[發明專利]一種連通管線單點報警下的燃氣擴散范圍獲取方法

有效

• 申請號: 202110692670.4
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113435727B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 侯龍飛;袁宏永;付明;端木維可;李潤婉;張琦;孫彥龍
• 申請（專利權）人: 安徽澤眾安全科技有限公司;合肥澤眾城市智能科技有限公司;清華大學合肥公共安全研究院;北京理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q50/26
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 鄭浩

一種連通管線單點報警下的燃氣擴散范圍獲取方法，屬于燃氣安全監測技術領域，解決如何設計一種連通管線單點報警下的燃氣擴散范圍獲取方法，用于獲取單點報警時燃氣在連通管線中的最遠擴散距離的問題，本發明的技術方案結合實際工程應用，在考慮了成本、設備監測有效性、現場施工環境的復雜性等影響，研究單點報警時燃氣在連通管線的擴散規律，獲取該種狀態下燃氣的最遠擴散距離，為城市管理者探究燃氣泄漏后的影響后果提供輔助支持；針對雨污水管線，考慮到了連通管線中水流對燃氣擴散的影響，計算更加精確。

技術領域

本發明屬于燃氣安全監測技術領域，涉及一種連通管線單點報警下的燃氣擴散范圍獲取方法。

背景技術

近年來城鎮燃氣管線事故頻發，給城市正常運行和人民生命財產安全造成了很大威脅，據統計我國2017年發生的燃氣爆炸事故近1000起，造成了巨大的經濟損失。此外城市各類管網在地下分布錯綜復雜，管線之間不可避免的存在交叉、相鄰的情況。一旦燃氣泄漏擴散到相鄰雨污水等連通管線中發生聚集，遇點火源就有可能發生爆炸，此類事故近年已發生多起，如1992年墨西哥瓜達拉哈拉爆炸事件導致200多人死亡，1470人受傷。通過研究泄漏可燃氣體在連通管線中的氣體擴散速度與濃度變化規律，分析連通管線中可燃氣體擴散危險區域隨時間變化規律，有助于城市管理者有針對性地對連通管線爆炸風險進行分級和管理。

目前，關于燃氣泄漏擴散方面的研究多集中在大氣擴散、土壤擴散等方面(大氣擴散的相關研究現在已經比較成熟，而土壤擴散由于土壤各向異性、孔隙率、含水率等因素的影響，并不能得到準確的燃氣擴散距離，但有相關文獻提及最大擴散范圍為12.5米)，很少有人針對燃氣泄漏進入相鄰地下空間的擴散情況進行研究。燃氣泄漏經土壤擴散進入相鄰的連通管線，如雨污水管線，由于管線中水流的作用進而擴散至更遠的距離，此時一旦遇點火源發生爆炸，勢必影響的范圍更大。因此探究燃氣泄漏進入連通管線中的擴散規律，有助于人們更好地分析燃氣管線泄漏的爆炸后果影響。

現有技術中，公開日期為2021年4月16日的中國發明專利申請《一種連通管線可燃氣體擴散預測與溯源的方法及系統》公開了一種燃氣在連通管線中擴散的距離計算方式，該技術方案主要針對的是連通管線上有不少于兩個監測點(可燃氣體監測設備報警)時的燃氣擴散距離情況，沒有考慮到連通管線中水流對燃氣擴散的影響，而在實際工程應用中，由于成本、設備監測有效性、現場施工環境的復雜性等的影響，很多情況下一條連通管線上可能只安裝一臺監測設備進行報警，因此就需要研究單點報警時燃氣在連通管線的擴散規律，獲取該種狀態下燃氣的最遠擴散距離以及50％爆炸下限(50％LEL)的濃度的擴散范圍。

發明內容

本發明的所要解決的問題如何設計一種連通管線單點報警下的燃氣擴散范圍獲取方法，用于獲取單點報警時燃氣在連通管線中的最遠擴散距離以及50％LEL的擴散范圍。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：

一種連通管線單點報警下的燃氣擴散范圍獲取方法，用于城市燃氣管線周邊相鄰地下空間安裝有監測設備報警的連通管線中單個檢查井報警時的場景，所述的連通管線包括電力管溝和雨污水管線；

當可燃氣體在電力管溝中擴散時，單點報警情況下，按照大于等于甲烷的50％爆炸下限(50％LEL)的濃度來計算可燃氣體的擴散距離：

其中，x₁為t分鐘后可燃氣體(50％LEL)在電力管溝中相對于報警點向上游或者下游的擴散距離，q表示可燃氣體泄漏至電力管溝內的速率，單位為m³/h，b表示電力管溝斷面寬度，單位為m；t為輸入的時間，min；采用上述公式計算時，輸入時間應大于1；

當可燃氣體在雨污水管線中擴散時，由于雨污水管線內水體流動對其上方氣體存在剪切力，帶動可燃氣體向下游流動的同時對氣體加速并使其速度穩定，單點報警情況下，可燃氣體的擴散范圍按照以下方式計算：

恒流條件下雨污水管線的水流流速按下式計算：