CN108278497A - 研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，包括内部装有燃料的高压燃料罐和依次安装在输送管道上的第一压力变送器、第一流量计、土壤箱、第二压力变送器以及第二流量计，本发明通过设置的土壤箱，在土壤箱内安装有开设有泄漏孔的实验管，并在土壤箱内安装传感器阵列，所述传感器阵列通过无线通信模块连接有上位机。本实验装置通过实验管上设置的泄漏孔来控制燃料泄漏的大小，通过设置的传感器阵列来检测燃料泄漏后波及的位置，然后在上位机上生成与传感器阵列相对应的泄漏扩散模型，有益于对地埋管道泄漏的研究，具有结构简单、操作方便、实验研究成本低廉的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验研究装置，具体涉及一种研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置。
背景技术
随着我国管道输送技术的发展以及能源结构的不断优化调整，燃气作为一种清洁高效、可持续利用能源且经济实用的优质燃料，除了用于工业生产的燃料外还是城镇居民用以做饭、烧水等日常生活的燃料。且随着燃气输送管道建设的发展，市民日常生活的燃气需求量逐年递增。
城市燃气管道一般铺设在土壤中。埋设在土壤中的管道极易出现被土壤腐蚀、外力机械冲击、管道连接不紧密等因素导致城市埋地燃气管道泄漏事故。燃气管道一旦发生泄漏，含有烷烃、甲烷、乙烷等成分的燃气将会渗入土壤中，一方面会对土壤造成污染，另一方面浪费燃料、不仅会影响燃料管道输送的正常工作还造成了经济损失。因此，对于埋地燃气管道的泄漏监测工作，除了设计出相对应的泄漏检测工具和监测报警系统外，还需要在前期安装上述监测报警系统前、应针对燃气泄漏时在土壤中的扩散速度来确定燃气可能的扩散影响范围，从而准确地安装对应的控制保护装置，才能从源头上准确防范埋地燃气管道的泄漏。现有技术中，专门用于研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置未见有报导。
发明内容
针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单且操作便捷的研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，通过本装置能够模拟出埋地燃气管道泄漏时，燃料在土壤中的扩散速度与范围。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，包括内部装有燃料的燃料罐和依次安装在输送管道上的第一压力变送器、第一流量计、土壤箱、第二压力变送器以及第二流量计，
所述高压燃料罐的输出口经管路安全装置后与第一压力变送器连接，所述土壤箱内安装有开设有泄漏孔的实验管，所述实验管的一端通过法兰与第一流量计连接、其另一端穿过土壤箱的壳体后与第二压力变送器连接，在土壤箱内设有传感器阵列，所述传感器阵列通过无线通信模块连接有上位机，所述第二流量计的输出端连接有回收罐。
上述方案中，用于确保燃料在输送管道内的安全输送，所述管路安全装置包括缓冲罐和减压阀，所述缓冲罐的一端经一控制阀后与高压燃料罐连接、其另一端与减压阀的输入端连接，所述减压阀的输出端与第一压力变送器连接。
上述方案中，用于检测、确定燃气泄漏范围的传感器阵列，主要由m*n个传感器元件构成，其中m*n个传感器元件均匀间隔分布在土壤箱的壳体内，且每一个传感器元件包括一个甲烷浓度传感器和一个温度传感器，m和n均为≥3的整数。
上述方案中，所述缓冲罐的顶部可安装有一安全阀。
上述方案中，所述回收罐的顶部可安装有一安全阀。
上述方案中，可在第一流量计与实验管之间的输送管道上安装有控制阀。
本发明的有益效果为：
本发明通过设置的土壤箱，在土壤箱内安装有开设有泄漏孔的实验管，并在土壤箱内安装传感器阵列，所述传感器阵列通过无线通信模块连接有上位机。本实验装置通过实验管上设置的泄漏孔来控制燃料泄漏的大小，通过设置的传感器阵列来检测燃料泄漏后波及的位置，然后在上位机上生成与传感器阵列相对应的泄漏扩散模型，有益于对地埋管道泄漏的研究。
附图说明
图1为本研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置的结构示意图。
图中标号为：1、输送管道，2、高压燃料罐，3、控制阀，4、缓冲罐，5、安全阀，6、减压阀，7-1、第一压力变送器，7-2、第二压力变送器，8-1、第一流量计，8-2、第二流量计，9、法兰，10、实验管，11、土壤箱，12、传感器阵列，13、回收罐。
具体实施方式
如图1所示，研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，包括内部装有燃料的高压燃料罐2和依次安装在输送管道1上的第一压力变送器7-1、第一流量计8-1、土壤箱11、第二压力变送器7-2以及第二流量计8-2。所述高压燃料罐2的输出口经管路安全装置后与第一压力变送器7-1连接。
