边界，得到“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的对应的区域；

步骤三、控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数。

2.根据权利要求1所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述步骤一中天然气浓度监测器具体设置过程为：燃气独立舱室设置防火分区，按照综合管廊独立舱室内天然气管道运行的压力和最不利的小孔泄漏条件，采用数值模拟的方法得出综合管廊燃气独立舱室内天然气泄漏的浓度场分布云图，沿浓度场分布等值线阶跃最大变化点依次布置天然气浓度监测器，然后对不同位置的监测器进行正交化处理，滤掉监测信息呈线性相关监测器。

3.根据权利要求2所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述步骤一中天然气浓度探测器对综合管廊燃气独立舱室内的天然气浓度进行实时监测；

管道压力传感器对管内的天然气压力进行实时监测；

确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别；

具体过程为：

将监测到的模拟信号发送给模数转换器，模数转换器将模拟信号处理转变为对应的一组数字信号，将数字信号传达给控制器，控制器对这一组数据进行运算比较，若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＜1％，属于“无泄漏”类别；

若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为1％≤c≤5％，此时管内压力的值0＜P≤0.1MPa，属于“微小泄漏”类别；

若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＞1％，且此时管道内压力的值P＞0.1MPa，属于“危险泄漏”类别；

确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别；

控制器将该类别对应的数字信号，经过数模转换器转换成模拟信号，再传达给执行器。

4.根据权利要求3所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述步骤二中计算“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的分布边界，得到“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的对应的区域，具体过程为：选取天然气泄漏浓度以及管道内压力P作为特征向量，x＝(CH4,P)T，由天然气泄漏浓度和管道内压力P两个特征向量在空间中构成一个平面；

上脚标T为转置；CH4为天然气泄漏浓度；

无泄漏、微小泄漏和危险泄漏在平面中的分布边界，称作分区函数；

分区函数就是决策函数，提出决策函数的表达式：

e1(x)＝a1x1+b1x2+c1＝0

e2(x)＝a2x1+b2x2+c2＝0

式中：x1，x2分别为天然气泄漏浓度和管道内压力P；a1，b1，a2，b2分别为权重系数，决定决策函数的斜率；c1，c2分别为偏差量，即为决策函数的截距；

利用决策函数，把综合管廊燃气独立舱室分为三个部分：其中，“无泄漏”所对应的区域是e1(x)＜0；

“微小泄漏”所对应的区域是e1(x)＞0∩e2(x)＜0；

“危险泄漏”所对应的区域是e2(x)＞0。

5.根据权利要求4所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述步骤三中控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数；具体过程为：通过泄漏孔径和管道压力可以计算出泄漏量，泄漏量q计算公式为：式中，q为小孔泄漏强度，m3/s；ρ0为燃气密度，kg/m3；c0为孔口泄漏系数；u0为泄漏孔处燃气泄漏速度，m/s；A为泄漏口面积，m2；P2为天然气管道压力，Pa；T′为天燃气温度，K；R为气体常数，J/(kmol·K)；M为气体摩尔质量，kg/mol；Z为气体压缩因子；P0为大气压力，Pa；k为天然气绝热系数；

根据泄漏量和综合管廊燃气独立舱室内天然气的报警浓度不超过1％的要求，算出该泄漏量所需的通风量V，公式为：根据通风量V换算出每小时的换气次数，公式为：

式中n为换气次数，次/h；

S为综合管廊燃气独立舱室的截面积，m2；

L为防火区间长度，取200m；

V为泄漏量所需的通风量，m3/h。

6.根据权利要求5所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述控制器为西门子S7-200PLC。

7.根据权利要求6所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述天然气浓度探测器为东日瀛能甲烷泄漏检测警报器；

所述管道压力传感器为力诺T12通用压力传感器。

8.根据权利要求7所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述执行器为变频风机。

9.根据权利要求8所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述数模转换器和控制器的供电方式均为24V的直流电源。

10.根据权利要求9所述一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法，其特征在于：所述变频风机的供电方式为380V的交流电源。

说明书

一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于公共安全技术领域,具体涉及一种综合管廊封闭小空间内，燃气管线泄漏的安全处理方法及系统。

