CN104655669B - 一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法，通过在外部循环水环境中进行试验，模拟海底的实际情况，使得海底复合软管的试验环境更加接近实际使用环境。测试样管在端部绝热的处理上，在达到密封的前提下对软管端部进行有效的绝热，其中端部的放热量不高于管壁放热量的5％。测试样管外加循环恒温水，可有效保证管外温度不变，符合实际使用环境。测试方法无需测量总热量值，只需测量温度和热流密度，且相关参数的测量时间灵活，可有效避免总热量测量的误差。

Description

一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法

技术领域

本发明涉及一种保温测试装置的测试方法，特别是关于海洋复合软管的保温测试装置的测试方法。

背景技术

传统的、常规的海底输油管道以钢管为主，整体的建造、安装和后续保养工作周期长费用高，近年来国外兴起的钢塑复合软管由于防腐蚀性好、海底地形地貌适应性强、铺设速度快、费用低、不易结蜡并且能够重复利用等优点开始应用到海底油、气和水的输送上来。但是国外海底混输管道结构复杂且安装成本较高，国产软管尚处于起步阶段，产品功能和结构比较单一，只是开始应用在输水、输气和输送凝固点较高的石油输送上。随着深海油气田的开发，待输送的流体成分和使用工况愈发的复杂，当混输流体中是有的凝固点较低时需要考虑管线的保温，以保证在输送的终端流体不会出现凝管现象。如不采用具有保温结构的软管，只能大幅提高管线进口的温度，因此而产生很高的管材的原材料选用费用和配套设施费用大幅提高。

目前针对海底石油钢管管道传热系数的测定普遍采用已铺设完成的管道，通过入口、出口温度及输送距离等通过热平衡法进行测量，可测出管道实际的传热系数。而针对海底软管的保温性能能否达到要求需要在生产前进行试验测试。

由于海洋复合软管在国内尚处于起步阶段，未有对其保温性能形成有效的测试方法，与海洋复合软管测试方法较为接近的是对于圆管的导热系数的测定，目前测定管道导热系数的方法有稳态法和非稳态法两种方法，其特点和不足之处是：

常规圆管法均是采用稳态法进行测试，其测试的环境为空气，与海洋复合软管测试环境的海底水环境存在较大差异；

常规试验方法中，加热器产生的热量是通过加热器功率计算获得，而这些热量并不是全部在测试管段的径向上扩散，两头端部会扩散一部分热量，且部分热量被内部流体吸收将此计算热量作为径向上传递出去的热量存在误差。

由于常规圆管一般指单层非金属圆管，与海洋复合软管的多层金属与非金属层的管体结构存在较大差异。

本专利申请正是在这种背景下提出了一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法，通过在外部循环水环境中进行试验，模拟海底的实际情况，使得海底复合软管的试验环境更加接近实际使用环境。测试样管在端部绝热的处理上，在达到密封的前提下对软管端部进行有效的绝热，其中端部的放热量不高于管壁放热量的5％。测试样管外加循环恒温水，可有效保证管外温度不变，符合实际使用环境。测试方法无需测量总热量值，只需测量温度和热流密度，且相关参数的测量时间灵活，可有效避免总热量测量的误差。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法，所述海洋复合软管稳态循环温测装置包括测试样管、接头、温度传感器、热流传感器、循环水管、内部管道泵、外部管道泵、外部储水池、内部循环水池、试验水池、消防泵、消防水管，其中测试样管设置有热流传感器，热流传感器设置于测试样管内外壁对应一致位置处，布置于测试样管四等分中点位置，并呈螺旋状分布，测试样管两端连接有接头，接头为塞状尼龙棒，尼龙棒上部布置有密封圈，接头与测试样管过盈配合，接头设置有循环水管通道与温度传感器通道，循环水管通道内设置有循环水管，循环水管设置有调节阀门与连接法兰，温度传感器通道内设置有温度传感器，温度传感器插入于软管内部，测试样管端部浇筑有环氧树脂，内部循环水池设置有电加热器；测试样管位于试验水池支架上部，试验水池两端设置有温度传感器，测试样管端部通过循环水管与内部循环水池连接，该连接段循环水管设置有内部管道泵；试验水池与外部储水池通过循环水管连接，该连接段循环水管设置有外部管道泵；外部储水池内设置有消防水管，消防水管另一端与消防泵连接，温度传感器与热流传感器分别与温控仪表连接，其特征在于，所述保温测试方法包括以下步骤：

