【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体管道测试装置领域，具体涉及一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置。
技术介绍
1、化石燃料一直是社会的主要能源，化石燃料的消耗必将导致co2浓度迅速增加，如何有效减排co2受到越来越多人关注。有序开展碳捕集、封存与利用(carbon captureutilization and storage，ccus)、co2管道输送、循环降碳等技术并建立相关标准已经刻不容缓。
2、在众多温室气体减排技术中，ccus是能够最大程度减少碳排放并合理利用、捕集碳的重要技术手段，同时co2输送管道是连接上游捕集地与下游封存或利用地的枢纽环节，所以保证co2管道的安全运行是实现ccus的重要保障。
3、管道运输过程中面临最常见也是最难解决的问题是管道泄漏。由于机械损伤、材料缺陷、管道腐蚀等原因，造成管道断裂和介质泄漏扩散。管道泄漏co2会产生严重的危害和后果，不仅会对管道附近环境造成严重破坏，还可能对处于co2浓度较高的地方的人和动物造成重大伤亡。
4、现阶段，国内对于高压管道泄漏的研究大多借鉴天然气管道泄漏机理和研究，尚未形成二氧化碳管道泄漏的规范和制度，然而国内也没有成熟的商业的超临界co2管道。
5、因此，有必要开展工业级别的co2管道相关实验，研究管道泄漏过程中的安全问题，对工程实践具有直接参考意义。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是如何实施二氧化碳管道泄漏扩散实验。
2、本专利技术解决上述技术问题的技
3、本专利技术的有益效果是：co2气源容器和杂质气瓶用于向主管道内通入二氧化碳和杂质气体，使主管道内的气体成分达到指定实验工况要求。泄漏控制组件用于隔开主管道和管道泄漏段，当主管道内压力达到实验要求后，泄漏控制组件爆破并使主管道和管道泄漏段连通，流体流入管道泄漏段并从泄漏孔流出，从而模拟流体从泄漏孔泄漏的情况。泄漏段温度传感器能够监测管道泄漏后，泄漏孔周围管道温度变化以及管道内外壁面温度差，便于分析和进行下一步管材选取等工作。
4、其中，杂质配比采用称重配比法，根据气样摩尔百分比要求换算成质量百分比，采用地磅和台秤称重的方式进行杂质配比最为精确，减少了温度压力对密度的影响而导致配比难控制的问题。
5、其中，管道泄漏段可更换为具有不同直径泄漏孔的管道泄漏段，按实验计划将其与泄漏控制组件连接，从而可模拟不同泄漏孔大小的情况，开展多组实验。
6、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
7、进一步，实验装置还包括co2杜瓦瓶和放空阀，所述co2杜瓦瓶与所述主管道的一端连接，所述放空阀与所述主管道的另一端连接。
8、采用上述进一步方案的有益效果是：打开co2杜瓦瓶和放空阀，co2杜瓦瓶自增压对主管道吹扫，排空主管道内的杂质气体。吹扫完毕后，关闭co2杜瓦瓶和放空阀。
9、进一步，实验装置还包括加热带，所述加热带包裹在所述主管道另一端外侧。
10、采用上述进一步方案的有益效果是：加热带通过加热方式实现主管道内co2压力和温度上升，达到实验所需工况的超临界或密相初始条件。
11、进一步，实验装置还包括保温层，所述保温层包裹在所述加热带外侧。
12、采用上述进一步方案的有益效果是：保温层用于对主管道保温。
13、进一步，实验装置还包括多个主管道温度传感器，多个所述主管道温度传感器位于所述主管道侧壁。
14、采用上述进一步方案的有益效果是：多个主管道温度传感器用于采集主管道的温度数据。
15、进一步，实验装置还包括主管道压力传感器组件，所述主管道压力传感器组件包括多个高频压力传感器和多个低频压力传感器，多个所述高频压力传感器布置在所述主管道一端侧壁，多个所述低频压力传感器在所述主管道侧壁均匀分布。
16、采用上述进一步方案的有益效果是：高频压力传感器密集布置在主管道一端，主要用于测量泄漏后减压波的传播速度。低频压力传感器沿主管段均匀布置，主要用于测量泄漏后主管道整体压力变化趋势及特性。
17、进一步，所述co2与杂质注入模块还包括注入主管，所述注入主管的一端与所述主管道连接，所述注入主管的另一端分别与所述co2气源容器和所述杂质气瓶连接。
18、进一步，所述co2与杂质注入模块还包括加注泵，所述co2气源容器通过所述co2气源容器与所述注入主管连接。
19、采用上述进一步方案的有益效果是：在自增压允许的条件下，可以采用co2气源容器自增压进行加注，如果压力达不到注入要求，采用加注泵进行co2加注。
20、进一步，所述泄漏控制组件包括控制管、两个爆破片和n2杜瓦瓶，所述控制管的两端分别与所述主管道的一端和所述管道泄漏段连接，两个所述爆破片分别固定于所述控制管的两端，所述n2杜瓦瓶与所述控制管连接。
21、采用上述进一步方案的有益效果是：n2杜瓦瓶用于向控制管内充气。爆破时，控制管和主管道先同时注入气体，降低爆破片两侧压差，避免主管道压力未达到实验要求压力时爆破片就破裂。在两个爆破片两侧压差都没有达到爆破压力时，先停止对控制管的充气，当主管道内温度和压力都达到实验要求时，再向控制管内充气，直到靠近泄漏孔的爆破片先爆破，随后靠近主管道的爆破片两侧压力差瞬间增大，也实现爆破。采用带有爆破片的泄漏控制组件来模拟管道以外泄漏，是能较好的还原管道断裂泄漏的方式。
22、进一步，两组所述泄漏段温度传感器分别围绕所述泄漏孔均匀分布。
23、采用上述进一步方案的有益效果是：多个泄漏段温度传感器均匀分布，便于分析泄漏对管道温度造成的影响。
