[发明专利]一种模拟天然气在土壤中泄漏的试验装置与方法

摘要

本发明是一种模拟天然气在土壤中泄漏的试验装置和方法，试验装置包括了压缩气体钢瓶、减压阀、气体流量计、PC计算机、耐压软管、硬质管道、气体缓冲筒、可燃气探头、多通道可燃气探头控制器、防水屏蔽电缆和刚性软管等，其中气体缓冲筒和可燃气探头埋置于室外的土壤中，通过钢性软管可能对埋在地下的可燃气探头进行标零标定。试验方法为打开天然气压缩气体钢瓶的减压阀，依次通过气体流量计、而压软管、硬质管道向气体缓冲筒充满天然气，利用埋在地下的可燃气探头采集气体缓冲筒中泄漏出来的气体浓度，研究天然气管道泄漏后天然气在土壤中的扩散规律，从而为天然气管道泄漏事故的防范和处置提供技术支持。

主权项

一种模拟天然气在土壤中泄漏的试验装置，包括压缩气体钢瓶(1)、减压阀(2)、气体流量计(3)、PC计算机(4)、耐压软管a(5‑1)、耐压软管b(5‑2)、硬质管道a(6‑1)、可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)，其特征是：该试验装置还包括了气体缓冲筒(7)、多通道可燃气探头控制器(9)、防水屏蔽电缆a(10)、防水屏蔽电缆b(22)、刚性软管(11)、串口通信线(12)、压缩气体(13)、泄漏孔(14)、气体压力传感器(15)、空气压缩机(16)、耐压软管c(5‑3)、大棚(17)、土坑(18)、硬质管道b(6‑2)、堵头(23)、可燃气探头g(8‑7)、可燃气探头h(24)和防水电磁阀(25)；压缩气体钢瓶(1)通过自带的螺纹与减压阀(2)紧密连接；减压阀(2)通过耐压软管a(5‑1)与气体流量计(3)的气体入口端紧密连接；气体流量计(3)的气体出口通过耐压软管b(5‑2)与硬质管道a(6‑1)连接；气体流量计(3)和PC计算机(4)通过串口通信线(12)连接；气体缓冲筒(7)为封闭的空心圆柱，气体缓冲筒侧面开有泄漏孔(14)，气体缓冲筒的一端平面的中心通过螺孔与硬质管道a(6‑1)连接；硬质管道a(6‑1)包括水平部分和垂直部分呈L形，硬质管道a(6‑1)水平部分通过缠绕生胶带的螺纹连接于气体缓冲筒(7)，硬质管道a(6‑1)垂直部分通过喉卡与耐压软管b(5‑2)连接；可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)、可燃气探头g(8‑7)、可燃气探头h(24)和多通道可燃气探头控制器(9)与通过防水屏蔽电缆a(10)连接；气体缓冲筒(7)的泄漏孔(14)采用防水电磁阀(25)控制开关；防水的气体压力传感器(15)采用法兰紧固方式密封安装于气体缓冲筒(7)的壁上，不影响气体缓冲筒(7)的密封性，用于测定气体缓冲筒(7)内部的气体压力，其供电和数据接口位于气体缓冲筒(7)外部；气体压力传感器(15)和防水电磁阀(25)控制和数据线为防水屏蔽线缆b(22)，在地下与硬制管道a(6‑1)并行布线，在地上与PC计算机(4)连接；气体缓冲筒(7)和可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)埋置于室外的土壤中，部分硬质管道a(6‑1)、硬质管道b(6‑2)、防水屏蔽电缆a(10)、防水屏蔽电缆b(22)埋置于土壤中；试验地点上方搭建的大棚(17)四周密闭，可燃气探头g(8‑7)安装在大棚(17)内部贴近地面的位置，用于测量地面的泄漏气体浓度；气体缓冲筒(7)的直径为100～1050mm，长度为300‑3000mm，材料为钢、铸铁或聚烯材料，直径为1‑20mm的1‑4个均匀分布的泄漏孔位于气体缓冲筒(7)沿长度方向的一半位置，气体缓冲筒(7)水平埋在土壤下1.2m处；硬质管道a(6‑1)和硬质管道b(6‑2)的材料为镀锌管，硬质管道a(6‑1)水平部分长度为1.5m‑3m与气体缓冲筒(7)连接，硬质管道a(6‑1) 垂直部分长度为1.3m‑1.5m与耐压软管b(5‑2)连接；气体缓冲筒(7)连接硬质管道a(6‑1)的另一端再连接一个L形的硬质管道b(6‑2)并接出地面，用于气体缓冲筒内气体的排出，硬质管道b(6‑2)水平部分长度为1.5m‑3m与气体缓冲筒(7)连接，硬质管道b(6‑2)垂直部分长度为1.3m‑1.5m，垂直部分地面出气口处安装一个可燃气探头h(24)，硬质管道b(6‑2)的地面出气口用堵头(23)堵死；可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)、可燃气探头g(8‑7)和可燃气探头h(24)采用自然扩散方式检测，可燃气探头g(8‑7)和可燃气探头h(24)采用泵吸方式检测；可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)的气室(19)通过网状不锈钢孔(20)及外覆的防水透气面料(21)与土壤接触，通过钢性软管(11)、耐压软管c(5‑3)、减压阀(2)与压缩气体钢瓶(1)连接；所述甲烷标气浓度为50％爆炸限；可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)、可燃气探头g(8‑7)和可燃气探头h(24)检测量程均为可燃气爆炸限的1％‑100％，可燃气浓度超过100％爆炸限时报知浓度超限，检测精度不低于可燃气爆炸限的1％；防水屏蔽电缆a(10)向可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)、可燃气探头g(8‑7)和可燃气探头h(24)供电，或向多通道可燃气探头控制器(9)回传可燃气探头a(8‑1)、可燃气探头b(8‑2)、可燃气探头c(8‑3)、可燃气探头d(8‑4)、可燃气探头e(8‑5)、可燃气探头f(8‑6)、可燃气探头g(8‑7)和可燃气探头h(24)的检测数据。