背景技术

[0002] 2013年以来，国务院相继发布关于综合管廊建设的指导意见后，全国陆续开始综合管廊试点建设。发展城市地下综合管廊，可高效利用地下空间，同时为管线的运营与维修提供了充足的运维空间，从根本上避免了马路拉链现象的发生。

[0003] 综合管廊内一般都是多种管线同时敷设，包含电力、通讯、供热、燃气、污水管道等。但由于燃气管道属于高危管线，一旦发生泄漏，可燃气体将在廊内高浓度聚集，进而发生爆炸。因此2015年国家出台《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015)中明确规定：入廊的天然气管线应在独立舱室内敷设(独立舱室是在综合管廊内，由结构本体或防火墙分割的用于敷设管线的封闭空间)。舱室应该每隔200m设置一个防火分区，每个防火分区需要设置多个相对独立的机械送风系统和排风系统。对于燃气独立舱室内的通风系统，规范规定如下：当舱室内天然气浓度大于其爆炸下限浓度值(5％的体积分数)的20％时，即当舱室内天然气的体积浓度达到1％(5％*20％)时，应启动事故段分区及其相邻分区的事故通风设备。正常通风时，每小时换气次数不应小于6次；事故通风时，每小时换气次数不应小于
12次。

[0004] 存在问题一：独立舱室天然气浓度的监测点布置不合理。

[0005] 由于规范中没有规定舱室内天然气泄漏时如何监测，目前综合管廊工程均依据《城镇燃气报警控制系统技术规程》(CJJT146-2011)中规定：“当燃气输配设施位于密闭或半密闭厂房内，应每隔15m设置一个燃气监测警报器”，在工程建设时，在燃气舱室顶部每隔15m布置一探测器。但根据我们的模拟计算，对于一截面积为5.6m2的燃气舱，在200m防火分区内，探测器监测到空气中天然气浓度1％时，泄漏点在管道正上方时，在正常6次/h通风作用下，顶部空间最近的测点需要耗时12s才能监测到；若泄漏点发生在管道侧面，由于天然气的高速射流，将会在5s内首先到达舱室壁面，而非顶部，这种情况下会导致监测时间上滞后，从而存在较大的爆炸危险，因此天然气监测警报器的合理布置是亟需解决的关键技术难点。

[0006] 存在问题二：正常和事故通风无法满足工程安全。

[0007] 实际上根据我们的计算，以目前燃气管线每隔2公里设置截断阀的情况，若入廊燃气管线发生泄漏，依据燃气管线天然气泄漏量的计算公式：

[0008]

[0009] 式中

[0010] ρ——燃气密度，kg/m3；

[0011] T——燃气温度，K；

[0012] R——气体常数，8.314J/(kmol·K)；

[0013] M——气体摩尔质量，0.016kg/mol；

[0014] Z——气体压缩因子,取1；

[0015] u——泄漏孔处燃气泄漏速度，m/s。

[0016] A——为泄漏口面积，m2；

[0017] C0——孔口泄漏系数，取0.9；

[0018] q——天然气泄漏量，m3/s。

[0019] 考虑实际天然气管道多为小孔泄漏(美国石油协会将燃气管线小孔范围规定为(0～1/4英寸，1/4英寸＝6.35mm)，取A＝6.35*6.35*3.14*10-4/4＝3.2*10-3m2,环境温度T＝293K，P0＝101325Pa，入廊天然气管道多数为中高压级别，取中压管道压力P2＝0.4MPa，k＝
3
1.3,计算得出q＝40.656m/s,

[0020] 按照V＝q×100％×3600/1％

[0021] 得出稀释该泄漏量所需的通风量V:

[0022] V＝1.46*107m3/s＝4066m3/h

[0023] 而2公里管长内大约储有天然气250m3，若按规范低于报警浓度，即要是舱室内天然气浓度低于1％，则至少需要25000m3的空气将天然气置换出去，若开启事故通风(12次/h)进行天然气置换，可以达到的通风量是L＝12*250＝3000m3/h<4066m3/h,显然该固定通风次数根本无法保证及时解除天然气舱室的爆炸危险。

