CN112903192A - 一种天然气管道泄漏模拟装置 - Google Patents
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Abstract
一种天然气管道泄漏模拟装置，包括第一管道和第二管道，第一管道顶部安装有第一密封细管，第二管道的顶部、底部和中部的两侧均装有第二密封细管，第一密封细管和第二密封细管分别通过连接软管连接在控制总开关上，控制总开关通过总管路与实验气瓶相连接，实验气瓶的出气端固定安装有调压阀，第一密封细管和第二密封细管上分别开设有第一泄漏孔和第二泄漏孔，总管路上固定安装有温度计。总管路包括第一总管路、第二总管路、第一分管路和第二分管路，第一分管路上固定安装有加热器，第二分管路上固定安装有冷却器。本发明克服了现有技术的不足，能够独立控制每个泄漏孔的压力和温度，并且能够大大节省用气量，还相对安全。
Description
技术领域
本发明涉及管道泄漏检测技术领域，具体涉及一种天然气管道泄漏模拟装置。
背景技术
随着国内长输管线管径的增大，当微小泄漏发生在管道正下方时，现有光纤测温系统及其敷设位置的适用性有待研究。相关厂家对其产品所能检测的最小泄漏量和特定条件下的有效检测距离目前尚无定量的数据。
目前常规的泄漏模拟方法通常是将管道的两端进行封堵，再将气体充满管道，因此导致较大管径的管道用气量会很大，并且不同位置的泄漏也不容易控制，并且常规方法对于试验管道的重复利用率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种天然气管道泄漏模拟装置，克服了现有技术的不足，设计合理，能够独立控制每个泄漏孔的压力和泄漏时间，并且由于本申请无需进行管道内部充气，因此大大节省了用气量，还相对安全，并且对于泄漏孔的位置和方向也更好控制。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种天然气管道泄漏模拟装置，包括第一管道和第二管道，所述第一管道顶部固定安装有第一密封细管，所述第二管道的顶部、底部和中部的两侧外表面均固定安装有第二密封细管，所述第一密封细管和第二密封细管的开口端均分别连接连接软管的一端，所述连接软管的另一端均连接在控制总开关上，所述控制总开关通过总管路与实验气瓶的出气端相连接，所述实验气瓶的出气端固定安装有调压阀，所述第一密封细管和第二密封细管上分别开设有第一泄漏孔和第二泄漏孔，所述总管路靠近控制总开关的一端固定安装有温度计，所述总管路上设置有加热冷却装置。
优选地，所述第一管道和第二管道的外表面及第一管道和第二管道的上方均匀布设有若干分布式光纤温度传感器，所述第一管道和第二管道的四周均匀布置有若干热电偶测点。
优选地，所述总管路包括第一总管路、第二总管路、第一分管路和第二分管路，所述第一分管路和第二分管路的两端均分别与第一总管路的一端和第二总管路的一端相连通，所述第一总管路的另一端与实验气瓶的出气端相连接，所述第二总管路的另一端与控制总开关相连接，所述第一分管路和第二分管路的两端均分别安装有管路控制阀，所述第一分管路上固定安装有加热器，所述第二分管路上固定安装有冷却器。
优选地，所述连接软管与控制总开关相连接处均安装有控制阀门。
优选地，位于第一管道顶部的第一密封细管与位于第二管道的顶部的第二密封细管分别连接三通的其中两端，所述三通的另外一端通过连接软管固定连接在控制总开关上。
本发明提供了一种天然气管道泄漏模拟装置。具备以下有益效果：通过在每个泄漏孔处均分别连接有连接软管，而且每个连接软管与控制总开关相连接处均安装有控制阀门，从而能够独立控制每个泄漏孔的压力和泄漏时间，并且由于本申请无需进行管道内部充气，因此大大节省了用气量，还相对安全，并且对于泄漏孔的位置和方向也更好控制，也可根据不同试验目的，只需更换连接管，即可实现不同的工况的模拟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1 本发明的结构示意图；
图2 本发明中分布式光纤温度传感器的位置分布图；
图3 本发明中热电偶测点的位置分布图；
图4 本发明中具有加热冷却装置具体方案的结构示意图；
图5 本发明中加热冷却装置的局部结构示意图；
图6 本发明中第一密封细管和位于顶部的第二密封细管相连通的结构示意图；
图中标号说明：
