本實用新型涉及一種低溫液體管路泄漏的堵漏實驗系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種LNG/NG水域和陸域管路泄漏的堵漏實驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

天然氣(Natural Gas，簡稱NG)作為化石能源中污染最少的能源，熱值相應(yīng)高于煤炭與石油，我國正大力提高NG在能源消費結(jié)構(gòu)中的比重。隨著運輸距離的增加，海底管路與LNG(Liquid Natural Gas)船舶運輸量正在快速增加。當(dāng)海底管路發(fā)生破裂、LNG船舶發(fā)生海上運輸事故或LNG碼頭裝卸貨過程中都有可能造成LNG水域/陸域泄漏，通過統(tǒng)計以往發(fā)生的LNG/NG泄漏事故發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的泄漏事故是由于操作不當(dāng)或事故而造成的管路泄漏。而LNG/NG管路泄漏的主要特點是溫差較大(超過175K)；泄漏出的液體溫升速率高，產(chǎn)氣量大；產(chǎn)生的氣體或泄漏出的氣體由于與外界換熱，其密度變化較大；產(chǎn)生的氣體具有可燃性，需要特別處理等。

目前，在模擬管路堵漏實驗的設(shè)計中，有研究者綜合分析了船舶管路泄漏形式，采用模塊化和并行設(shè)計方法，開發(fā)了船舶管路堵漏實驗平臺，該平臺可以同時進(jìn)行多種船舶管路泄漏故障的堵漏實驗。相關(guān)文章包括：劉喬,何世平, 郭文勇,吳新躍.船舶管路堵漏實驗平臺的設(shè)計[J].實驗室科學(xué)， 2012(6):179-182.。未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)專利文件。

已發(fā)現(xiàn)的相關(guān)實驗系統(tǒng)的研究主要集中在分析船舶管路常見泄漏形式和堵漏方法，結(jié)合管路中的介質(zhì)(油、水、蒸汽、氣體等)、壓力情況(帶壓堵漏、無壓堵漏)，設(shè)計管路堵漏實驗平臺，設(shè)計出的實驗平臺可以模擬常溫下水在陸域的泄漏堵漏情況。但由于LNG/NG的低溫特性和不安全性，以及考慮到實驗平臺可提供實驗條件的多樣性，需要對實驗系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)特殊考慮與設(shè)計。目前，尚未發(fā)現(xiàn)有針對低溫液體/氣體在水域/陸域條件下由于管路破裂而導(dǎo)致的泄漏和堵漏實驗平臺研究與開發(fā)。如使用現(xiàn)有的研究平臺進(jìn)行泄漏堵漏實驗，會出現(xiàn)以下幾點問題：1)無法通過實驗平臺完成低溫液體/氣體泄漏控制；2)無法通過實驗平臺完成水下堵漏操作；3)實驗平臺無法在具有可燃性和可爆性的實驗對象中使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型要研制一種能夠完成低溫液體/氣體泄漏控制、能夠完成水下堵漏操作、可在具有可燃性和可爆性的實驗對象中使用的LNG/NG水域或陸域管路泄漏的堵漏實驗系統(tǒng)。

一種LNG/NG管路泄漏的堵漏實驗系統(tǒng)，包括控制模塊、LNG/NG陸域泄漏模塊、LNG/NG水域泄漏模塊和堵漏操作模塊；

所述控制模塊包括存放堵漏對象LNG的LNG自增壓杜瓦瓶、存放LN₂的LN₂自增壓杜瓦瓶和管殼式低溫?fù)Q熱器，為LNG/NG陸域泄漏模塊和水域泄漏模塊提供溫度和壓力可控的LNG/NG；

所述LNG自增壓杜瓦瓶的LNG出口閥和NG氣體出口閥分別通過氣液轉(zhuǎn)換三向閥A與管殼式低溫?fù)Q熱器連接，所述LN₂自增壓杜瓦瓶的N₂出口閥/除氣閥與管殼式低溫?fù)Q熱器連接；所述LN₂自增壓杜瓦瓶的LN₂出液閥經(jīng)預(yù)冷三向閥與管殼式低溫?fù)Q熱器連接；

所述管殼式低溫?fù)Q熱器經(jīng)LNG/NG出口單向閥連接主進(jìn)液/氣截止閥，所述預(yù)冷三向閥經(jīng)預(yù)冷單向閥連接主進(jìn)液/氣截止閥；所述主進(jìn)液/氣截止閥的另一端連接氣液轉(zhuǎn)換三向閥B；所述氣液轉(zhuǎn)換三向閥B的另兩端分別連接低溫液體流量計和低溫氣體流量計；所述低溫液體流量計經(jīng)進(jìn)液電磁閥連接進(jìn)液三向閥；所述低溫氣體流量計經(jīng)進(jìn)氣電磁閥連接進(jìn)氣三向閥；

所述進(jìn)液三向閥與水域泄漏單元進(jìn)液單向閥相連；所述進(jìn)氣三向閥與水域泄漏單元進(jìn)氣單向閥相連；

所述LNG/NG陸域泄漏模塊包括液體泄漏單元、氣體泄漏單元、低溫盛液罐、儲氣罐和排氣桅。

所述液體泄漏單元兩端分別連接帶法蘭的單向閥A和帶法蘭的單向閥B，所述帶法蘭的單向閥A通過液體管路與進(jìn)液三向閥連接，所述帶法蘭的單向閥A 與進(jìn)液三向閥之間的液體管路上連接有排氣管路、第二溫度傳感器T2和第二壓力傳感器P2；