[0024] 同时目前规范中不考虑泄漏量的大小，仅以不泄漏和泄漏两种状况考虑，并以固定通风次数来实现对泄漏气体的置换，对于燃气较大量的泄漏，根本无法保证解除天然气舱室的爆炸危险，而对于较小量的泄漏，还很可能发生不需要的通风量，导致风机过高的运行能耗。

[0025] 现有工程中综合管廊内燃气泄漏时，无法实现及时安全地监测和动态联动通风的技术问题和无法保证经济且有效地解除爆炸危险。

发明内容

[0026] 本发明的目的是为了解决现有工程中综合管廊内燃气泄漏时无法实现及时安全地监测和动态联动通风的技术和无法保证经济且有效地解除爆炸危险的问题，而提出一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法。

[0027] 一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法为：

[0028] 步骤一、天然气浓度监测器对综合管廊燃气独立舱室内的天然气浓度进行实时监测；

[0029] 管道压力传感器对管内天然气压力进行实时监测；

[0030] 确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别，[0031] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＜1％，属于“无泄漏”类别；

[0032] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为1％≤c≤5％，此时管内压力的值0＜P≤0.1MPa，属于“微小泄漏”类别；

[0033] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＞1％，且此时管道内压力的值P＞0.1MPa，属于“危险泄漏”类别；

[0034] 步骤二、计算“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的分布边界，得到“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的对应的区域；

[0035] 步骤三、控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数。

[0036] 本发明的有益效果为：

[0037] 本发明提出一种综合管廊燃气独立舱室内安全处理天然气泄漏的方法，天然气浓度探监器对综合管廊燃气独立舱室内的天然气浓度进行实时监测；管道压力传感器对管内天然气压力进行实时监测；确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别，计算“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的分布边界，得到“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的对应的区域；控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数；是一种基于在线监测、分区识别和通风联动控制系统的燃气舱安全运行方法，可以达到迅速有效的监测泄漏的天然气，同时根据天然气的泄漏量智能识别，采用变频通风，以保障综合管廊天然气舱室安全高效节能的运行。

[0038] 本发明采用天然气浓度监测器对综合管廊燃气独立舱室内的天然气浓度进行实时监测；采用管道压力传感器对管内天然气压力进行实时监测；实现及时安全地监测综合管廊内燃气泄漏情况；

[0039] 控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数；实现动态联动通风；

[0040] 本发明考虑泄漏量的大小，根据泄漏量的大小确定通风次数，保证经济且有效地解除爆炸危险；解决了现有仅以不泄漏和泄漏两种状况考虑，并以固定通风次数来实现对泄漏气体的置换，对于燃气较大量的泄漏，根本无法保证解除天然气舱室的爆炸危险，而对于较小量的泄漏，还很可能发生不需要的通风量，导致风机过高的运行能耗。

[0041] 综上解决了现有工程中综合管廊内燃气泄漏时，无法实现及时安全地监测和动态联动通风的技术问题和无法保证经济且有效地解除爆炸危险。

[0042] 现有规范规定如下：当舱室内天然气浓度大于其爆炸下限浓度值(5％的体积分数)的20％时，即当舱室内天然气的体积浓度达到1％(5％*20％)时，应启动事故段分区及其相邻分区的事故通风设备。正常通风时，每小时换气次数不应小于6次；事故通风时，每小时换气次数不应小于12次。本发明可实时监测，根据具体泄漏量计算变频通风次数，保证经济且有效地解除爆炸危险。

附图说明

[0043] 图1为本发明的系统图；

[0044] 图2为本发明的联动通风控制系统控制流程图；

[0045] 图3为综合管廊燃气独立舱室中天然气浓度样本分布图；

[0046] 图4为控制系统概览图；

[0047] 图5为数模转换器原理图；

[0048] 图6为变频风机的工作原理图；

[0049] 图7a为扩散6s时，天然气舱室截面天然气云图分布图；

[0050] 图7b为独立舱室内天然气浓度分布等值线及监测点选取图；

[0051] 图8为综合管廊燃气独立舱室内燃气泄漏程度类别划分图；

[0052] 图9为通风控制系统控制流程图。

具体实施方式

[0053] 具体实施方式一：本实施方式的一种综合管廊燃气舱在线监测及通风联动控制方法为：

[0054] 步骤一、天然气浓度监测器对综合管廊燃气独立舱室内的天然气浓度进行实时监测；

[0055] 管道压力传感器对管内天然气压力进行实时监测；

[0056] 确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别，[0057] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＜1％，属于“无泄漏”类别；