⑴、打开阀门，向测试样管内缓慢充入水，关闭阀门；

⑵、启动电加热器，对内部循环水池进行加温；

⑶、打开阀门，启动内部管道泵，使测试样管内流体循环；

⑷、启动消防泵与外部管道泵，使外部流体循环；

⑸、调整内部循环水池温度，使软管内流体温度保持在软管最高设计温度85℃，循环2小时；

⑹、加热内部循环水池，使测试样管内流体温度达到95℃；

⑺、将测试样管吊出试验水池，迅速拆开连接法兰，并用绝热材料填充进出水管，并做密封处理，然后将测试样管重新放入试验水池；

⑻、待测试样管内流体温度降到软管最高设计温度85℃，开始计时，每隔一段时间记录一次；

⑼、待测试样管内流体温度降到50℃，停止试验。

通过内、外循环保持测试样管内流体与外部环境温度不变，内、外流体处于稳态传热状态，单位时间内通过试验样管壁面的热流量不变，根据傅里叶定律推导得出，对一维稳态热传导，热流密度q：

q＝k₁(t_w1-t_w2)

其中：t_w1为管内壁温度，t_w2为管外壁温度，k₁为传染系数，q为热流密度。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，通过在外部循环水环境中进行试验，模拟海底的实际情况，使得海底复合软管的试验环境更加接近实际使用环境。测试样管在端部绝热的处理上，在达到密封的前提下对软管端部进行有效的绝热，其中端部的放热量不高于管壁放热量的5％。测试样管外加循环恒温水，可有效保证管外温度不变，符合实际使用环境。测试方法无需测量总热量值，只需测量温度和热流密度，且相关参数的测量时间灵活，可有效避免总热量测量的误差。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图说明：

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明接头的结构示意图。

图中主要标号说明：

1—测试样管；2—接头；3—温度传感器；4—热流传感器；5—循环水管；6—内部管道泵；7—外部管道泵；8—外部储水池；9—内部循环水池；10—试验水池；11—消防泵；12—消防水管；13—密封圈；14—尼龙；15—环氧树脂。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明进行详细的描述。

如图1-2所示，本发明所涉及的一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法，所述海洋复合软管稳态循环温测装置包括测试样管1、接头2、温度传感器3、热流传感器4、循环水管5、内部管道泵6、外部管道泵7、外部储水池8、内部循环水池9、试验水池10、消防泵11、消防水管12，其中测试样管1设置有热流传感器4，热流传感器4设置于测试样管1内外壁对应一致位置处，布置于测试样管1四等分中点位置，并呈螺旋状分布，测试样管1两端连接有接头2，接头2为塞状尼龙14棒，尼龙14棒上部布置有密封圈13，接头2与测试样管1过盈配合，接头2设置有循环水管5通道与温度传感器3通道，循环水管5通道内设置有循环水管5，循环水管5设置有调节阀门与连接法兰，温度传感器3通道内设置有温度传感器3，温度传感器3插入于测试样管1内部，测试样管1端部浇筑有环氧树脂15，内部循环水池9设置有电加热器；测试样管1位于试验水池10支架上部，试验水池10两端设置有温度传感器3，测试样管1端部通过循环水管5与内部循环水池9连接，该连接段循环水管5设置有内部管道泵6；试验水池10与外部储水池8通过循环水管5连接，该连接段循环水管5设置有外部管道泵7；外部储水池8内设置有消防水管12，消防水管12另一端与消防泵11连接，温度传感器3与热流传感器4分别与温控仪表连接，其特征在于，所述保温测试方法包括以下步骤：