所述排氣管路經(jīng)單向旋塞閥A連接到儲氣罐；低溫盛液罐經(jīng)單向旋塞閥D 連接到儲氣罐，儲氣罐經(jīng)排氣單向閥與排氣桅相連；

所述帶法蘭的單向閥B經(jīng)可調(diào)壓力背壓閥C連接到低溫盛液罐；

所述氣體泄漏單元兩端分別連接帶法蘭的單向閥E和帶法蘭的單向閥F，所述帶法蘭的單向閥E通過氣體管路與進(jìn)氣三向閥連接，所述帶法蘭的單向閥E 與進(jìn)氣三向閥之間的氣體管路上連接有排氣管路、第四溫度傳感器T4和第四壓力傳感器P4；

所述排氣管路經(jīng)單向旋塞閥C連接到儲氣罐；

所述帶法蘭的單向閥F經(jīng)可調(diào)壓力背壓閥D連接到儲氣罐，并最終經(jīng)排氣桅排放到大氣中；

所述LNG/NG水域泄漏模塊包括水域泄漏單元、帶視窗的壓力水箱、水泵、帶控溫裝置的水箱、低溫盛液罐、儲氣罐和排氣桅。

所述水域泄漏單元進(jìn)液單向閥和水域泄漏單元進(jìn)氣單向閥之間連接氣液混合管路，所述氣液混合管路經(jīng)第三溫度傳感器T3、第三壓力傳感器P3和帶法蘭的單向閥C連接到水域泄漏單元，所述水域泄漏單元經(jīng)帶法蘭的單向閥D和排液/氣三向閥分別連接到可調(diào)壓力背壓閥C和可調(diào)壓力背壓閥D；

所述水域泄漏單元安裝在帶視窗的壓力水箱中；

所述帶視窗的壓力水箱上設(shè)置第五溫度傳感器T5、第五壓力傳感器P5；

所述水域泄漏單元進(jìn)液單向閥和水域泄漏單元進(jìn)氣單向閥之間的氣液混合管路經(jīng)單向旋塞閥B連接到儲氣罐；

所述帶視窗的壓力水箱經(jīng)可調(diào)壓力背壓閥B連接到儲氣罐；

所述帶視窗的壓力水箱的入水口經(jīng)注水閥和水泵與帶控溫裝置的水箱相連；

所述帶視窗的壓力水箱的出水口經(jīng)可調(diào)壓力背壓閥A與帶控溫裝置的水箱相連；

所述帶視窗的壓力水箱經(jīng)充氣閥與高壓氮氣瓶相連；

所述堵漏操作模塊包括推桿機械裝置、堵漏劑儲罐、堵漏劑噴嘴、渦扇和變速電機；

所述推桿機械裝置安裝在帶視窗的壓力水箱內(nèi)，堵住水域泄漏單元上的漏口；

所述渦扇置于水域泄漏單元漏口前端，與變速電機連接；

所述堵漏劑噴嘴置于渦扇和水域泄漏單元漏口之間，經(jīng)堵漏劑出口單向旋塞閥與堵漏劑儲罐連接。

優(yōu)選地，所述氣液轉(zhuǎn)換三向閥B與低溫氣體流量計之間連接伴熱銅管。

優(yōu)選地，所述管殼式低溫?fù)Q熱器設(shè)置有用于監(jiān)測管殼式低溫?fù)Q熱器中的實驗工質(zhì)的溫度第一溫度傳感器T1和實驗工質(zhì)的壓力的第一壓力傳感器P1，設(shè)置有LN₂出口閥；所述LNG自增壓杜瓦瓶設(shè)置有自增壓調(diào)節(jié)閥A，所述LN₂自增壓杜瓦瓶設(shè)置有自增壓調(diào)節(jié)閥B。

優(yōu)選地，所述儲氣罐經(jīng)排氣單向閥連接排氣桅。

優(yōu)選地，所述推桿機械裝置包括氣缸、推桿、彈簧對中型電磁換向閥和高壓氣瓶，所述高壓氣瓶通過氣管與彈簧對中型電磁換向閥連接，所述彈簧對中型電磁換向閥與氣缸連接，氣缸中的推桿堵住水域泄漏單元上的漏口。

優(yōu)選地，所述帶視窗的壓力水箱提供有透明窗口，透光率不小于92.5％，承壓能力不小于1MPa。

優(yōu)選地，所述第五溫度傳感器T5的探頭設(shè)置于帶視窗的壓力水箱水面以下，所述第五壓力傳感器P5的探頭設(shè)置于帶視窗的壓力水箱水面以上。

優(yōu)選地，所述管路均采用低溫真空雙層不銹鋼管。

優(yōu)選地，所述進(jìn)液電磁閥和進(jìn)氣電磁閥均選用本質(zhì)安全性低溫電磁閥。

本實用新型各模塊及器件的工作原理如下：

控制模塊為LNG/NG陸域泄漏模塊和LNG/NG水域泄漏模塊提供溫度和壓力可控的LNG/NG，用于模擬LNG/NG陸域和水域泄漏過程，經(jīng)堵漏模塊完成堵漏操作，并比較堵漏完成的效果。