[0058] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为1％≤c≤5％，此时管内压力的值0＜P≤0.1MPa，属于“微小泄漏”类别；

[0059] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＞1％，且此时管道内压力的值P＞0.1MPa，属于“危险泄漏”类别；

[0060] 步骤二、计算“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的分布边界，得到“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的对应的区域；

[0061] 步骤三、控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数。

[0062] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中天然气浓度监测器具体设置过程为：

[0063] 燃气独立舱室每隔200m设置一个防火分区，因此对舱室内天然气泄漏的监测原则，是要以最少的监测器数目达到能迅速监测到泄漏的天然气；

[0064] 按照综合管廊独立舱室内天然气管道运行的压力(小于等于1.6MP)和最不利的小孔泄漏条件(当小孔是0-6.35mm，最不利的小孔泄漏条件是6.35mm)，采用数值模拟的方法(利用ANSYS中前处理软件ICEM建立综合管廊内天然气泄漏扩散的物理模型并进行网格划分，给出相应的数学模型及边界条件，利用Fluent数值模拟软件进行计算，再利用tecplot等后处理软件对所得数据云图进行后处理)得出综合管廊燃气独立舱室内天然气泄漏的浓度场分布云图，沿浓度场分布等值线阶跃最大变化点(即等值线曲率最大的位置)依次布置天然气浓度监测器，然后对不同位置的监测器进行正交化处理，滤掉监测信息呈线性相关监测器，所有在线监测器信号均无线传输给集成探测模块；

[0065] 为了能达到用最少的天然气浓度监测器最快最准确的监测到天然气泄漏的目的，将已布置的天然气浓度监测器对天然气浓度的监测点进行正交化处理，使得对后面选取的监测器所获取的天然气浓度信息为零(即后面所候选位置处监测器的监测信息可以与已选位置处监测器的监测信息呈线性相关，这样就可忽略掉后面所布置的监测器对浓度参数的识别作用)，上述方法可以达到以最少的监测器数目能迅速监测到天然气泄漏的目的；

[0066] 实施方法：根据燃气舱室管线运行参数状况，采用数值模拟方法，模拟得出最不利工况下，天然气泄漏的浓度场分布，沿浓度场分布等值线阶跃最大变化点依次布置天然气浓度监测器，然后对不同位置的监测器进行正交化处理，滤掉监测信息呈线性相关监测器，所有在线监测器信号均无线传输给集成探测模块。

[0067] 其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

[0068] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤一中天然气浓度监测器对综合管廊燃气独立舱室内的天然气浓度进行实时监测；

[0069] 管道压力传感器对管内的天然气压力进行实时监测；

[0070] 确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别；

[0071] 具体过程为：

[0072] 将监测到的模拟信号发送给模数转换器(或称A/D转换器)，模数转换器(或称A/D转换器)将模拟信号处理转变为对应的一组数字信号，将数字信号传达给控制器，控制器对这一组数据进行运算比较，

[0073] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＜1％，此时无论综合管廊燃气独立舱室压力的值为多少(0＜P＜0.6MPa)，应当属于“无泄漏”类别；

[0074] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为1％≤c≤5％，此时管内压力的值0＜P≤0.1MPa，则应当属于“微小泄漏”类别；

[0075] 若综合管廊燃气独立舱室中测点测得的燃气泄漏浓度体积分数为c＞1％，且此时管道内压力的值P＞0.1MPa，则应当属于“危险泄漏”类别；

[0076] 确定监测到的信号对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别；

[0077] 控制器将该类别对应的数字信号，经过数模(或称D/A)转换器转换成模拟信号，再传达给执行器。

[0078] 其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

[0079] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤二中计算“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的分布边界，得到“无泄漏”、“微小泄漏”和“危险泄漏”在平面中的对应的区域，具体过程为：

