CN108051148A - 水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道泄漏实验设备技术领域，尤其涉及一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置及方法，可以通过打开不同的泄漏口(测试气孔)监测不同泄漏口在水下泄漏的特性，本发明通过调整支撑支架的高度以及使实验管段绕其中心轴旋转来监测管段不同位置的泄漏口在不同水深的泄漏特性，本发明整个实验装置简洁，还原度高，可操作性强，具有很好的推广前景。
Description
技术领域
本发明涉及管道泄漏实验设备技术领域，尤其涉及一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置及方法。
背景技术
管道运输天然气具有许多优点，如：(1)运量大；(2)占地少；(3)管道运输建设周期短、费用低；(4)管道运输安全可靠、连续性强；(5)管道运输耗能少、成本低、效益好。因此在输气领域广泛应用。
目前，我国穿越河流的输气管道在长输管道工程中占相当大的比例，且多修建于三十多年前，由于历史原因当时的设计技术、施工水平并不是很高，加之电化学腐蚀、地质沉降、河水冲刷等原因，天然气参数管道泄漏事故时有发生。加之，天然气具有毒性且易燃易爆等危险特性，一旦发生泄漏，极易引起火灾、爆炸、中毒等恶性事件，不仅会对环境造成污染还对公共安全造成极大威胁。但水下输气管道泄漏难以检测又不易维修，目前模拟水下管道泄漏的实验装置较少，故研究水下管道泄漏具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了研究现有水下输气管道泄漏问题，本发明提供一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置及方法，以解决不同情况下水下管道多孔泄漏监测困难的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，包括氮气瓶、体积流量计、实验水箱、实验管段和高速摄影仪，所述的实验管段上开设有多个气孔，所述气孔中任一个气孔为充气孔，其余气孔为测试气孔，实验管段上的充气孔与氮气瓶通过管路相连，管路上设有用于控制压力的减压阀和用于流量监测的体积流量计，实验管段上的测试气孔均设有独立的阀门控制开关，所述的实验管段的气孔均关闭时具有良好的密封性，可以充入不同压力的氮气，实验管段内充满气体后放置于实验水箱内，所述的高速摄影仪设置在实验水箱外，全程拍摄记录实验管段的泄漏情况，高速摄影仪连接有控制操作盘，高速摄影仪和PC终端信号连接。
为了便于测试水下不同深度的泄漏情况，所述实验水箱内还设置有一对支撑支架，实验管段架设在一对支撑支架上，支撑支架包括底座和弧形托架，弧形托架和底座固定连接，弧形托架支撑在实验管段的底部，底座可上下升降。
为了能够便于转动实验管段，测试不同角度的泄漏情况，所述弧形托架的弧度和实验管段外部的弧度相配合。
进一步，具体地，所述实验水箱由透明的有机玻璃板利用亚克力粘合剂、销钉固定制作而成，实验水箱为长2.40m，宽1.20m，高0.60m，上不封顶的长方体。
进一步，具体地，所述实验管段直径0.06m，两端密封，管壁上设有4个气孔，气孔均为直径8mm，测试气孔上分别设有控制阀门，阀门上分别连接有长绳可以远程控制。
进一步，具体地，所述的高速摄影仪通过控制操作盘控制，用来全程监测实验管段泄漏的过程，并将记录到的视频数据传输至PC终端储存分析。
一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验方法，采用如权利要求1-6任一项所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置进行测试，其特征在于：具有如下步骤：
1)完成水下管道监测装置的安装；
2)检测实验管段和实验水箱的气密性，防止漏气漏水；
3)在实验水箱中盛2/3的水；
4)关闭测试气孔，打开氮气瓶的阀门经减压阀和体积流量计向实验管段内充入氮气，通过体积流量计的示数间接计算实验管段的压力；