LNG/NG陸域泄漏模塊將LNG/NG從所述液體泄漏單元和氣體泄漏單元漏出，并排放到大氣環(huán)境中，實現(xiàn)陸域環(huán)境泄漏模擬。從所述液體泄漏單元和氣體泄漏單元流過的LNG/NG流入所述低溫盛液罐和儲氣罐，并最終以氣體的形式從排氣桅排出；

LNG/NG水域泄漏模塊將LNG/NG經(jīng)所述水域泄漏單元排放到所述帶視窗的壓力水箱中，帶視窗的壓力水箱中的水流和水溫由所述水泵和帶控溫裝置的水箱提供，以實現(xiàn)LNG/NG水域泄漏模擬。從所述水域泄漏單元流過的LNG/NG流入所述低溫盛液罐和儲氣罐，并最終以氣體的形式從排氣桅排出；

堵漏操作模塊實現(xiàn)LNG/NG水域泄漏的堵漏操作。

與LNG自增壓杜瓦瓶和LN₂自增壓杜瓦瓶連接的管殼式低溫?fù)Q熱器，在管殼式低溫?fù)Q熱器中，通過控制注入的LN₂來調(diào)節(jié)實驗工質(zhì)LNG/NG的溫度；

設(shè)置于管殼式低溫?fù)Q熱器中的第一溫度傳感器T1和第一壓力傳感器P1，用于監(jiān)測管殼式低溫?fù)Q熱器中的實驗工質(zhì)LNG/NG的溫度和壓力；

與管殼式低溫?fù)Q熱器連接的低溫液體流量計和低溫氣體流量計，用于監(jiān)測實驗工質(zhì)的流量；

與低溫液體流量計相連的進(jìn)液電磁閥和與低溫氣體流量計相連的進(jìn)氣電磁閥，用于控制通入實驗工質(zhì)的啟閉時間；

帶控溫裝置的水箱通過水泵往帶視窗的壓力水箱供入溫度和流量可控的水；

可調(diào)壓力背壓閥C和可調(diào)壓力背壓閥D分別用來調(diào)節(jié)液體泄漏單元和氣體泄漏單元的排放壓力，實現(xiàn)泄漏實驗工質(zhì)壓力的變化調(diào)節(jié)；

與進(jìn)液電磁閥和進(jìn)氣電磁閥相連的便于更換的液體泄漏單元和氣體泄漏單元，用于模擬LNG管路泄漏和NG管路泄漏；

液體泄漏單元和氣體泄漏單元，通過連接在其兩端的帶法蘭的單向閥實現(xiàn)更換操作和方向控制；

低溫盛液罐用于接收從液體泄漏單元流過的LNG低溫液體，低溫盛液罐通過單向旋塞閥D與儲氣罐相連，排出從低溫盛液罐中蒸發(fā)的NG氣體，消除壓力過高和可燃?xì)怏w在實驗區(qū)域聚集的威脅；

儲氣罐用于接收從氣體泄漏單元、廢氣管路和低溫盛液罐流過的氣體工質(zhì)，儲氣罐通過排氣單向閥與排氣桅相連，消除壓力過高和可燃?xì)怏w在實驗區(qū)域聚集的威脅；

帶視窗的壓力水箱提供LNG/NG水域泄漏空間，其上設(shè)置有透明窗口，用于為拍攝泄漏過程和堵漏過程提供可視化窗口；

第五溫度傳感器T5和第五壓力傳感器P5用于監(jiān)測帶視窗的壓力水箱中水溫變化；

推桿機械裝置用于對水域泄漏單元進(jìn)行啟閉操作；

水域泄漏單元可以通入LNG液體，也可以通入NG氣體，完成水域不同工質(zhì)的泄漏模擬；

用于注入堵漏劑的噴嘴，正對水下泄漏模塊，置于帶視窗的壓力水箱的水域中；

與堵漏劑噴嘴相連的堵漏劑儲罐，可以提供壓力可調(diào)的堵漏劑，用于進(jìn)行水域堵漏操作；

渦扇可以改變局部水流旋流狀態(tài)，與可調(diào)速電機相連，置于堵漏劑噴嘴后，模擬堵漏環(huán)境變化對堵漏效果的影響。

實施本實用新型的LNG/NG管路泄漏的堵漏實驗系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1、本實用新型的實驗系統(tǒng)通過設(shè)計殼管式低溫?fù)Q熱器改變泄漏工質(zhì)溫度，調(diào)節(jié)杜瓦瓶上的自增壓閥和泄漏模塊后的可調(diào)壓力背壓閥改變泄漏壓力，使用進(jìn)液電磁閥和進(jìn)氣電磁閥控制LNG/NG的泄漏時間，使用液體管路、氣體管路、氣液混合管路、低溫液體流量計、氣體流量計和其他相關(guān)閥件實現(xiàn)低溫液體/氣體管路連接、流量測量和流動方向與啟閉控制，克服了現(xiàn)有實驗系統(tǒng)不能完成低溫液體/氣體泄漏控制的缺陷。

