CN103791238A - 一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机，此空气压缩机通过输气软管与储气罐连通；所述进气管道装置包括进气管道，并在进气管道上安装有进气端质量流量计和进气端压力表；所述排气装置包括排气管道，排气管道上安装有出气端压力表与调压阀；所述进气管装置后部直管、弯头、三通、法兰和阀门泄漏装置。本发明的有益效果为：该实验装置使用大容量储气罐和大功率空气压缩机，克服了实验过程中的管道输送压力下降和输气量不稳定的问题，结构简单、成本低、拆卸安装便捷、可测影响因素较多，适用于燃气管道泄漏特性的实验研究。
Description
技术领域
本发明涉及燃气管道泄漏特性实验测量领域，涉及一种能够测量泄漏口位于典型泄漏部位直管、弯头、三通、法兰和阀门、具有不同泄漏口形状和尺寸的燃气管道泄露特性的实验装置。
背景技术
管道输送是输送量最大、成本最低的输送方式，但是在管道输送过程中由于自然腐蚀穿孔、自然灾害或施工破坏等原因会造成管道泄漏甚至破裂，严重威胁管道安全运行和周边人员的生命财产安全。燃气管道泄漏受多种因素共同影响，如输送压力、泄漏孔径、泄漏孔形状、管道泄漏部位、燃气温度以及泄漏发生所处地点的外部环境状况。目前，国内外还没有综合考虑多种管道泄漏影响因素（如输送压力、泄漏孔径、泄漏孔形状和泄漏部位）下燃气泄漏特性的实验装置，尤其是典型部位（直管、弯头、三通、法兰和阀门）泄漏特性的研究还处于空白，大多仅是针对直管上圆孔的泄漏特性研究，适用范围较小。为了准确模拟实际燃气管道泄漏情况，克服现有燃气管道泄漏特性实验装置存在的适用范围较小、管道泄漏部位单一等缺点，建立典型泄漏部位燃气管道泄漏实验装置研究多因素影响下燃气介质的泄漏特性变得十分必要。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置。
为实现上述目的，本发明提供一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置、包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机，此空气压缩机通过输气软管与储气罐连通；所述进气管道装置包括进气管道，并在进气管道上安装有进气端质量流量计和进气端压力表；所述排气装置包括排气管道，排气管道上安装有出气端压力表与调压阀；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道，L形压紧管道前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计与泄漏端排气管道，所述进气管装置后部串联有直管泄漏装置。
进一步的，所述直流泄漏装置上开有泄漏口B，此泄漏口B上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，所述直流泄漏装置内放置有泄漏试件，所述泄漏试件呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件两侧设有与通孔相配的密封圈。
一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机，此空气压缩机通过输气软管与储气罐连通；所述进气管道装置包括进气管道，并在进气管道上安装有进气端质量流量计和进气端压力表；所述排气装置包括排气管道，排气管道上安装有出气端压力表与调压阀；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道，L形压紧管道前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计与泄漏端排气管道，所述进气管装置后部串联有弯头泄漏管道装置。
进一步的，所述弯头泄漏管道装置上开有泄漏口A，此泄漏口A上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，所述弯头泄漏管道装置内放置有泄漏试件，所述泄漏试件呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件两侧设有与通孔相配的密封圈。
一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机，此空气压缩机通过输气软管与储气罐连通；所述进气管道装置包括进气管道，并在进气管道上安装有进气端质量流量计和进气端压力表；所述排气装置包括排气管道，排气管道上安装有出气端压力表与调压阀；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道，L形压紧管道前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计与泄漏端排气管道，所述进气管装置后部串联有三通泄漏管道装置。
进一步的，所述三通泄漏管道装置上开有泄漏口C，此泄漏口C上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，三通泄漏管道装置下部的接口处安装有出气端压力表II、调压阀II与排气端管道II，所述三通泄漏管道装置内放置有泄漏试件，所述泄漏试件呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件两侧设有与通孔相配的密封圈。