5)、充气完成后，并将实验管段放入实验水箱；
6)、开启高速摄影仪聚焦至实验管段的测试气孔；
7)、拉动连接测试气孔阀门的绳子带动阀门开关使实验管段泄漏；
8)、重复1)—7)使不同的测试气孔泄漏，并将高速摄影仪记录的视频数据和体积流量计的流量数据归类记录。
本发明的有益效果是，本发明的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置及方法，
1)可以通过打开不同的泄漏口(测试气孔)监测不同泄漏口在水下泄漏的特性。
2)本发明通过调整支撑支架的高度以及使实验管段绕其中心轴旋转来监测管段不同位置的泄漏口在不同水深的泄漏特性。
3)本发明整个实验装置简洁，还原度高，可操作性强，具有很好的推广前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的实验水箱的结构原理示意图。
图中：1.氮气瓶 2.体积流量计 3.实验水箱 4-1.充气孔 4-2.测试气孔 5.支撑支架 6.实验管段 7.高速摄影仪 8.控制手柄 9.PC终端 10.氮气瓶阀门 11.减压阀。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1和2所示，一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，包括氮气瓶1、体积流量计2、实验水箱3、实验管段6和高速摄影仪7，实验管段6上开设有多个气孔，气孔中任一个气孔为充气孔4-1，其余气孔为测试气孔4-2，实验管段6上的充气孔4-1与氮气瓶1通过管路相连，管路上设有用于控制压力的减压阀11和用于流量监测的体积流量计2，实验管段6上的测试气孔4-2均设有独立的阀门控制开关，实验管段6的气孔均关闭时具有良好的密封性，可以充入不同压力的氮气，实验管段6内充满气体后放置于实验水箱3内，高速摄影仪7设置在实验水箱3外，全程拍摄记录实验管段的泄漏情况，高速摄影仪7连接有控制操作盘8，高速摄影仪7和PC终端9信号连接。
所述实验水箱3内还设置有一对支撑支架5，实验管段6架设在一对支撑支架5上，支撑支架5包括底座和弧形托架，弧形托架和底座固定连接，弧形托架支撑在实验管段6的底部，底座可上下升降。弧形托架的弧度和实验管段6外部的弧度相配合。
所述实验水箱3由透明的有机玻璃板利用亚克力粘合剂、销钉固定制作而成，实验水箱3为长2.40m，宽1.20m，高0.60m，上不封顶的长方体。
所述实验管段6直径0.06m，两端密封，管壁上设有4个气孔，气孔均为直径8mm，测试气孔4-2上分别设有控制阀门，阀门上分别连接有长绳可以远程控制。高速摄影仪7通过控制操作盘8控制，用来全程监测实验管段6泄漏的过程，并将记录到的视频数据传输至PC终端9储存分析。
一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验方法，所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置进行测试，具有如下步骤：
1)完成水下管道监测装置的安装；
2)检测实验管段6和实验水箱3的气密性，防止漏气漏水；
3)在实验水箱3中盛2/3的水；
4)关闭测试气孔4-2，打开氮气瓶1的阀门经减压阀11和体积流量计2向实验管段6内充入氮气(充入的具体压力，)，通过体积流量计2的示数间接计算实验管段6的压力；
5)、充气完成后，并将实验管段6放入实验水箱；
6)、开启高速摄影仪聚焦至实验管段6的测试气孔4-2；
7)、拉动连接测试气孔4-2阀门的绳子带动阀门开关使实验管段6泄漏；
8)、重复1)—7)使不同的测试气孔4-2泄漏，并将高速摄影仪记录的视频数据和体积流量计的流量数据归类记录。
氮气瓶1将氮气经减压阀11和体积流量计2充入实验管段6，拉动不同测试气孔4-2的阀门上的长绳使其泄漏，同时利用控制操作盘8控制高速摄影仪7对实验过程进行拍摄记录，并将拍摄的视频信息及体积流量计2的流量示数整理至PC端9分析。
具体参数选择如下表：