2、本實用新型使用帶控溫裝置的水箱和水泵將一定流速和水溫的水送入到帶視窗的壓力水箱中，并將水域泄漏單元安裝其中，使用高壓氮氣瓶向帶視窗的壓力水箱中充氣，改變水箱的工作壓力以模擬不同水深工況，實現(xiàn)LNG/NG水域泄漏模擬；通過設(shè)置在壓力水箱中的推桿機械裝置完成水域泄漏的啟閉操作；通過堵漏劑噴嘴向水域泄漏單元上的漏口位置噴注堵漏劑；控制改變調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速，從而改變渦扇轉(zhuǎn)速，以模擬渦流攪動對堵漏效果的影響。克服了現(xiàn)有實驗系統(tǒng)不能完成水域泄漏與堵漏實驗操作的缺陷。

3、本實用新型通過低溫盛液罐接收從液體泄漏單元流過的液體工質(zhì)，使用儲氣罐接收從氣體泄漏單元、廢氣管路和低溫盛液罐流過的氣體工質(zhì)，匯集到儲氣罐中的氣體最終通過排氣桅排放到大氣中，保證實驗的安全?？朔爽F(xiàn)有實驗平臺不能用于可燃、可爆工質(zhì)的缺陷。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的推桿機械裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-LNG自增壓杜瓦瓶；2-LN₂自增壓杜瓦瓶；3-LNG出口閥；4-自增壓調(diào)節(jié)閥A；5-NG出口閥；6-N₂出口閥/除氣閥；7-LN₂出液閥；8-自增壓調(diào)節(jié)閥B； 9-氣液轉(zhuǎn)換三向閥A；10-預(yù)冷三向閥；11-管殼式低溫?fù)Q熱器；12-LN₂出口閥； 13-預(yù)冷單向閥；14-LNG/NG出口單向閥；15-主進(jìn)液/氣截止閥；16-氣液轉(zhuǎn)換三向閥B；17-低溫液體流量計；18-進(jìn)液電磁閥；19-進(jìn)液三向閥；20-單向旋塞閥A；21-帶法蘭的單向閥A；22-液體泄漏單元；23-帶法蘭的單向閥B；24-低溫盛液罐；25-水域泄漏單元進(jìn)液單向閥；26-伴熱銅管；27-帶法蘭的單向閥C； 28-帶法蘭的單向閥D；29-變速電機；30-渦扇；31-高壓氮氣瓶；32-充氣閥； 33-推桿機械裝置；34-水泵；35-注水閥；36-可調(diào)壓力背壓閥A；37-帶控溫裝置的水箱；38-帶視窗的壓力水箱；39-排液/氣三向閥；40-低溫氣體流量計； 41-進(jìn)氣電磁閥；42-進(jìn)氣三向閥；43-水域泄漏單元進(jìn)氣單向閥；44-單向旋塞閥B；45-可調(diào)壓力背壓閥B；46-單向旋塞閥C；47-帶法蘭的單向閥E；48-氣體泄漏單元；49-帶法蘭的單向閥F；50-可調(diào)壓力背壓閥C；51-單向旋塞閥D； 52-儲氣罐；53-排氣單向閥；54-排氣桅；55-水域泄漏單元；56-堵漏劑儲罐； 57-堵漏劑出口單向旋塞閥；58-堵漏劑噴嘴；59-可調(diào)壓力背壓閥D；60-氣缸； 61-彈簧對中型電磁換向閥；62-高壓氣瓶；63、推桿。

