[发明专利]考虑海床倾角及降温梯度的管道轴向定向位移试验装置

说明书

本发明公开了一种考虑海床倾角及降温梯度的管道轴向定向位移试验装置，其特征在于：包括试验槽、输油设备、出油管路、回油管路、进口采集装置、出口采集装置、测试输油管、转轴装置和液压推杆装置，该装置可对导致海底管道发生轴向定向位移的多种情景进行模拟：管道在整体均匀升温、降温过程中，由于海床倾斜的作用，从而发生轴向定向位移；加热到固定温度的油品在通过管道内部的过程中，与管道进行能量交换，沿程能量损失时，管道产生轴向定向位移。

技术领域

本发明属于海洋输油工程领域，尤其涉及一种考虑海床倾角及降温梯度的管道轴向定向位移试验装置。

背景技术

管道的轴向定向移动是深海管道工程中出现的新问题，常见于不能被地基土体完全约束的管道中。由于深海管道裸置于海床表面且启闭操作相对频繁，当管道受到海底表面倾斜度的影响或温度传导过程中损失的影响时，就会造成管道沿坡降一端或升温滞后一端发生整体移动，这种现象称为管道的轴向定向移动(pipeline walking)。海底管道的实测数据揭示，每公里海底管道在一次启闭过程中，沿轴向的移动量可达数十厘米，而在整个海底管道服役期其轴向移动量可达数米。因此，温压联合作用与往复作用导致管道轴向定向移动是深海管道设计必须要考虑的问题。然而由于常规试验槽不易倾斜、输油温度不易监测、土面平整度难以控制等因素，目前，全球学术界和工业界主要运用理论分析和数值模拟的方法对管道轴向定向移动规律进行研究，实验研究领域基本处于空白状态，这种情况不利于海底管道轴向运动的预测，使海底管系的安全生产存在一定隐患。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种考虑海床倾角及降温梯度的管道轴向定向位移试验装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种考虑海床倾角及降温梯度的管道轴向定向位移试验装置，包括试验槽、输油设备、出油管路、回油管路、进口采集装置、出口采集装置、测试输油管、转轴装置和液压推杆装置，测试输油管设置于试验槽内，在测试输油管的两端分别设置有进口采集装置和出口采集装置，输油设备通过出油管路与进口采集装置相连，通过回油管路与出口采集装置，在试验槽的下方设置有转轴装置和液压推杆装置；

试验槽的槽体底部由立柱支撑，槽体轴向的两侧安装有钢化玻璃，在槽体内铺有土层，输油管路放置于土层之上，在槽体的两端设置有支撑架，在两端的支撑架上分别设置进口采集装置和出口采集装置，所述进口采集装置和出口采集装置具有相同的结构，均由滑轨、滑块、连接套、压力传感器、温度传感器和激光位移传感器构成，输油管路的两端分别与进口采集装置和出口采集装置的连接套相连；

所述进口采集装置各部件的连接关系为：滑轨设置于支撑架上，在滑轨上设置有滑块，滑块上部与连接套相连，连接套向内一侧与测试输油管相连，连接套向外一侧依次连接压力传感器、温度传感器和出油管路，所述出口采集装置与进口采集装置具有相同的结构；

除了设置于测试输油管进口和出口处的温度传感器外，在测试输油管上还等距的设置有贴片式温度传感器，用以测定管线在高温油品通过的过程中温度沿程的变化，在滑轨上设置有激光位移传感器，用于测量在实验过程中滑块在滑轨上的位移，该位移是由于测试输油管的膨胀造成的；

输油设备包括上层油箱和下层油箱，下层油箱连接出油管路，上侧油箱连接回油管路，下层油箱用于将试验用油保温并通入管路，上层油箱用于收集回流后的油品，上层油箱和下层油箱通过连接管路相连通，在下层油箱内设置有保温装置，用于保持试验用油的温度，在出油管路的出口处设置有比例阀。

在上述技术方案中，所述槽体的长度为9-9.5m，宽度为0.5-1m，高度为0.5-1m。

在上述技术方案中，所述槽体底部平行排布有两排立柱，数量为7-8 组，各组立柱之间为等间距设置。

在上述技术方案中，所述钢化玻璃为透明的，便于观察试验用土层厚度及管线运动对土体的扰动。