⑴、打开阀门，向测试样管1内缓慢充入水，关闭阀门；

⑵、启动电加热器，对内部循环水池9进行加温；

⑶、打开阀门，启动内部管道泵6，使测试样管1内流体循环；

⑷、启动消防泵11与外部管道泵7，使外部流体循环；

⑸、调整内部循环水池9温度，使软管内流体温度保持在软管最高设计温度85℃，循环2小时；

⑹、加热内部循环水池9，使测试样管1内流体温度达到95℃；

⑺、将测试样管1吊出试验水池10，迅速拆开连接法兰，并用绝热材料填充进出水管，并做密封处理，然后将测试样管1重新放入试验水池10；

⑻、待测试样管1内流体温度降到软管最高设计温度85℃，开始计时，每隔一段时间记录一次；

⑼、待测试样管1内流体温度降到50℃，停止试验。

通过内、外循环保持测试样管1内流体与外部环境温度不变，内、外流体处于稳态传热状态，单位时间内通过试验样管1壁面的热流量不变，根据傅里叶定律推导得出，对一维稳态热传导，热流密度q：

q＝k₁(t_w1-t_w2)

其中：t_w1为管内壁温度，t_w2为管外壁温度，k₁为传染系数，q为热流密度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法，所述海洋复合软管稳态循环温测装置包括测试样管、接头、温度传感器、热流传感器、循环水管、内部管道泵、外部管道泵、外部储水池、内部循环水池、试验水池、消防泵、消防水管，其中测试样管设置有热流传感器，热流传感器设置于测试样管内外壁对应一致位置处，布置于测试样管四等分中点位置，并呈螺旋状分布，测试样管两端连接有接头，接头为塞状尼龙棒，尼龙棒上部布置有密封圈，接头与测试样管过盈配合，接头设置有循环水管通道与温度传感器通道，循环水管通道内设置有循环水管，循环水管设置有调节阀门与连接法兰，温度传感器通道内设置有温度传感器，温度传感器插入于软管内部，测试样管端部浇筑有环氧树脂，内部循环水池设置有电加热器；测试样管位于试验水池支架上部，试验水池两端设置有温度传感器，测试样管端部通过循环水管与内部循环水池连接，该连接段循环水管设置有内部管道泵；试验水池与外部储水池通过循环水管连接，该连接段循环水管设置有外部管道泵；外部储水池内设置有消防水管，消防水管另一端与消防泵连接，温度传感器与热流传感器分别与温控仪表连接，其特征在于，所述保温测试方法包括以下步骤：

⑴、打开阀门，向测试样管内缓慢充入水，关闭阀门；

⑵、启动电加热器，对内部循环水池进行加温；

⑶、打开阀门，启动内部管道泵，使测试样管内流体循环；

⑷、启动消防泵与外部管道泵，使外部流体循环；

⑸、调整内部循环水池温度，使软管内流体温度保持在软管最高设计温度85℃，循环2小时；

⑹、加热内部循环水池，使测试样管内流体温度达到95℃；

⑺、将测试样管吊出试验水池，迅速拆开连接法兰，并用绝热材料填充进出水管，并做密封处理，然后将测试样管重新放入试验水池；

⑻、待测试样管内流体温度降到软管最高设计温度85℃，开始计时，每隔一段时间记录一次；

⑼、待测试样管内流体温度降到50℃，停止试验。

2.根据权利要求1所述的一种海洋复合软管稳态循环温测装置的保温测试方法，其特征在于，内、外循环保持测试样管内流体与外部环境温度不变，内、外流体处于稳态传热状态，单位时间内通过试验样管壁面的热流量不变，根据傅里叶定律推导得出，对一维稳态热传导，热流密度q：

q＝k₁(t_w1-tw₂)

其中：t_w1为管内壁温度，t_w2为管外壁温度，k₁为传染系数，q为热流密度。