一种模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置及方法与流程

本发明属于天然气管道泄漏，具体涉及一种模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置及方法。

背景技术：

1、天然气是一种高效清洁的能源，其主要成分为甲烷，还伴有少量硫化物和水蒸气等。当天然气管道在运行过程中，腐蚀、第三方破坏及自然灾害等问题接踵而至，从而导致不同孔径的泄漏。当空气与甲烷一定比例混合时，遇明火可发生爆炸，而天然气泄漏已然对周围环境造成污染，一旦发生爆炸，将对管线周边建筑、人员生命安全以及国民生产造成巨大的影响。

2、目前，国外在可燃气体爆燃、爆燃转爆轰的研究方面取得了一些成果，国内也进行了一些研究，但研究成果与国外相比尚存在较大差距，更多的是基于理论研究和数值模拟，因此需要研发一种模拟天然气泄漏燃爆的实验装置和方法，能为天然气燃爆研究提供真实有效的数据支持，使得燃爆研究成果更具真实性、可靠性。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题提供一种模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置，能够真实的记录天然气燃烧过程，准确的测定热流密度、火焰及周边温度和热辐射值，提供天然气燃爆实验数据，模拟分析天然气燃爆范围和后果。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本可模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置包括：天然气瓶、气体增压车、高压软管、管道和点火器，所述天然气瓶的出气口通过所述高压软管连接所述气体增压车，所述气体增压车的出气口通过注气管连通所述管道，所述注气管上依次设置有调压阀和电磁阀，所述管道的顶部设有泄漏孔，所述泄漏孔内设有所述电磁阀，所述泄漏孔的上方设有点火器，所述点火器的上方一侧设有热流密度传感器和监控机构，所述调压阀、所述电磁阀、所述热流密度传感器和所述监控机构均电连接有计算机。

3、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

4、进一步，所述注气管上设有气体流量计，所述气体流量计设置在所述电磁阀与所述管道之间。

5、采用上述进一步方案的有益效果是：能检测注气管内的气体通过量。

6、进一步，所述注气管上依次设有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器设置在所述气体流量计与所述管道之间。

7、采用上述进一步方案的有益效果是：温度传感器检测管路温度，压力传感器检测管路的压力。

8、进一步，所述监控机构包括红外摄像机和高速摄像机。

9、采用上述进一步方案的有益效果是：对燃烧的过程进行拍照，便于后续的数据分析。

10、进一步，所述调压阀、所述电磁阀、所述热流密度传感器和所述监控机构均通过屏蔽线缆电连接所述计算机。

11、采用上述进一步方案的有益效果是：连接稳定，响应速度快。

12、本发明的目的之二，提供一种所述的模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置进行模拟天然气管道泄漏燃爆的实验方法，包括以下步骤：

13、步骤1：将设有泄漏孔的管道水平安装在地面上，连接注气管，安装好所述调压阀、所述电磁阀、所述气体流量计、所述温度传感器和所述压力传感器和所述监控机构，根据射流计算公式，确定最佳安装位置处安装点火器；

14、步骤2：以泄漏孔为基点，选取同侧直线距离1m、1.5m、2m及2.5m处分别安装4个热流密度传感器，保证热流密度传感器安装位置与泄漏孔在同一水平面且呈一条直线排列；

15、步骤3：检查管道与注气管的气路，在不漏气的情况下，连接天然气瓶与气体增压车以及气体增压车与注气管之间的管路，点燃点火器，打开泄漏孔的电磁阀，开始试验，并记录开阀时间，泄漏气体点燃后，关闭点火器，同时调整调压阀开度，随着实验进程调节管道内气体压力；

16、步骤4：当管道内气体达到待测压力时，保持调压阀阀门开度，使泄漏气体在该压力下持续燃烧，热流密度传感器数据稳定后，再次调节调压阀开度，使管道内气体增至下一个待测压力，继续测量，以此类推，直至所有待测压力测试完毕，关闭调压阀。

17、进一步，关闭天然气瓶阀门，打开泄漏孔的电磁阀，放空管道内残余气体，直至整个系统的气压为0.01mpa后关闭电磁阀，最后断开天然气瓶与气体增压车的连接。

18、有益效果：能够真实的记录天然气燃烧过程，准确的测定热流密度、火焰及周边温度和热辐射值，提供天然气燃爆实验数据，模拟分析天然气燃爆范围和后果。

技术特征：

1.一种模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置，其特征在于，所述注气管(5)上设有气体流量计(7)，所述气体流量计(7)设置在所述电磁阀(6)与所述管道(10)之间。

3.根据权利要求2所述的模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置，其特征在于，所述注气管(5)上依次设有温度传感器(8)和压力传感器(9)，所述温度传感器(8)和所述压力传感器(9)设置在所述气体流量计(7)与所述管道(10)之间。

4.根据权利要求3所述的模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置，其特征在于，所述监控机构包括红外摄像机(14)和高速摄像机(15)。

5.根据权利要求4所述的模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置，其特征在于，所述调压阀(4)、所述电磁阀(6)、所述热流密度传感器(16)和所述监控机构均通过屏蔽线缆(11)电连接所述计算机(17)。

6.一种如权利要求5所说的模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置进行模拟天然气管道泄漏燃爆的实验方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的模拟天然气管道泄漏燃爆的实验方法，其特征在于，在步骤4后，还包括放气处理，具体包括：

技术总结
本发明涉及一种模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置及方法，属于天然气管道泄漏技术领域。本模拟天然气管道泄漏燃爆的实验装置，包括天然气瓶、气体增压车、高压软管、管道和点火器，所述天然气瓶的出气口通过所述高压软管连接所述气体增压车，所述气体增压车的出气口通过注气管连通所述管道，所述注气管上依次设置有调压阀和电磁阀，所述管道的顶部设有泄漏孔，所述泄漏孔内设有所述电磁阀，所述泄漏孔的上方设有点火器，所述点火器的上方一侧设有热流密度传感器和监控机构。有益效果：能够真实的记录天然气燃烧过程，准确的测定热流密度、火焰及周边温度和热辐射值，提供天然气燃爆实验数据，模拟分析天然气燃爆范围和后果。

技术研发人员：刘锴,马剑林,余东亮,刘宇婷,蒋毅,吴东容,马超,门立国,马振,兰才富,王明波,王爱玲,李章青
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12