具體實施方式

本實用新型提供一種LNG/NG管路泄漏的堵漏實驗系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖對本實用新型的系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。LNG/NG管路泄漏的堵漏實驗系統(tǒng)包括：存放觀察對象LNG和NG的LNG自增壓杜瓦瓶1；存放LN₂和N₂的LN₂杜瓦瓶2；與LNG自增壓杜瓦瓶1和LN₂杜瓦瓶2連接的管殼式低溫?fù)Q熱器11，在管殼式低溫?fù)Q熱器11中，通過控制注入的LN₂來調(diào)節(jié)LNG管線中LNG的溫度，和 NG管線中NG的溫度；設(shè)置于管線中，用于監(jiān)測管殼式低溫?fù)Q熱器11管路中LNG 或NG工作溫度的溫度和壓力的第一溫度傳感器T1和第一壓力傳感器P1；通過氣液轉(zhuǎn)換三向閥B16分別與低溫液體流量計17和低溫氣體流量計40相連，分別記錄進(jìn)入流過液體泄漏單元22、氣體泄漏單元48和水域泄漏單元55的液體和氣體流量；在NG管路中，與氣液轉(zhuǎn)換三向閥16連接有伴熱銅管26，將NG氣體進(jìn)行升溫處理；分別與低溫液體流量計17和低溫氣體流量計40連接的進(jìn)液電磁閥18、進(jìn)液三向閥19和進(jìn)氣電磁閥41、進(jìn)氣三向閥42，用于控制進(jìn)入液體泄漏單元22、氣體泄漏單元48和水域泄漏單元55啟閉時刻和持續(xù)時間；所述進(jìn)液三向閥19控制LNG選擇進(jìn)入液體泄漏單元22或水域泄漏單元55；所述進(jìn)氣三向閥用于控制NG選擇進(jìn)入氣體泄漏單元48或水域泄漏單元55；所述液體泄漏單元22為LNG泄漏提供破損管路，所述氣體泄漏單元48為NG泄漏提供破損管路，所述水域泄漏單元55為LNG/NG泄漏提供水域破損管路；用于監(jiān)測進(jìn)入所述液體泄漏單元22管路中LNG工作溫度的溫度和壓力的第二溫度傳感器 T2和第二壓力傳感器P2；所述液體泄漏單元22連接有可調(diào)壓力背壓閥C50，與所述LNG自增壓杜瓦瓶1上的自增壓調(diào)節(jié)閥A4一起控制從所述液體泄漏單元22 泄漏的LNG的壓力；用于監(jiān)測進(jìn)入所述氣體泄漏單元48管路中LNG工作溫度的溫度和壓力的第四溫度傳感器T4和第四壓力傳感器P4；所述氣體泄漏單元48 連接有可調(diào)壓力背壓閥D59，與所述LNG自增壓杜瓦瓶1上的自增壓調(diào)節(jié)閥A4 一起控制從所述氣體泄漏單元48泄漏的NG的壓力；用于監(jiān)測進(jìn)入所述水域泄漏單元55管路中LNG/NG工作溫度的溫度和壓力的第三溫度傳感器T3和第三壓力傳感器P3；用于模擬水域泄漏的所述水域泄漏單元55置于帶視窗的壓力水箱 38中，泄漏口位于水面以下；用于為水域泄漏提供水域環(huán)境的帶視窗的壓力水箱38，透過視窗可以使用高速攝像機拍攝水域泄漏和堵漏過程；用于調(diào)節(jié)帶視窗的壓力水箱38中壓力的可調(diào)壓力背壓閥B45和高壓氮氣瓶31，可調(diào)壓力背壓閥B45和高壓氮氣瓶31分別通過氣體管路與帶視窗的壓力水箱38相連；用于噴射堵漏劑的噴嘴58和堵漏儲罐56，堵漏劑噴嘴58置于水域泄漏單元55的泄漏口前，與儲存堵漏劑的堵漏儲罐56連接；用于在水域泄漏單元55泄漏口附近形成水漩渦的變速電機29和渦扇30，渦扇30置于堵漏劑噴嘴58后，與變速電機相連，攪動堵漏劑噴嘴58附近的水；用于調(diào)節(jié)帶視窗的壓力水箱38內(nèi)水溫的帶溫控裝置的水箱37和水泵34，帶溫控裝置的水箱37通過水管與帶視窗壓力水箱中38連接，帶溫控裝置的水箱37和水泵34連接；用于接收流過液體泄漏單元22和水域泄漏單元55的LNG的低溫盛液罐24，排氣出口通過單向旋塞閥D51與儲氣罐52相連；用于接收流過氣體泄漏單元48和水域泄漏單元55 的NG和系統(tǒng)中其他位置排氣的儲氣罐52，排氣出口通過放氣單向旋塞閥53與排氣桅54相連。

管殼式低溫?fù)Q熱器11的結(jié)構(gòu)是在LNG/NG管線外套接一個大容積的密封套管，LNG/NG流過管殼式低溫?fù)Q熱器11的LNG/NG管路，將LN₂通入密封套管環(huán)隙中，利用改變進(jìn)入的LN₂的流量來改變LNG/NG的溫度。LN₂的流量是通過調(diào)節(jié)LN₂杜瓦瓶2上的LN₂進(jìn)液閥7的開度來實現(xiàn)的。伴熱銅管26通過在銅質(zhì)盤管周圍設(shè)置電加熱器，控制從管殼式低溫?fù)Q熱器11中流過的NG氣體溫度。管殼式低溫?fù)Q熱器11的設(shè)置解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法通過實驗平臺改變LNG/NG氣體溫度，從而無法模擬不同泄漏工質(zhì)溫度條件下對堵漏效果影響的技術(shù)缺陷。

作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，LNG自增壓杜瓦瓶1和LN₂自增壓杜瓦瓶 2可提供壓力在0.1MPa-1.4MPa范圍內(nèi)的LNG/NG和LN₂/N₂，在自增壓調(diào)節(jié)閥A4、自增壓調(diào)節(jié)閥B8、可調(diào)壓力背壓閥C50和可調(diào)壓力背壓閥D59的共同作用下，調(diào)節(jié)泄漏工質(zhì)的壓力。該方案可以為驗證泄漏工質(zhì)壓力對堵漏效果的影響實驗提供條件。

作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，帶視窗的壓力水箱38可承受壓力不小于 1Mpa，以保證實驗可以模擬水下10米泄漏條件，鋼制熱交換器4上的透明窗口的透光率不小于92.5％，以便于觀察。帶視窗的壓力水箱38上的透明窗口采用 15mm的亞克力板制成，以保證實驗的安全性。在帶視窗的壓力水箱38內(nèi)設(shè)置本質(zhì)安全型照明光源，照明區(qū)域覆蓋整個帶視窗的壓力水箱38內(nèi)部，使得拍攝記錄泄漏和堵漏過程的效果更好。