[0080] 由于综合管廊燃气独立舱室中天然气泄漏量与管道内压力相关，选取天然气泄漏浓度以及管道内压力P作为特征向量，x＝(CH4,P)T，由天然气泄漏浓度和管道内压力P两个特征向量在空间中构成一个平面；

[0081] 上脚标T为转置；CH4为天然气泄漏浓度；

[0082] 现用“○”表示“无泄漏”， 表示“微小泄漏”， 表示“危险泄漏”，空间中样本的分布如图3所示。三个区域代表了三类不同的样本，这些边界线被称作类别界限，也被称作分区函数。

[0083] 无泄漏、微小泄漏和危险泄漏在平面中的分布边界，称作分区函数；

[0084] 分区函数就是决策函数，考虑决策函数不一定是折线，可能还会是其他类型的曲线或者曲面等。提出决策函数的表达式：

[0085] e1(x)＝a1x1+b1x2+c1＝0

[0086] e2(x)＝a2x1+b2x2+c2＝0

[0087] 式中：x1，x2分别为天然气泄漏浓度和管道内压力P；a1，b1，a2，b2分别为权重系数，决定决策函数的斜率；c1，c2分别为偏差量，即为决策函数的截距；

[0088] 利用决策函数，把整个空间综合管廊燃气独立舱室分为三个部分：

[0089] 其中，“无泄漏”所对应的区域是e1(x)＜0；

[0090] “微小泄漏”所对应的区域是e1(x)＞0∩e2(x)＜0；

[0091] “危险泄漏”所对应的区域是e2(x)＞0。

[0092] 其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

[0093] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤三中控制器将对应的区域和类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号确定变频通风次数；具体过程为：

[0094] 通过泄漏孔径和管道压力可以计算出泄漏量，泄漏量q计算公式为：

[0095]

[0096] 式中，q为小孔泄漏强度，m3/s；ρ0为燃气密度，kg/m3；c0为孔口泄漏系数；u0为泄漏孔处燃气泄漏速度，m/s；A为泄漏口面积，m2；P2为天然气管道压力，Pa；T′为天燃气温度，K；R为气体常数，J/(kmol·K)；M为气体摩尔质量，kg/mol；Z为气体压缩因子；P0为大气压力，Pa；k为天然气绝热系数；

[0097] 根据泄漏量和综合管廊燃气独立舱室内天然气的报警浓度不超过1％的要求，算出该泄漏量所需的通风量V，公式为：

[0098]

[0099] 根据通风量V换算出每小时的换气次数，公式为：

[0100]

[0101] 式中n为换气次数，次/h；

[0102] S为综合管廊燃气独立舱室的截面积，m2；

[0103] L为防火区间长度，取200m；

[0104] V为泄漏量所需的通风量，m3/h。

[0105] 当换气次数，

[0106] 其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

[0107] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述控制器为西门子S7-200PLC。

[0108] 其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

[0109] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述天然气浓度监测器为东日瀛能甲烷泄漏检测警报器；

[0110] 所述管道压力传感器为力诺T12通用压力传感器。

[0111] 其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

[0112] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述执行器为变频风机。

[0113] 其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

[0114] 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述数模(或称D/A)转换器和控制器的供电方式均为24V的直流电源。

[0115] 其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。

[0116] 具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：所述变频风机的供电方式为380V的交流电源。

[0117] 其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。

[0118] 图2为本发明的联动通风控制系统控制流程图，具体实现过程如下：

[0119] 综合管廊燃气独立舱室中的燃气泄漏通风控制系统工作时，先是通过传感器(燃气浓度监测器和管道压力监测器)的数据采集得到一组CH4和P的数值，然后传感器将这一组数据传达给控制器。控制器对这一组数据进行运算比较，确定出该组数据对应的泄漏区域危险类别。然后控制器将对应类别的信号传达至执行器，执行器根据该信号来实现保持动作或者改变动作，即改变风机的转速。

