[發(fā)明專利]模擬清管過程水力脈沖的實驗裝置

無效

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• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103792105A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 宮敬;鄧濤;于達;吳海浩
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術領域

本發(fā)明是關于一種油氣管道的實驗裝置，是用于模擬在管道試壓排水過程中高速清管器與前端氣液兩相的相互作用所產(chǎn)生的壓力脈沖的實驗裝置，尤其涉及一種模擬清管過程水力脈沖的實驗裝置。

背景技術

對于剛建成的油氣管道，試壓是保證管道安全運行的重要手段，也是工程竣工投產(chǎn)前對管道進行安全檢查的必要環(huán)節(jié)，施壓包括了強度試壓和嚴密性試壓。通過試驗能夠檢驗管道的質量，及時發(fā)現(xiàn)管道存在的缺陷，以便采取措施盡早排除管線中的安全隱患。為了保證安全，通常使用水為施壓介質。在試壓完成之后，需要將管道內殘留的水排出。實際工程中一般是利用壓縮空氣推動清管器將管道內的試壓水推至管口排出。在這個清管器推動液體排水的過程中，如果管道中存在滯留氣，或者是清管器后端的高壓氣體泄漏到液段后，在清管器頭部就會產(chǎn)生氣液兩相流動，在清管器的高速沖擊下，就會產(chǎn)生水力脈沖，會使管道壓力急劇升高從而對管路造成巨大的破壞。

氣液流動實驗管道作為氣液兩相流動過程中管流特性、壓力升高規(guī)律等方面的主要實驗研究手段，其實驗結果對實際管道的設計和運行操作具有很強的適用性和指導作用，一直是國內外研究油氣管道氣液流動水力脈沖的特性和壓力脈沖形成過程的重要手段，但是這些現(xiàn)有的實驗管道都不能模擬清管過程中清管器推動液柱產(chǎn)生氣液兩相流動的過程，特別是不能模擬清管過程中高速運動的清管器沖擊對氣液兩相流動的影響，在清管器高速運動的過程中無法撲捉清管器并進行追蹤，不足以對試壓排水過程復雜的水力脈沖特性進行模擬。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種模擬清管過程水力脈沖的實驗裝置，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種模擬清管過程水力脈沖的實驗裝置，以能夠模擬清管過程清管器的運動特性以及清管器頭部氣液流動變化規(guī)律，研究清管過程中清管器前端氣液流動產(chǎn)生壓力激增的變化規(guī)律及影響因素。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種模擬清管過程水力脈沖的實驗裝置，能夠通過控制變量法探究不同的因素對壓力激增大小的影響。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種模擬清管過程水力脈沖的實驗裝置，所述模擬清管過程水力脈沖的實驗裝置包括有實驗管道系統(tǒng)、與所述實驗管道系統(tǒng)連接的供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)、以及對所述實驗管道系統(tǒng)進行測量和數(shù)據(jù)采集的測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述實驗管道系統(tǒng)包括有測試管道，該測試管道由進口向出口的方向呈向下傾斜設置，所述測試管道的進口端連接有快接蝶閥，測試管道的出口端連接有收球筒，所述快接蝶閥和收球筒分別用于發(fā)送和接收在測試管道內移動的清管器；所述供氣系統(tǒng)具有供氣管，所述供氣管的一端連接有空氣壓縮機，供氣管另一端與所述快接蝶閥相連；所述供水系統(tǒng)具有供水管，所述供水管的一端連接有儲水罐，供水管另一端與收球筒相連；所述排水系統(tǒng)具有排水管，所述排水管的一端連接有儲水箱，排水管另一端與所述收球筒相連；所述測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括有電磁測速器，所述電磁測速器包括有多個等間距纏繞在所述測試管道外壁上的感應線圈，所述清管器上設有磁鐵；所述電磁測速器連接于計算機。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述測試管道由透明有機玻璃管制成，測試管道總長度為7.85m，上下高差為6.13m。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括有設置在測試管道外側的高速攝像機，高速攝像機與所述計算機相連接。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述實驗管道系統(tǒng)還包括有一段水平管道，所述水平管道連接在測試管道的出口端與收球筒之間。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述電磁測速器中的感應線圈設置10個，等間距70cm纏繞在測試管道外壁。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述電磁測速器中設有過濾雜波的濾波器。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述供水系統(tǒng)中，在儲水罐與收球筒之間設有水泵；在儲水罐與所述水泵之間連接有液體過濾器。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述供氣系統(tǒng)中，在空氣壓縮機與所述快接蝶閥之間設有緩沖罐；在緩沖罐與快接蝶閥之間連接有氣體過濾器。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述排水系統(tǒng)中，在排水管與儲水箱之間并聯(lián)設置有多個排水閥。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在所述測試管道的進口端和出口端均設有放空球閥。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述實驗管道系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)中均設有截斷閥；所述排水系統(tǒng)中設有流量計；所述收球筒上設有壓力傳感器。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述快接蝶閥由一個快接法蘭和蝶閥組成。