作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，帶控溫裝置的水箱37通過調(diào)節(jié)水箱中加熱電阻絲的電流和通電時間，控制水箱中水溫變化。經(jīng)過水泵34將溫度滿足要求的水以供入到帶視窗的壓力水箱38，供入水的流量可通過水泵34的變量調(diào)節(jié)機構(gòu)控制。帶視窗的壓力水箱38的出水口與可調(diào)壓力背壓閥A36相連，以保證帶視窗的壓力水箱38中工作壓力恒定不變。

作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，通過改變調(diào)速電機29的轉(zhuǎn)速，控制渦扇 30的轉(zhuǎn)速，從而模擬渦流攪動對堵漏效果的影響。通過設(shè)置在帶視窗的壓力水箱38的推桿操作裝置33完成水域泄漏單元55泄漏口的啟閉操作。通過調(diào)節(jié)堵漏劑儲罐56上的截止閥和壓力調(diào)節(jié)閥控制堵漏劑從堵漏劑噴嘴58噴出，堵漏劑噴嘴置于泄漏口正前方，使得噴出的堵漏劑可以完全作用在泄漏口位置。該方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法通過實驗平臺模擬并驗證水下泄漏LNG/NG的管路堵漏效果的實驗。

作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，實驗系統(tǒng)中設(shè)置有管路單向旋塞閥A20，單向旋塞閥B44，單向旋塞閥C46和低溫盛液罐24出口的單向旋塞閥D51，通過氣體管路與儲氣罐52相連，可先將系統(tǒng)管路中的氣體工質(zhì)收集到儲氣罐52 中，最終從裝有防火罩的排氣桅54排出。該系統(tǒng)也可以不設(shè)置儲氣罐52和排氣桅54，但直接釋放到大氣中的NG氣體會對大氣造成污染，并有可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。因此，設(shè)置儲氣罐52和排氣桅54，具有防止大氣污染和預(yù)防火災(zāi)與爆炸的有益效果，同時解決了現(xiàn)有實驗平臺無法用在具有可燃、可爆性工質(zhì)的缺陷。

作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，經(jīng)過管殼式低溫?fù)Q熱器11的LNG通過氣液轉(zhuǎn)換三向閥B16，將LNG供入到低溫液體流量計17測量LNG的流量，經(jīng)過進(jìn)液電磁閥18控制泄漏過程的啟閉和持續(xù)時間，供入到進(jìn)液三向閥19前選擇進(jìn)入陸域液體泄漏單元22或水域泄漏單元55。當(dāng)選擇進(jìn)入液體泄漏單元22時，需經(jīng)過第二溫度傳感器T2和第二壓力傳感器P2，測量進(jìn)入到液體泄漏單元22 的LNG的溫度和壓力。當(dāng)選擇進(jìn)入水域泄漏單元55時，需經(jīng)過第三溫度傳感器 T3和第三壓力傳感器P3，測量進(jìn)入到水域泄漏單元55的LNG的溫度和壓力。或者，經(jīng)過管殼式低溫?fù)Q熱器11的NG通過氣液轉(zhuǎn)換三向閥B16，經(jīng)過伴熱銅管 26，將NG供入到低溫氣體流量計40測量NG的流量，經(jīng)過進(jìn)氣電磁閥41控制泄漏過程的啟閉和持續(xù)時間，供入到進(jìn)氣三向閥42前選擇進(jìn)入氣體泄漏單元48 或水域泄漏單元55。當(dāng)選擇進(jìn)入氣體泄漏單元48時，需經(jīng)過第四溫度傳感器 T4和第四壓力傳感器P4，測量進(jìn)入到氣體泄漏單元48的NG的溫度和壓力。當(dāng)選擇進(jìn)入水域泄漏單元55時，需經(jīng)過第三溫度傳感器T3和第三壓力傳感器P3，測量進(jìn)入到水域泄漏單元55的NG的溫度和壓力。該方案設(shè)計使用共用的供液和供氣管路，簡化了系統(tǒng)設(shè)備和管路布置。

圖2是本實用新型推桿機械裝置33的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。推桿機械裝置 33包括：操作推桿63動作的氣缸60；控制氣缸60進(jìn)氣的彈簧對中型電磁換向閥61；為氣缸60提供壓力空氣的高壓氣瓶62；推桿機械裝置33作用的水域泄漏單元55。通過向所述彈簧對中型電磁換向閥61左側(cè)或右側(cè)供電，將高壓氣瓶 62的進(jìn)氣口與氣缸60的A側(cè)或B側(cè)進(jìn)氣，從而操縱推桿63將水域泄漏單元55 上的泄漏口的關(guān)閉或打開。電磁閥停止供電后，在彈簧力的作用下簧對中型電磁換向閥61回到中位，鎖閉氣缸A和B兩端的氣體通路，推桿63的位置保持不變。推桿機械裝置33提高了啟閉泄漏口的速度，解決了由于啟閉動作遲緩對實驗過程的影響。

