一种掺氢天然气带气抢修作业的实验方法和实验装置与流程

本发明涉及管道燃气，具体涉及一种掺氢天然气带气抢修作业的实验装置和实验方法。

背景技术：

1、氢能是一种清洁能源，是未来实现双碳目标的重要能源形式之一。利用现有天然气管网掺氢可实现低成本，长距离的氢气运输。现有城市燃气管道投入运行已久,由于杂散电流、应力、第三方破坏等因素影响产生腐蚀、焊缝开裂等漏气失效现象，需要进行修补。在抢修过程中为不影响用户正常作业，常采用带气作业修复，即将管道内的燃气压力放散降压到50～200pa时进行带气接线、切线及焊接，作业过程中需要通过压力调节控制火焰高度，以保证作业人员安全。为探究掺氢天然气带气作业火焰高度、形态情况，明确掺氢天然气带气作业过程中的火焰高度与压力关系，需要安全有效的实验技术手段，保证实验操作安全、数据采集可靠。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明实施例提供一种掺氢天然气带气抢修作业的实验方法和实验装置，解决掺氢天然气带气作业缺乏有效实验技术手段，实验操作安全和数据可靠获取无法保证的技术问题。

2、本发明实施例的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，包括：

3、形成带气动火实验环境并预置实验标识、取样端口和气源端口；

4、利用带气动火实验环境进行现场实验，每次现场实验包括气体置换、掺混配气、带气切割和带气焊接阶段；

5、采集现场实验过程中的内部实验状态数据；

6、采集带气切割和带气焊接阶段的火焰形态数据。

7、本发明一实施例中，所述形成带气动火实验环境并预置实验标识、取样端口和气源端口包括：

8、设置密封的实验管段，在实验管段开设进气端口、置换端口、放散端口和取样端口；

9、在实验管段标识切割/焊接的长度区间、切割/焊接区间的宽度区间、切割/焊接区间中的位置节点。

10、本发明一实施例中，所述利用带气动火实验环境进行现场实验包括：

11、利用氮气气源进行带气动火实验环境的气体置换清理；

12、按需掺混天然气和氢气形成特定掺氢比例的掺氢天然气，调整掺氢天然气的压力、流量，将掺氢天然气输入带气动火实验环境形成稳定的实验环境；

13、根据实验标识进行间断带气切割，切割完成后熄灭火焰；

14、根据实验标识进行间断带气焊接，焊接完成后对带气动火实验环境中的掺氢天然气进行放散；

15、根据掺氢比例的变更重新进行现场实验。

16、本发明一实施例中，所述采集现场实验过程中的内部实验状态数据包括：

17、根据实验阶段设置内部数据采集节点；

18、根据采集节点建立采集周期，进行试验管段内部压力、流量和掺氢浓度的内部状态数据采集；

19、建立内部状态数据的时序性并有序存储。

20、本发明一实施例中，所述采集带气切割和带气焊接阶段的火焰形态数据包括：

21、在试验管段外围形成相关的视频采集点位；

22、在视频采集点位持续进行实验中火焰的同步视频采集；

23、根据视频数据与内部状态数据的时序性进行实验过程对齐并有序存储。

24、本发明一实施例中，所述实验标识包括：

25、根据预置定位基准在实验管段表面形成的10cm*3～4cm切割/焊接区间标识、在切割/焊接区间内沿长度方向距预置定位基准1cm、2cm、3cm、5cm、7cm形成切割长度标识，在切割/焊接区间内沿长度方向距预置定位基准3cm、6cm、8cm、9cm、10cm形成的焊接长度标识。

26、本发明一实施例中，所述现场实验包括四次，每次现场实验中掺氢比例包括：

27、纯甲烷、掺氢比例5％、掺氢比例10％、掺氢比例20％。

28、本发明一实施例中，所述内部数据采集节点包括：

29、各气源输入试验管段前针对压力和流量的采集节点；

30、试验管段内针对温度、压力、掺氢浓度和流量的采集节点；

31、试验管段放散输出通道上针对压力的采集节点。

32、本发明一实施例中，所述火焰形态数据通过可见光现场火焰影像和红外现场火焰影像采集。

33、本发明实施例的掺氢天然气带气抢修作业的实验装置，包括：

34、实验管段，用于形成带气动火实验环境供现场实验过程中的掺氢天然气燃烧；

35、利用实验管段形成内部数据采集结构，用于采集内部实验状态数据；

36、以实验管段为测量基准形成火焰形态采集结构，用于采集火焰形态数据；

37、以实验管段为定位基准形成成组实验标识，用于规范现场实验过程。

38、本发明实施例的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法和实验装置通过形成带气动火实验环境对带气作业中的实验风险进行隔离，避免意外火情向上游气源延伸和保证现场实验人员的安全。通过标记实验过程中的重要节点，进一步规范实验步骤、避免实验完整过程出现疏漏。同时，形成实验中内外部状态数据的采集环境，保证实验过程数据的精度和维度可以满足掺氢天然气带气作业火焰高度与压力关系模型的数据需求。

技术特征：

1.一种掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述形成带气动火实验环境并预置实验标识、取样端口和气源端口包括：

3.如权利要求1所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述利用带气动火实验环境进行现场实验包括：

4.如权利要求1所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述采集现场实验过程中的内部实验状态数据包括：

5.如权利要求1所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述采集带气切割和带气焊接阶段的火焰形态数据包括：

6.如权利要求1所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述实验标识包括：

7.如权利要求1所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述现场实验包括四次，每次现场实验中掺氢比例包括：

8.如权利要求4所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述内部数据采集节点包括：

9.如权利要求1所述的掺氢天然气带气抢修作业的实验方法，其特征在于，所述火焰形态数据通过可见光现场火焰影像和红外现场火焰影像采集。

10.一种掺氢天然气带气抢修作业的实验装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种掺氢天然气带气抢修作业的实验方法和装置，解决掺氢天然气带气作业缺乏有效实验技术手段，操作安全和数据可靠获取无法保证的技术问题。方法包括：形成带气动火实验环境并预置实验标识、取样端口和气源端口；利用带气动火实验环境进行现场实验；采集现场实验过程中的内部实验状态数据；采集带气切割和带气焊接阶段的火焰形态数据。对带气作业中的实验风险进行隔离，避免意外火情延伸和保证现场安全。通过标记实验过程中的重要节点，进一步规范实验步骤、避免实验完整过程出现疏漏。同时，形成实验中内外部状态数据的采集环境，保证实验过程数据的精度和维度可以满足掺氢天然气带气作业火焰高度与压力关系模型的数据需求。

技术研发人员：郭保玲,邸鑫,崔斌,张镇,孟广利,马旭卿
受保护的技术使用者：北京市燃气集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15