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1.一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，包括主管道(1)、泄漏控制组件(21)、管道泄漏段(27)、CO2与杂质注入模块和多个泄漏段温度传感器(26)，所述泄漏控制组件(21)的两端分别与所述主管道(1)的一端和所述管道泄漏段(27)可拆卸连接，并可被控制的阻断或贯通，所述管道泄漏段(27)侧壁具有泄漏孔(25)，所述CO2与杂质注入模块包括CO2气源容器(2)和杂质气瓶(10)，所述CO2气源容器(2)和所述杂质气瓶(10)均与所述主管道(1)连接，且分别放置于称重装置上，多个所述泄漏段温度传感器(26)分为两组，并分别固定于所述管道泄漏段(27)的内壁和外壁。
2.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括CO2杜瓦瓶(12)和放空阀(15)，所述CO2杜瓦瓶(12)与所述主管道(1)的一端连接，所述放空阀(15)与所述主管道(1)的另一端连接。
3.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括加热带(16)，所述加热带(16)包裹在所述主管道(1)另一端外侧。>
4.根据权利要求3所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括保温层(17)，所述保温层(17)包裹在所述加热带(16)外侧。
5.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括多个主管道温度传感器(19)，多个所述主管道温度传感器(19)位于所述主管道(1)侧壁。
6.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括主管道压力传感器组件(20)，所述主管道压力传感器组件(20)包括多个高频压力传感器和多个低频压力传感器，多个所述高频压力传感器布置在所述主管道(1)一端侧壁，多个所述低频压力传感器在所述主管道(1)侧壁均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，所述CO2与杂质注入模块还包括注入主管，所述注入主管的一端与所述主管道(1)连接，所述注入主管的另一端分别与所述CO2气源容器(2)和所述杂质气瓶(10)连接。
8.根据权利要求7所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，所述CO2与杂质注入模块还包括加注泵(5)，所述CO2气源容器(2)通过所述CO2气源容器(2)与所述注入主管连接。
9.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，所述泄漏控制组件(21)包括控制管、两个爆破片(22)和N2杜瓦瓶(23)，所述控制管的两端分别与所述主管道(1)的一端和所述管道泄漏段(27)连接，两个所述爆破片(22)分别固定于所述控制管的两端，所述N2杜瓦瓶(23)与所述控制管连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，两组所述泄漏段温度传感器(26)分别围绕所述泄漏孔(25)均匀分布。
...【技术特征摘要】
1.一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，包括主管道(1)、泄漏控制组件(21)、管道泄漏段(27)、co2与杂质注入模块和多个泄漏段温度传感器(26)，所述泄漏控制组件(21)的两端分别与所述主管道(1)的一端和所述管道泄漏段(27)可拆卸连接，并可被控制的阻断或贯通，所述管道泄漏段(27)侧壁具有泄漏孔(25)，所述co2与杂质注入模块包括co2气源容器(2)和杂质气瓶(10)，所述co2气源容器(2)和所述杂质气瓶(10)均与所述主管道(1)连接，且分别放置于称重装置上，多个所述泄漏段温度传感器(26)分为两组，并分别固定于所述管道泄漏段(27)的内壁和外壁。
2.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括co2杜瓦瓶(12)和放空阀(15)，所述co2杜瓦瓶(12)与所述主管道(1)的一端连接，所述放空阀(15)与所述主管道(1)的另一端连接。
3.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括加热带(16)，所述加热带(16)包裹在所述主管道(1)另一端外侧。
4.根据权利要求3所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括保温层(17)，所述保温层(17)包裹在所述加热带(16)外侧。
5.根据权利要求1所述的一种含杂质二氧化碳管道泄漏扩散实验装置，其特征在于，还包括多个主管道温度传感器(19)，多个所述主管道温度传感器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫锋，支树洁，刘罗茜，苗青，聂超飞，欧阳欣，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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