利用本實用新型的堵漏實驗系統(tǒng)進(jìn)行實驗的過程如下：

實驗之前的準(zhǔn)備工作包括：更換并安裝符合實驗要求的液體泄漏單元22、氣體泄漏單元48和水域泄漏單元55，實驗之前不開啟所述液體泄漏單元22、氣體泄漏單元48和水域泄漏單元55的泄漏口；向帶控溫裝置的水箱37中注水，并開啟控溫加熱裝置，當(dāng)水溫滿足實驗要求時打開水泵34和注水閥35向帶視窗的壓力水箱38中注水，調(diào)節(jié)水泵排量可調(diào)節(jié)進(jìn)入帶視窗的壓力水箱38中水流情況。全開可調(diào)壓力背壓閥B45，當(dāng)水位超過水域泄漏單元55的泄漏口一定高度時，開啟可調(diào)壓力背壓閥A36并調(diào)節(jié)可調(diào)壓力背壓閥B45使兩者壓力等于設(shè)定的實驗壓力。開啟高壓氮氣瓶31的排氣閥32，調(diào)節(jié)高壓氮氣瓶31的排氣壓力與可調(diào)壓力背壓閥A36和壓力背壓閥B45的設(shè)定壓力相等，此時帶視窗的壓力水箱38中水位保持不變，帶視窗的壓力水箱38內(nèi)的溫度和壓力分別由第五壓力傳感器T5和第五壓力傳感器P5測得，壓力值代表水域泄漏單元55發(fā)生泄漏的水下深度，從而克服了實驗平臺無法驗證周圍水環(huán)境和泄漏深度對堵漏過程影響的技術(shù)缺陷；開啟自增壓LN₂杜瓦瓶2中的N₂的出口閥/除氣閥6，使 N₂分別進(jìn)入液體管路、氣體管路和氣液混合管路，全開可調(diào)壓力背壓閥C50和可調(diào)壓力背壓閥D59，使N₂最終從排氣桅54排出，對整個管路進(jìn)行除氣作業(yè)，置換掉初期管路中存在的空氣，保證進(jìn)入的可燃工質(zhì)(LNG或NG)沒有發(fā)生燃燒或爆炸所需的氧氣，從而克服了實驗平臺無法進(jìn)行可燃工質(zhì)泄漏實驗的缺陷；開啟自增壓LN₂杜瓦瓶杜瓦瓶2中的LN₂的出液閥7經(jīng)過預(yù)冷三向閥10進(jìn)入液體管路，對整個實驗系統(tǒng)的液體管路進(jìn)行預(yù)冷。如有需要也通過氣液三向閥B16 將LN₂引入氣體管路進(jìn)行預(yù)冷處理，使用后的LN₂/N₂進(jìn)入低溫盛液罐24或儲氣罐52，并最終從排氣桅54排出。當(dāng)進(jìn)行完除氣和預(yù)冷處理后，關(guān)閉自增壓LN₂杜瓦瓶2中的N₂的出口閥6，轉(zhuǎn)換預(yù)冷三向閥10，使LN₂進(jìn)入管殼式低溫?fù)Q熱器 11，控制LN₂出口閥12開度，使LN₂存儲在管殼式低溫?fù)Q熱器11的殼體中，并為其預(yù)冷。實驗過程中，當(dāng)預(yù)冷溫度接近實驗所需LNG/NG溫度時，根據(jù)實驗需要，開啟LNG自增壓杜瓦瓶1的LNG出口閥3或NG出口閥5，調(diào)節(jié)LNG自增壓杜瓦瓶1的出口壓力，部分關(guān)閉可調(diào)壓力背壓閥C50和可調(diào)壓力背壓閥D59以滿足實驗壓力需要。根據(jù)氣液三向閥A9閥芯的位置，使LNG或NG流入管殼式低溫?fù)Q熱器11的內(nèi)部管路，第一溫度傳感器T1和第一壓力傳感器P1置于管殼式低溫?fù)Q熱器11的內(nèi)部管路內(nèi)，用于測量流過的LNG/NG的溫度和壓力，當(dāng)滿足要求時，開啟主進(jìn)液/氣截止閥15，經(jīng)過氣液三向閥B16，根據(jù)閥芯位置，滿足實驗要求的LNG或NG流入其后液體管路或氣體管路。液體管路上連接有低溫液體流量計17和進(jìn)液電磁閥18，用來測量液體管路內(nèi)的液體流量和控制流過液體管路LNG開始和停止的時間。隨后經(jīng)過進(jìn)液三向閥19，根據(jù)閥芯位置，控制 LNG流入液體泄漏單元22或水域泄漏單元55。第二溫度傳感器T2、第二壓力傳感器P2和第三溫度傳感器T3、第三壓力傳感器P3分別用于測量進(jìn)入液體泄漏單元22和水域泄漏單元55的LNG的溫度和壓力。氣體管路上連接有伴熱銅管 26、低溫氣體流量計17和進(jìn)氣電磁閥41，用來對實驗需要的NG氣體進(jìn)行加熱、測量氣體管路內(nèi)的氣體流量和控制流過氣體管路NG開始和停止的時間。隨后經(jīng)過進(jìn)氣三向閥42，根據(jù)閥芯位置，控制LNG流入氣體泄漏單元48或水域泄漏單元55。第四溫度傳感器T4、第四壓力傳感器P4和第三溫度傳感器T3、第三壓力傳感器P3分別用于測量進(jìn)入氣體泄漏單元48和水域泄漏單元55的NG的溫度和壓力。