[发明专利]一种水下输气管道泄漏扩散与溢散燃烧的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种水下输气管道泄漏扩散与溢散燃烧的实验装置，其特征是，包括输气管道、供气系统、稳压系统、泄漏模拟系统、燃烧模拟系统、数据采集系统；本发明整个实验装置能进行两部分的实验：一部分利用供气系统、泄漏模拟系统、数据采集系统等能够测量不同泄漏孔径、不同管道运行压力、不同水深工况下管道发生泄漏时压力、泄漏前后流量的变化以及气体在水体中的扩散状况；另一部分利用燃烧模拟系统、泄漏模拟系统、供气系统、数据采集系统等测量不同泄漏孔径、不同泄漏流量、不同水深工况下水面发生燃烧时的辐射场分布及气体在水体中的扩散状况；该实验装置操作简单，并且可以实时记录实验过程及保存实验数据。

技术领域

本发明属于油气集输技术领域，具体涉及一种水下输气管道泄漏扩散与溢散燃烧的实验装置及方法。

背景技术

海底天然气管道是海上天然气输送的主要方式，随着海洋油气工业的快速发展，由于遭受波流冲刷、台风、海床运动等恶劣的环境影响，加上材料焊接结构缺陷、设计安装不当、操作失误以及第三方破坏等人为因素的影响，海底天然气管道所面临的风险增大，泄漏事故也逐渐增加。水体中天然气管道一旦失效就将导致管道泄漏或者断裂，直接给企业造成巨大的经济损失。气体泄漏易引发火灾乃至爆炸事故，不仅对周围水体环境造成影响，还会对周围渔业、船只、作业人员等都会造成一定的伤亡和财产损失。

目前对管道发生事故后的泄漏扩散研究和燃烧或爆炸的灾害评价大部分集中在架空管道，针对水下管道泄漏扩散行为的研究较少，而关于气体在水面溢散燃烧的实验更是鲜有。

现有的海底管道泄漏实验装置一般都是管道一端连接压力储罐，另一端伸入水体中发生泄漏，不符合工程实际，对气体在管道中流动过程中发生泄漏的实验研究较少。而且现有的多数实验都是泄漏孔上方连接水箱，并未考虑到水体对管道产生的作用。因此，亟需一种能够真实反应水下输气管道发生泄漏扩散以及水面溢散燃烧的实验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下输气管道泄漏扩散与溢散燃烧的实验装置，该实验装置能够较好的控制模拟海底管道泄漏的各种工况，并有与之配套的监控系统，较好的实现各项数据的采集和现象的观测，从而能够对各种泄漏工况下的管道内动态压力和流量、泄漏气体在水体中的扩散以及气体在水面的溢散燃烧特性进行实验研究。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种水下输气管道泄漏扩散与溢散燃烧的实验装置，包括

输气管道；

与输气管道连接且为输气管道提供气源的供气系统；

与输气管道连接且具有稳压功能的稳压系统；

与输气管道连接的泄漏模拟系统；

与输气管道连接的燃烧模拟系统；

以及数据采集系统；

所述泄漏模拟系统包括泄漏水箱、泄漏主管道、泄漏支管，所述泄漏主管道穿过泄漏水箱，所述泄漏主管道的两端通过可拆卸活接与输气管道相连；所述泄漏主管道通过电控阀与泄漏支管垂直连接，所述泄漏支管的端部设置有可拆卸的泄漏孔板组件，所述泄漏孔板组件上设置有泄漏孔；所述泄漏水箱前、后两端的输气管道上分别设置有第一质量流量计和第二质量流量计；

所述第一质量流量计与泄漏水箱之间的输气管道上设置有第一单向阀，所述泄漏水箱与第二质量流量计之间的输气管道上设置有第二单向阀；

所述燃烧模拟系统包括燃烧气供气系统、用来检测燃烧气浓度的燃烧气浓度检测仪、用来点燃燃烧气的点火装置；所述燃烧气供气系统与第一单向阀、泄漏水箱之间的泄漏主管道相连；

所述数据采集系统包括高速摄像机、动态压力传感器、热辐射传感器、数据采集计算机，所述高速摄像机、动态压力传感器、热辐射传感器均与数据采集计算机相连；所述高速摄像机设置在泄漏水箱前方；所述动态压力传感器设置在泄漏水箱与第二单向阀之间的输气管道上；所述热辐射传感器设置在泄漏水箱四周。