一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机，此空气压缩机通过输气软管与储气罐连通；所述进气管道装置包括进气管道，并在进气管道上安装有进气端质量流量计和进气端压力表；所述排气装置包括排气管道，排气管道上安装有出气端压力表、调压阀与泄漏端质量流量计，所述进气管装置后部串联有法兰泄漏装置。
进一步的，所述法兰泄漏管道装置上下两侧设有法兰密封垫并通过法兰连接螺栓固定。
一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置与排气装置；所述气源装置包括空气压缩机，此空气压缩机通过输气软管与储气罐连通；所述进气管道装置包括进气管道，并在进气管道上安装有进气端质量流量计和进气端压力表；所述排气装置包括排气管道，排气管道上安装有出气端压力表、调压阀与泄漏端质量流量计，所述进气管装置后部串联有阀门泄漏装置。
本发明的有益效果为：该实验装置可用于研究不同输送压力下典型泄漏部位上不同孔形和孔径的泄漏特性，本装置中的各个部件采用法兰连接，各个部件的连接和拆卸方便；该实验装置使用大容量储气罐和大功率空气压缩机，克服了实验过程中的管道输送压力下降和输气量不稳定的问题，结构简单、成本低、拆卸安装便捷、可测影响因素较多，适用于燃气管道泄漏特性的实验研究。
附图说明
图1为直管泄漏管道装置的结构示意图；
图2为弯头泄漏管道装置的结构示意图；
图3为三通泄漏管道装置的结构示意图；
图4为法兰泄漏管道装置的结构示意图；
图5为阀门泄漏装置的结构示意图。
图中：1、空气压缩机；2、输气软管；3、储气罐；4、进气软管；5、进气管道；6、进气端质量流量计；7、进气端压力表；8、出气端压力表；9、调压阀；10、排气管道；11、密封圈；12、泄漏试件；13、弯头泄漏管道；14、直管泄漏管道装置；15、三通泄漏管道装置；16、法兰泄漏管道装置；17、法兰密封垫；18、法兰连接螺栓；19、阀门泄漏装置；20、L形压紧管道；21、泄漏端质量流量计；22、泄漏端排气管道；23、出气端压力表II；24、调压阀II；25、排气端管道II。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例所述的一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机1，此空气压缩机1通过输气软管2与储气罐3连通；所述进气管道装置包括进气管道5，并在进气管道5上安装有进气端质量流量计6和进气端压力表7；所述排气装置包括排气管道10，排气管道10上安装有出气端压力表8与调压阀9；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道20，L形压紧管道20前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计21与泄漏端排气管道22，所述进气管装置后部串联有直管泄漏装置14。
所述直流泄漏装置14上开有泄漏口B，此泄漏口B上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，所述直流泄漏装置14内放置有泄漏试件12，所述泄漏试件12呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件12两侧设有与通孔相配的密封圈11。
如图2所示，一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机1，此空气压缩机1通过输气软管2与储气罐3连通；所述进气管道装置包括进气管道5，并在进气管道5上安装有进气端质量流量计6和进气端压力表7；所述排气装置包括排气管道10，排气管道10上安装有出气端压力表8与调压阀9；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道20，L形压紧管道20前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计21与泄漏端排气管道22，所述进气管装置后部串联有弯头泄漏管道装置13。
所述弯头泄漏管道装置13上开有泄漏口A，此泄漏口A上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，所述弯头泄漏管道装置13内放置有泄漏试件12，所述泄漏试件12呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件12两侧设有与通孔相配的密封圈11。
如图3所示，一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机1，此空气压缩机1通过输气软管2与储气罐3连通；所述进气管道装置包括进气管道5，并在进气管道5上安装有进气端质量流量计6和进气端压力表7；所述排气装置包括排气管道10，排气管道10上安装有出气端压力表8与调压阀9；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道20，L形压紧管道20前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计24与泄漏端排气管道22，所述进气管装置后部串联有三通泄漏管道装置15。
所述三通泄漏管道装置15上开有泄漏口C，此泄漏口C上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，三通泄漏管道装置15下部的接口处安装有出气端压力表II23、调压阀II24与排气端管道II25，所述三通泄漏管道装置15内放置有泄漏试件12，所述泄漏试件12呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件12两侧设有与通孔相配的密封圈11。