1、第一管道；2、第二管道；3、第一密封细管；4、第二密封细管；5、连接软管；6、控制总开关；7、总管路；8、实验气瓶；9、调压阀；10、第一泄漏孔；11、第二泄漏孔；12、分布式光纤温度传感器；13、热电偶测点；14、温度计；15、三通；16、控制阀门；71、第一总管路；72、第二总管路；73、第一分管路；74、第二分管路；75、加热器；76、冷却器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-5所示，一种天然气管道泄漏模拟装置，包括第一管道1和第二管道2，所述第一管道1顶部固定安装有第一密封细管3，所述第二管道2的顶部、底部和中部的两侧外表面均固定安装有第二密封细管4，所述第一密封细管3和第二密封细管4的开口端均分别连接连接软管5的一端，所述连接软管5的另一端均连接在控制总开关6上，所述控制总开关6通过总管路7与实验气瓶8的出气端相连接，所述实验气瓶8的出气端固定安装有调压阀9，所述第一密封细管3和第二密封细管4上分别开设有第一泄漏孔10和第二泄漏孔11，总管路7靠近控制总开关6的一端固定安装有温度计14，所述总管路7上设置有加热冷却装置。
在本实施例中，所述第一管道1和第二管道2的外表面及第一管道1和第二管道2的上方均匀布设有若干分布式光纤温度传感器12，所述第一管道1和第二管道2的四周均匀布置有若干热电偶测点13。
在本实施例中，所述连接软管5与控制总开关6相连接处均安装有控制阀门16。
在本实施例中，实验气瓶8可以为氮气瓶、天然气瓶、二氧化碳气瓶等，根据模拟实验的对象不同，做出不同的调整。
在本实施例中，所述加热冷却装置可以采用以下技术方案：所述总管路7包括第一总管路71、第二总管路72、第一分管路73和第二分管路74，所述第一分管路73和第二分管路74的两端均分别与第一总管路71的一端和第二总管路72的一端相连通，所述第一总管路71的另一端与实验气瓶8 你的出气端相连接，所述第二总管路72的另一端与控制总开关6相连接，所述第一分管路73和第二分管路74的两端均分别安装有管路控制阀，所述第一分管路73上固定安装有加热器75，所述第二分管路74上固定安装有冷却器76，温度计14固定安装在第二总管路72上。
从而在对气体温度进行控制时，当温度较低时，可将第二分管路74两端的管路控制阀关闭，将第一分管路73两端的管路控制阀开启，使气体经过第一分管路73上的加热器75进行加热，并通过温度计14实时监测气体温度，以控制加热器75的开关；当温度较高时，可将第一分管路73两端的管路控制阀关闭，将第二分管路74两端的管路控制阀开启，使气体经过第二分管路74上的冷却器76进行降温，并通过温度计14实时监测气体温度，以控制冷却器76的开关。
在安装布置时，采用两段管径355mm、长 2.6m 左右的第一管道1和第二管道2，其中第一密封细管3上的第一泄漏孔10的孔径为1mm，用于模拟1mm 孔径在第一管道1顶部的泄漏情况，第二密封细管4上的第二泄漏孔11的孔径为3mm，用于模拟3mm孔径在第二管道1顶部、中部和底部的泄漏情况；在布置场地时，先使用挖掘机进行试验场地清理、管沟开挖。沟深 1.5m，长 7m，沟底宽 0.8m；在利用电锤、电钻等破拆工具将第一管道1和第二管道2表面的防腐层清除，露出金属，再用焊机将第一密封细管3和第二密封细管4分别与第一管道1和第二管道2进行焊接；再利用电钻在第一密封细管3和第二密封细管4的正上方开孔，并将管道下沉入沟，摆正。在第二管道2泄漏位置的下方再下挖0.2m，分别在第一管道1和第二管道2下方的 0.1m、0.2m 处布置热电偶测点。根据热电偶施工分布图布置其余热电偶测点。并按图2所示，铺设分布式光纤温度传感器12，并在回填过程中，在第二管道2的相应位置，布置其余热电偶测点和剩余四根分布式光纤温度传感器，最后回填压实。再将实验气瓶8的瓶组与阀门一一连接，并逐一检查气密性，并接入入分布式光纤温度传感系统，根据现场情况进行试验前测试联调，观察、记录试验前无泄漏时各热电偶测点和分布式光纤温度传感器所检测到的初始温度值。
在进行泄漏试验时，如下步骤进行操作：
1、打开调压阀9，通过实验气瓶8以 0.5MPa 的压力向其中两个连接软管5充气，使位于第一管道1和第二管道2顶部的第一泄漏孔10和第二泄漏孔11同时泄漏，待各测点温度稳定后，观察、比较各位置分布式光纤温度传感器检测 到的温度变化情况，再关闭调压阀9；
2、再打开调压阀9，通过实验气瓶8以 0.5MPa 的压力向其中一个连接软管5充气，使位于第二管道2底部的第二泄漏孔11泄漏，待各测点温度稳定后，观察、比较各位置分布式光纤温度传感器检测 到的温度变化情况，再关闭调压阀9；
3、再打开调压阀9，通过实验气瓶8以 0.2MPa 的压力分别向4个连接软管5充气，使位于第二管道2顶部和中间的三个第二泄漏孔11以及位于位于顶部的第一泄漏孔10同时泄漏，待各测点温度稳定后，观察、比较各位置分布式光纤温度传感器检测到的温度变化情况，再关闭调压阀9；
4、再打开调压阀9，通过实验气瓶8以 0.2MPa 的压力分别向3个连接软管5充气，使位于第二管道2顶部和底部的两个第二泄漏孔11以及位于位于顶部的第一泄漏孔10同时泄漏，待各测点温度稳定后，观察、比较各位置分布式光纤温度传感器检测到的温度变化情况，再关闭调压阀9；