其中，所述土壤箱11内安装有开设有泄漏孔的实验管10。所述实验管10的一端通过法兰9与第一流量计8-1连接、其另一端穿过土壤箱11的壳体后与第二压力变送器7-2连接。在第一流量计8-1与实验管10之间的输送管道1上安装有控制阀3。
所述第二流量计8-2的输出端连接有回收罐13，为了控制剩余燃料通入回收罐13内的流速，可在回收罐13与第二流量计8-2之间连接一阀门。在回收罐13的顶部安装有一安全阀5。
在土壤箱11内设有传感器阵列12，所述传感器阵列12通过无线通信模块连接有上位机。本实施例中，所述传感器阵列12主要由m*n个传感器元件构成。其中m*n个传感器元件均匀间隔分布在土壤箱11的壳体内，且每一个传感器元件包括一个甲烷浓度传感器和一个温度传感器，m和n均为≥3的整数。
所述管路安全装置包括缓冲罐4和减压阀6，所述缓冲罐4的一端经一控制阀3后与高压燃料罐2连接、其另一端与减压阀6的输入端连接，所述减压阀6的输出端与第一压力变送器7-1连接。在缓冲罐4的顶部安装有一安全阀5。
本实验装置在使用时：
1)根据实验研究的设定值，在实验管10上开设对应大小的泄漏孔，在填充有土壤的土壤箱11内对应布设相应数量的传感器元件，各传感器元件之间的间隔距离以及传感器阵列12分布的形状可根据实际实验研究目标进行设置；
2)消除操作人员身上的静电，确认所有阀门均为关闭状态，开窗保持装置处于通风状态；
3)打开与高压燃料罐2连接的控制阀3；
4)打开减压阀6调节输送管道1内的压力；
5)观察第一压力变送器7-1读数，当检测到的压力达到目标压力值时，打开与第一流量计8-1连接的控制阀3，高压燃料罐2内的燃料即从输送管道1进入土壤箱11内的实验管10内；
6)燃料流经实验管10上的泄漏孔时，就会泄漏、溢出，每当埋设在土壤箱11的甲烷浓度传感器和温度传感器检测到有燃料流经时，即刻将此信号反馈给上位机，上位机分别记录并储存甲烷浓度传感器阵列12与温度传感器阵列12的数值，通过第一压力变送器7-1、第一流量计8-1检测到泄漏前输送管道1内的压力值和燃料的输送流量值，通过第二压力变送器7-2和第二流量计8-2检测到发生泄漏后输送管道1内的压力值和燃料的输送流量值；
7)上位机根据传感器阵列12的位置分布和对应传感器元件的信号反馈，对应生成与传感器阵列12相对应的泄漏扩散模型，并通过第一、第二压力变送器和(7-1、7-2)，第一、第二流量计(8-1、8-2)的检测值的对比，得到实验管10燃料泄漏的相关参数，例如燃料泄漏的扩散速度、泄漏孔的大小与泄漏范围的关系等；
8)从第二流量计8-2流出的燃料通过回收罐13进行回收。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，其特征在于：包括内部装有燃料的高压燃料罐(2)和依次安装在输送管道(1)上的第一压力变送器(7-1)、第一流量计(8-1)、土壤箱(11)、第二压力变送器(7-2)以及第二流量计(8-2)，
所述高压燃料罐(2)的输出口经管路安全装置后与第一压力变送器(7-1)连接，所述土壤箱(11)内安装有开设有泄漏孔的实验管(10)，所述实验管(10)的一端通过法兰(9)与第一流量计(8-1)连接、其另一端穿过土壤箱(11)的壳体后与第二压力变送器(7-2)连接，在土壤箱(11)内设有传感器阵列(12)，所述传感器阵列(12)通过无线通信模块连接有上位机，所述第二流量计(8-2)的输出端连接有回收罐(13)。
2.根据权利要求1所述的研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，其特征在于：所述管路安全装置包括缓冲罐(4)和减压阀(6)，所述缓冲罐(4)的一端经一控制阀(3)后与高压燃料罐(2)连接、其另一端与减压阀(6)的输入端连接，所述减压阀(6)的输出端与第一压力变送器(7-1)连接。
3.根据权利要求1或2所述的研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，其特征在于：所述传感器阵列(12)主要由m*n个传感器元件构成，其中m*n个传感器元件均匀间隔分布在土壤箱(11)的壳体内，且每一个传感器元件包括一个甲烷浓度传感器和一个温度传感器，m和n均为≥3的整数。
4.根据权利要求2所述的研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，其特征在于：所述缓冲罐(4)的顶部安装有一安全阀(5)。
5.根据权利要求1所述的研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，其特征在于：所述回收罐(13)的顶部安装有一安全阀(5)。
6.根据权利要求1所述的研究埋地燃气管道泄漏扩散的实验装置，其特征在于：在第一流量计(8-1)与实验管(10)之间的输送管道(1)上安装有控制阀(3)。
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