如图4所示，一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机1，此空气压缩机1通过输气软管2与储气罐3连通；所述进气管道装置包括进气管道5，并在进气管道5上安装有进气端质量流量计6和进气端压力表7；所述排气装置包括排气管道10，排气管道10上安装有出气端压力表8、调压阀9与泄漏端质量流量计21，所述进气管装置后部串联有法兰泄漏管道装置16。
所述法兰泄漏管道装置16上下两侧设有法兰密封垫17并通过法兰连接螺栓18固定。
如图5所示，一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置与排气装置；所述气源装置包括空气压缩机1，此空气压缩机1通过输气软管2与储气罐3连通；所述进气管道装置包括进气管道5，并在进气管道5上安装有进气端质量流量计6和进气端压力表7；所述排气装置包括排气管道10，排气管道10上安装有出气端压力表8、调压阀9与泄漏端质量流量计21，所述进气管装置后部串联有阀门泄漏装置19。
具体实施方式
本发明实验装置包括直管泄漏管道装置、弯头泄漏管道装置、三通泄漏管道装置、法兰泄漏管道装置及阀门泄漏管道装置。
在实验进行前，先用空气压缩机对储气罐进行适当充气，保证实验进行过程中气源压力和输送气体流量的稳定性。
直管、弯头和三通泄漏管道装置实验实施方式
在进行直管、弯头和三通泄漏实验时，首先，依次连接进气软管、进气管道、进气端质量流量计、进气端压力表，组成进气管道装置；然后将所需测量的孔径（或孔形）的泄漏试件放入直管泄漏管道装置、弯头泄漏管道装置、三通泄漏管道装置的泄漏口A、B、C中，泄漏口上半部分均为内螺纹孔，下半部分为通孔，通孔直径小于内螺纹孔直径。L形压紧管道一端为外螺纹，与泄漏口内螺纹孔相配合，另一端为法兰面，连接泄漏端质量流量计。泄漏试件放置在泄漏口A、B、C中，两者为端面配合，L形压紧管道将泄漏试件固定压紧在泄漏口A、B、C内的端面上，由密封圈密封。最后依次连接出气端压力表、调压阀、排气端管道，形成实验排气装置。
具体实验操作步骤如下：1、将特定孔径和孔形的泄漏试件放置在泄漏口中，用L形压紧管道将泄漏试件固定压紧在泄漏口A、B、C内的端面上，由密封圈密封；
2、连接储气罐，检查并确定实验装置气密性良好后，开始实验；
3、调节调压阀，调节管道压力，同时观察进气端压力表，直至所需压力。记录此时的管道输送压力、进气质量和泄漏孔泄漏质量，多次实验取平均值。
4、断开储气罐，更换其它孔径和孔形的泄漏试件，重复步骤1至3；
5、将所记录的实验数据汇总做表，利用Matlab软件绘制泄漏质量流量与管道输送压力关系图、泄漏质量流量与泄漏口尺寸与形状关系图，结合流体相关理论分析实验数据可得出直管、弯头和三通的泄漏特性。
法兰泄漏管道装置实施方式
在进行法兰泄漏管道装置实验时，首先，依次连接进气软管、进气管道、进气端质量流量计、进气端压力表，组成进气管道装置；然后在法兰泄漏管道装置后依次连接泄漏端质量流量计、出气端压力表、调压阀、排气端管道，形成实验排气装置。调节法兰连接螺栓的预紧力，研究法兰泄漏管道装置在不同输送压力和不同预紧力下的泄漏特性。
具体实验操作步骤如下：
1、连接储气罐，检查并确定实验装置气密性良好后，开始实验；
2、调节法兰连接螺栓的预紧力，使法兰从不发生泄漏到开始发生泄漏，
3、调节调压阀，调节管道压力，同时观察进气端压力表，直至所需压力。记录此时管道输送压力、进气质量和排气质量，泄漏质量为进气质量减去排气质量，多次实验取平均值。
4、多次调节法兰连接螺栓的预紧力，使法兰发生不同程度的泄漏，重复上述步骤3；
5、将所记录的实验数据汇总做表，利用Matlab软件绘制泄漏质量流量与管道输送压力关系图、泄漏质量流量与法兰预紧力关系图，结合流体相关理论分析实验数据可得出法兰的泄漏特性。
阀门泄漏装置实验实施方式
在进行阀门泄漏装置实验时，首先，依次连接进气软管、进气管道、进气端质量流量计、进气端压力表，组成进气管道装置；然后在阀门泄漏管道后依次连接出气端压力表、调压阀、排气端管道，形成实验排气装置。调节泄漏实验阀门可改变阀门流通面积。
具体实验操作步骤如下：
1、连接储气罐，检查并确定实验装置气密性良好后，开始实验；
2、调节泄漏实验阀门，使泄漏实验阀门从不发生泄漏到开始发生泄漏；
3、调节调压阀，调节管道压力，同时观察进气端压力表，直至所需压力。记录此时管道输送压力、进气质量和排气质量，泄漏质量为进气质量减去排气质量，多次实验取平均值。
4、多次泄漏实验阀门，使泄漏实验阀门发生不同流通面积的内泄漏，并重复上述步骤3；
5、将所记录的实验数据汇总做表，利用Matlab软件绘制泄漏质量流量与管道输送压力关系图、泄漏质量流量与阀门内流通面积关系图，结合流体相关理论分析实验数据可得出阀门的泄漏特性。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，举凡熟悉此项技艺的专业人士。在了解本发明的技术手段之后，自然能依据实际的需要，在本发明的教导下加以变化。因此凡依本发明申请专利范围所作的同等变化与修饰，曾应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机（1），此空气压缩机（1）通过输气软管（2）与储气罐（3）连通；所述进气管道装置包括进气管道（5），并在进气管道（5）上安装有进气端质量流量计（6）和进气端压力表（7）；所述排气装置包括排气管道（10），排气管道（10）上安装有出气端压力表（8）与调压阀（9）；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道（20），L形压紧管道（20）前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计（21）与泄漏端排气管道（22），其特征在于：所述进气管装置后部串联有直管泄漏装置（14）。