打開單向旋塞閥A20、單向旋塞閥B44或單向旋塞閥C46，將不滿足實驗要求的LNG/NG經(jīng)過排液/氣管路，經(jīng)過儲氣罐52，最終從排氣桅排出，保證了可燃工質(zhì)在實驗室環(huán)境內(nèi)沒有燃燒爆炸危險。打開用于初期封閉液體泄漏單元22或氣體泄漏單元48的封堵裝置，使LNG或NG分別泄漏出來，使用后期開發(fā)的堵漏方法或工具對液體泄漏單元22或氣體泄漏單元48進(jìn)行堵漏操作，完成實驗以檢驗LNG或NG在不同溫度、壓力和流量情況下，堵漏方法或裝置的適用性和可靠性。由于泄漏的LNG或NG的量相對于流過泄漏模塊的量要小，實驗過程中需保證實驗室的良好通風(fēng)，并嚴(yán)格控制泄漏時間，使用本質(zhì)安全型的電氣元件，可以有效的防止從液體泄漏單元22或氣體泄漏單元48中泄漏出的 LNG或NG發(fā)生燃燒或爆炸。如果采用與水域泄漏單元55相同的設(shè)計方法，在液體泄漏單元22或氣體泄漏單元48周圍設(shè)置可視密閉空間，泄漏出的LNG和NG 可以直接排入到低溫盛液罐24和儲氣罐52中，最終通過排氣桅54排出實驗室外，消除了實驗室發(fā)生燃燒爆炸的可能，但這將阻礙使用設(shè)計的堵漏機械器材進(jìn)行堵漏工作，將嚴(yán)重影響實驗效果。鑒于此，本實用新型不為陸域泄漏設(shè)置獨立的密閉空間。當(dāng)進(jìn)行水下堵漏實驗時，將推桿機械裝置33操作離開水域泄漏單元55的泄漏口，其中的LNG/NG會發(fā)生水下泄漏。帶開堵漏劑儲罐56的堵漏劑出口單向旋塞閥57，調(diào)節(jié)堵漏劑儲罐56的排出壓力，使堵漏劑從堵漏劑噴嘴58中噴出，堵漏劑噴嘴58置于泄漏口正前方，噴射出的堵漏劑覆蓋在泄漏口上，對水下泄漏進(jìn)行封堵。調(diào)節(jié)變速電機29的轉(zhuǎn)速，與其相連的渦扇30的轉(zhuǎn)速會隨之變化，以此模擬不同水下渦流情況對堵漏效果的影響，從而克服了實驗系統(tǒng)無法進(jìn)行水下低溫液體或氣體管路泄漏實驗的缺陷，同時克服了無法監(jiān)測實驗條件如水域環(huán)境或堵漏噴射壓力等對堵漏效果影響的缺陷。水下泄漏堵漏過程可通過將攝像機鏡頭對準(zhǔn)帶視窗的壓力水箱38的視窗進(jìn)行拍攝，記錄全過程，為分析堵漏效果提供視頻圖像依據(jù)。從帶視窗的壓力水箱38排出的廢氣被引入到儲氣罐52，流過水域泄漏單元55的LNG/NG經(jīng)過排液/氣三向閥39，根據(jù)其閥芯位置，被分別排入到低溫液體盛液罐24和儲氣罐52中，并最終經(jīng)過排氣桅54排入大氣。實驗完成后，全開可調(diào)壓力背壓閥C50和可調(diào)壓力背壓閥D59，封閉液體泄漏單元22、氣體泄漏單元48和水域泄漏單元55的泄漏口，關(guān)閉LNG自增壓杜瓦瓶1所有出口閥，打開LN₂自增壓杜瓦瓶2的N₂出口閥/除氣閥6，N₂流過液體管路、氣體管路、氣液混合管路和排氣管路，流入低溫盛液罐24和儲氣罐52，完全置換其中的殘余氣體，殘余液體蒸發(fā)成氣體與N₂一起最終從排氣桅54排出。當(dāng)系統(tǒng)管路充滿N₂后，關(guān)閉N₂出口閥/除氣閥6。停止帶溫控裝置的水箱37的加熱，關(guān)停水泵34，將帶視窗的壓力水箱38中的水全部泄放掉。

根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案獲取的結(jié)論可應(yīng)用于指導(dǎo)和培訓(xùn)工作人員處理不同條件下的LNG/NG管路泄漏事故。因為利用本實驗系統(tǒng)中的殼管式低溫?fù)Q熱器可以改變泄漏工質(zhì)溫度，通過調(diào)節(jié)杜瓦瓶上的自增壓閥和泄漏模塊后的可調(diào)壓力背壓閥改變泄漏壓力；通過將泄漏模塊安裝在陸域和水域，使用高速攝像機記錄泄漏和堵漏過程；通過帶控溫裝置的水箱和水泵，控制進(jìn)入帶視窗的壓力水箱中的水的溫度和流速；通過改變調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速，控制渦扇的轉(zhuǎn)速，從而模擬渦流攪動對堵漏效果的影響。改變實驗條件是為了探討泄漏工質(zhì)本身的溫度和壓力，以及周圍環(huán)境條件對堵漏效果的影響，完善應(yīng)急處置理論，并將此作為制定LNG/NG管路泄漏堵漏作業(yè)安全導(dǎo)則的理論指導(dǎo)，利用該實驗系統(tǒng)可以完成堵漏處置方法實踐與培訓(xùn)。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。