[0120] 燃气泄漏通风自动控制系统的组成部分包括：PLC控制器、模数(或称A/D)转换器、数模(或称D/A)转换器、变频风机、压力传感器、CH4传感器、继电器、断路器以及24V直流电源等几部分，各个部分之间通过接线端子完成连接。该控制系统的概览图如图4所示。

[0121] 自动控制系统连接在一台工业计算机上，通过计算机实现程序的编写和修改，并且还可以实现对天然气浓度监测器所采集数据的记录、存储和导出；

[0122] 自动控制系统含有两个端口，分别是数字量的输入端以及数字量的输出端；

[0123] 所述数字量指的是“0”和“1”的不连续的数字信号；

[0124] 通过传感器采集到的信号属于模拟信号，无法直接输入到控制器当中进行处理，所以，在传感器与自动控制系统之间设置一个模数转换器(或称A/D转换器)将模拟信号处理并转变成为对应的一组数字信号，然后传递至控制器当中；

[0125] 再经过计算比较之后，确定出该组数据对应的是“无泄漏”、“微小泄漏”、还是“危险泄漏”类别，控制器将该类别对应的数字信号，经过数模转换器转换成模拟信号，再传达给执行器，最后由执行器完成动作；

[0126] 数模转换器和控制器的供电方式都是24V的直流电源。

[0127] 数模转换器的相关原理图如图5所示；

[0128] 变频风机的工作原理图如图6所示；

[0129] 变频风机由380V的交流电源进行供电，变频器对来自控制器的数字信号进行判断，图中的M指的是风机，STF是PLC主机对变频器输出的正转信号接口，RL与RM是数模转换器向变频器输出的频率信号接口，变频器返还信号接口与数模转换器相连。

[0130] 采用以下实施例验证本发明的有益效果：

[0131] 实施例一：以综合管廊内天然气的压力为0.6MPa为例，泄漏孔径为小孔(孔径泄漏范围为0～6.35mm),经过数值模拟及计算确定了监测点的布置方案，如图7a、7b所示，“×”为监测点。

[0132] 假设空间中的向量 现讨论三个类别的判断依据。若综合管廊燃气独立舱室内中测点测得的燃气浓度(体积分数)c＜1％，此时无论管内压力的值为多少(0＜P＜0.6MPa)，应当属于“无泄漏”类别；若燃气泄漏浓度1％≤c≤5％，此时管内压力的值0＜P≤0.1MPa，则应当属于“微小泄漏”类别；若燃气泄漏浓度c＞1％，且此时管道内压力的值P＞0.1MPa，则应当属于“危险泄漏”类别。

[0133] 根据以上的分区条件，可以得出两个分区函数分别如下式所示：

[0134]

[0135] 在表示空间中，如上所分析的三种类别分别对应了如图8所示的空间区域；

[0136] 这里选用的控制器为西门子S7-200PLC，传感器使用的是东日瀛能甲烷泄漏检测警报器和力诺T12通用压力传感器，执行器即为变频风机。

[0137] 下面为危险泄漏时变频通风次数的具体确定过程：

[0138] 小孔泄漏量q计算公式为：

[0139]

[0140] 式中，q为小孔泄漏强度，m3/s；ρ0为燃气密度，kg/m3；T为燃气温度，K；R为气体常数，J/(kmol·K)；M为气体摩尔质量，kg/mol；Z为气体压缩因子；u0为泄漏孔处燃气泄漏速度，m/s；A为泄漏口面积，m2；c0为孔口泄漏系数；P2为天然气管道压力，Pa；P0为大气压力，Pa；k为天然气绝热系数；

[0141] 通过泄漏孔径和管道压力可以计算出泄漏量，依据管廊内天然气的报警浓度为不超过1％的要求， 反算出该泄漏量所需的通风量V，进而换算出每小时的换气次数，当换气次数。

[0142]

[0143] n——换气次数次/h；

[0144] S——独立舱室的截面积，m2

[0145] L——防火区间长度，取200m

[0146] V——送风口的风量m3/h。

[0147]

[0148] 本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。