2.根据权利要求1所述的实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，其特征在于：所述直流泄漏装置（14）上开有泄漏口B，此泄漏口B上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，所述直流泄漏装置（14）内放置有泄漏试件（12），所述泄漏试件（12）呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件（12）两侧设有与通孔相配的密封圈（11）。
3.一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机（1），此空气压缩机（1）通过输气软管（2）与储气罐（3）连通；所述进气管道装置包括进气管道（5），并在进气管道（5）上安装有进气端质量流量计（6）和进气端压力表（7）；所述排气装置包括排气管道（10），排气管道（10）上安装有出气端压力表（8）与调压阀（9）；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道（20），L形压紧管道（20）前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计（21）与泄漏端排气管道（22），其特征在于：所述进气管装置后部串联有弯头泄漏管道装置（13）。
4.根据权利要求3所述的实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，其特征在于：所述弯头泄漏管道装置（13）上开有泄漏口A，此泄漏口A上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，所述弯头泄漏管道装置（13）内放置有泄漏试件（12），所述泄漏试件（12）呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件（12）两侧设有与通孔相配的密封圈（11）。
5.一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机（1），此空气压缩机（1）通过输气软管（2）与储气罐（3）连通；所述进气管道装置包括进气管道（5），并在进气管道（5）上安装有进气端质量流量计（6）和进气端压力表（7）；所述排气装置包括排气管道（10），排气管道（10）上安装有出气端压力表（8）与调压阀（9）；所述泄漏测量装置包括L形压紧管道（20），L形压紧管道（20）前端、中部与后端分别设有外螺纹、泄漏端质量流量计（24）与泄漏端排气管道（22），其特征在于：所述进气管装置后部串联有三通泄漏管道装置（15）。
6.根据权利要求5所述的实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，其特征在于：所述三通泄漏管道装置（15）上开有泄漏口C，此泄漏口C上部设有与外螺纹相配合的内螺纹孔，下部分为通孔，所述通孔的直径小于内螺纹孔的直径，三通泄漏管道装置（15）下部的接口处安装有出气端压力表II（23）、调压阀II（24）与排气端管道II（25），所述三通泄漏管道装置（15）内放置有泄漏试件（12），所述泄漏试件（12）呈凸字形圆柱体，在上半段圆柱体中心处压制有实验所需的圆形孔,下半段圆柱体的中心处设有便于气体流入较大的圆孔，所述泄漏试件（12）两侧设有与通孔相配的密封圈（11）。
7.一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置、排气装置与泄漏测量装置；所述气源装置包括空气压缩机（1），此空气压缩机（1）通过输气软管（2）与储气罐（3）连通；所述进气管道装置包括进气管道（5），并在进气管道（5）上安装有进气端质量流量计（6）和进气端压力表（7）；所述排气装置包括排气管道（10），排气管道（10）上安装有出气端压力表（8）、调压阀（9）与泄漏端质量流量计（21），其特征在于：所述进气管装置后部串联有法兰泄漏管道装置（16）。
8.根据权利要求7所述的实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，其特征在于：所述法兰泄漏管道装置（16）上下两侧设有法兰密封垫（17）并通过法兰连接螺栓（18）固定。
9.一种实现燃气管道介质泄漏特性测量的实验装置，包括气源装置、进气管道装置与排气装置；所述气源装置包括空气压缩机（1），此空气压缩机（1）通过输气软管（2）与储气罐（3）连通；所述进气管道装置包括进气管道5，并在进气管道（5）上安装有进气端质量流量计（6）和进气端压力表（7）；所述排气装置包括排气管道（10），排气管道（10）上安装有出气端压力表（8）、调压阀（9）与泄漏端质量流量计21，其特征在于：所述进气管装置后部串联有阀门泄漏装置（19）。
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