氮气瓶40L,气瓶内充气压力13.5MPa，通过减压阀11，降低压力，可以调节压力范围0-2.5Mpa，向实验管段6充入氮气，充气压力可调节范围0.5Mpa-2.5Mpa，实验管段6可调节高度范围5-15CM(距离水池底部),当水深一定的时候，可以通过调节支撑支架5，实现实验管段6在水下高度位置的改变,实验水箱3高度60CM。
该实验装置可以实现水下管道泄漏的多孔监测，通过高速摄影仪7，跟踪水下实验管段6气体泄漏的气泡上升过程，从而得到水下气体泄漏的扩散规律。选择管道压力1MPa,1.5Mpa,2.0Mpa三种不同的管道压力下的工况进行试验研究。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，其特征在于：包括氮气瓶(1)、体积流量计(2)、实验水箱(3)、实验管段(6)和高速摄影仪(7)，
所述的实验管段(6)上开设有多个气孔，所述气孔中任一个气孔为充气孔(4-1)，其余气孔为测试气孔(4-2)，实验管段(6)上的充气孔(4-1)与氮气瓶(1)通过管路相连，管路上设有用于控制压力的减压阀(11)和用于流量监测的体积流量计(2)，实验管段(6)上的测试气孔(4-2)均设有独立的阀门控制开关，所述的实验管段(6)的气孔均关闭时具有良好的密封性，可以充入不同压力的氮气，实验管段(6)内充满气体后放置于实验水箱(3)内，所述的高速摄影仪(7)设置在实验水箱(3)外，全程拍摄记录实验管段的泄漏情况，高速摄影仪(7)连接有控制操作盘(8)，高速摄影仪(7)和PC终端(9)信号连接。
2.如权利要求1所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，其特征在于：所述实验水箱(3)内还设置有一对支撑支架(5)，实验管段(6)架设在一对支撑支架(5)上，支撑支架(5)包括底座和弧形托架，弧形托架和底座固定连接，弧形托架支撑在实验管段(6)的底部，底座可上下升降。
3.如权利要求2所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，其特征在于：所述弧形托架的弧度和实验管段(6)外部的弧度相配合。
4.如权利要求1所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，其特征在于：所述实验水箱(3)由透明的有机玻璃板利用亚克力粘合剂、销钉固定制作而成，实验水箱(3)为长2.40m，宽1.20m，高0.60m，上不封顶的长方体。
5.如权利要求1所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，其特征在于：所述实验管段(6)直径0.06m，两端密封，管壁上设有4个气孔，气孔均为直径8mm，测试气孔(4-2)上分别设有控制阀门，阀门上分别连接有长绳可以远程控制。
6.如权利要求1所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置，其特征在于：所述的高速摄影仪(7)通过控制操作盘(8)控制，用来全程监测实验管段(6)泄漏的过程，并将记录到的视频数据传输至PC终端(9)储存分析。
7.一种水下输气管道多孔泄漏监测的实验方法，采用如权利要求1-6任一项所述的水下输气管道多孔泄漏监测的实验装置进行测试，其特征在于：具有如下步骤：
1)完成水下管道监测装置的安装；
2)检测实验管段(6)和实验水箱(3)的气密性，防止漏气漏水；
3)在实验水箱(3)中盛2/3的水；
4)关闭测试气孔(4-2)，打开氮气瓶(1)的阀门经减压阀(11)和体积流量计(2)向实验管段(6)内充入氮气，通过体积流量计(2)的示数间接计算实验管段(6)的压力；
5)、充气完成后，并将实验管段(6)放入实验水箱；
6)、开启高速摄影仪聚焦至实验管段(6)的测试气孔(4-2)；
7)、拉动连接测试气孔(4-2)阀门的绳子带动阀门开关使实验管段(6)泄漏；
8)、重复1)—7)使不同的测试气孔(4-2)泄漏，并将高速摄影仪记录的视频数据和体积流量计的流量数据归类记录。
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