5、再打开调压阀9，通过实验气瓶8以 0.2MPa 的压力向其中一个连接软管5充气，使位于第二管道2底部的第二泄漏孔11泄漏，待各测点温度稳定后，观察、比较各位置分布式光纤温度传感器检测 到的温度变化情况，再关闭调压阀9；
6、整理上述的数据，出具试验测试报告。
在本实施例中，根据焦耳-汤姆逊效应，在管道埋地环境一定情况下，即埋地压力和土壤密度相同，气体泄漏后的温度变化取决于泄漏前的压力和温度，因此只要保证气体泄漏前的压力和温度达到相同的试验条件，泄漏孔无论是设置在密封细管上，还是直接设置在试验管道上，泄漏后的变化效果是一样的。
在管道泄漏后，泄漏天然气的温度降低，从而与周围土壤之间产生一定的温差，并进行热传递，因此通过在第一管道1和第二管道2上、下、左、右及距离管道表面0.05m的4个位置分布设置分布式光纤温度传感器12，在本实施例中，可采用单根光缆S形敷设，并分段进行标记，从而可对第一管道1和第二管道2周围土壤的温度进行检测。
并且本申请通过在每个泄漏孔处均分别连接有连接软管5，而且每个连接软管5与控制总开关6相连接处均安装有控制阀门16，从而能够独立控制每个泄漏孔的压力和泄漏时间，并且由于本申请无需进行管道内部充气，因此大大节省了用气量，还相对安全，并且对于泄漏孔的位置和方向也更好控制，也可根据不同试验目的，只需更换连接管，即可实现不同的工况的模拟。
如图6所示，在本实施例中，位于第一管道1顶部的第一密封细管3与位于第二管道2的顶部的第二密封细管4分别连接三通15的其中两端，所述三通15的另外一端通过连接软管5固定连接在控制总开关6上。从而可将位于第一管道1顶部的第一密封细管3与位于第二管道2的顶部的第二密封细管4连通在一起，以保证一个控制阀门16同时能够控制两个位于顶部的密封细管，从而既简便了操作，同时也提高了进行泄漏试验数据的准确性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种天然气管道泄漏模拟装置，其特征在于：包括第一管道（1）和第二管道（2），所述第一管道（1）顶部固定安装有第一密封细管（3），所述第二管道（2）的顶部、底部和中部的两侧外表面均固定安装有第二密封细管（4），所述第一密封细管（3）和第二密封细管（4）的开口端均分别连接连接软管（5）的一端，所述连接软管（5）的另一端均连接在控制总开关（6）上，所述控制总开关（6）通过总管路（7）与实验气瓶（8）的出气端相连接，所述实验气瓶（8）的出气端固定安装有调压阀（9），所述第一密封细管（3）和第二密封细管（4）上分别开设有第一泄漏孔（10）和第二泄漏孔（11），所述总管路（7）靠近控制总开关（6）的一端固定安装有温度计（14），所述总管路（7）上设置有加热冷却装置。
2.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏模拟装置，其特征在于：所述第一管道（1）和第二管道（2）的外表面及第一管道（1）和第二管道（2）的上方均匀布设有若干分布式光纤温度传感器（12），所述第一管道（1）和第二管道（2）的四周均匀布置有若干热电偶测点（13）。
3.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏模拟装置，其特征在于：所述总管路（7）包括第一总管路（71）、第二总管路（72）、第一分管路（73）和第二分管路（74），所述第一分管路（73）和第二分管路（74）的两端均分别与第一总管路（71）的一端和第二总管路（72）的一端相连通，所述第一总管路（71）的另一端与实验气瓶（8）的出气端相连接，所述第二总管路（72）的另一端与控制总开关（6）相连接，所述第一分管路（73）和第二分管路（74）的两端均分别安装有管路控制阀，所述第一分管路（73）上固定安装有加热器（75），所述第二分管路（74）上固定安装有冷却器（76）。
4.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏模拟装置，其特征在于：所述连接软管（5）与控制总开关（6）相连接处均安装有控制阀门（16）。
5.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏模拟装置，其特征在于：位于第一管道（1）顶部的第一密封细管（3）与位于第二管道（2）的顶部的第二密封细管（4）分别连接三通（15）的其中两端，所述三通（15）的另外一端通过连接软管（5）固定连接在控制总开关（6）上。
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