[发明专利]模拟清管过程水力脉冲的实验装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种油气管道的实验装置，是用于模拟在管道试压排水过程中高速清管器与前端气液两相的相互作用所产生的压力脉冲的实验装置，尤其涉及一种模拟清管过程水力脉冲的实验装置。

背景技术

对于刚建成的油气管道，试压是保证管道安全运行的重要手段，也是工程竣工投产前对管道进行安全检查的必要环节，施压包括了强度试压和严密性试压。通过试验能够检验管道的质量，及时发现管道存在的缺陷，以便采取措施尽早排除管线中的安全隐患。为了保证安全，通常使用水为施压介质。在试压完成之后，需要将管道内残留的水排出。实际工程中一般是利用压缩空气推动清管器将管道内的试压水推至管口排出。在这个清管器推动液体排水的过程中，如果管道中存在滞留气，或者是清管器后端的高压气体泄漏到液段后，在清管器头部就会产生气液两相流动，在清管器的高速冲击下，就会产生水力脉冲，会使管道压力急剧升高从而对管路造成巨大的破坏。

气液流动实验管道作为气液两相流动过程中管流特性、压力升高规律等方面的主要实验研究手段，其实验结果对实际管道的设计和运行操作具有很强的适用性和指导作用，一直是国内外研究油气管道气液流动水力脉冲的特性和压力脉冲形成过程的重要手段，但是这些现有的实验管道都不能模拟清管过程中清管器推动液柱产生气液两相流动的过程，特别是不能模拟清管过程中高速运动的清管器冲击对气液两相流动的影响，在清管器高速运动的过程中无法扑捉清管器并进行追踪，不足以对试压排水过程复杂的水力脉冲特性进行模拟。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种模拟清管过程水力脉冲的实验装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟清管过程水力脉冲的实验装置，以能够模拟清管过程清管器的运动特性以及清管器头部气液流动变化规律，研究清管过程中清管器前端气液流动产生压力激增的变化规律及影响因素。

本发明的另一目的在于提供一种模拟清管过程水力脉冲的实验装置，能够通过控制变量法探究不同的因素对压力激增大小的影响。

本发明的目的是这样实现的，一种模拟清管过程水力脉冲的实验装置，所述模拟清管过程水力脉冲的实验装置包括有实验管道系统、与所述实验管道系统连接的供气系统、供水系统和排水系统、以及对所述实验管道系统进行测量和数据采集的测量与数据采集系统；所述实验管道系统包括有测试管道，该测试管道由进口向出口的方向呈向下倾斜设置，所述测试管道的进口端连接有快接蝶阀，测试管道的出口端连接有收球筒，所述快接蝶阀和收球筒分别用于发送和接收在测试管道内移动的清管器；所述供气系统具有供气管，所述供气管的一端连接有空气压缩机，供气管另一端与所述快接蝶阀相连；所述供水系统具有供水管，所述供水管的一端连接有储水罐，供水管另一端与收球筒相连；所述排水系统具有排水管，所述排水管的一端连接有储水箱，排水管另一端与所述收球筒相连；所述测量与数据采集系统包括有电磁测速器，所述电磁测速器包括有多个等间距缠绕在所述测试管道外壁上的感应线圈，所述清管器上设有磁铁；所述电磁测速器连接于计算机。

在本发明的一较佳实施方式中，所述测试管道由透明有机玻璃管制成，测试管道总长度为7.85m，上下高差为6.13m。

在本发明的一较佳实施方式中，所述测量与数据采集系统还包括有设置在测试管道外侧的高速摄像机，高速摄像机与所述计算机相连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述实验管道系统还包括有一段水平管道，所述水平管道连接在测试管道的出口端与收球筒之间。

在本发明的一较佳实施方式中，所述电磁测速器中的感应线圈设置10个，等间距70cm缠绕在测试管道外壁。

在本发明的一较佳实施方式中，所述电磁测速器中设有过滤杂波的滤波器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述供水系统中，在储水罐与收球筒之间设有水泵；在储水罐与所述水泵之间连接有液体过滤器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述供气系统中，在空气压缩机与所述快接蝶阀之间设有缓冲罐；在缓冲罐与快接蝶阀之间连接有气体过滤器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述排水系统中，在排水管与储水箱之间并联设置有多个排水阀。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述测试管道的进口端和出口端均设有放空球阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述实验管道系统、供气系统、供水系统和排水系统中均设有截断阀；所述排水系统中设有流量计；所述收球筒上设有压力传感器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述快接蝶阀由一个快接法兰和蝶阀组成。