Lng洩漏水幕抑制實驗方法
2023-06-05 23:44:36 1
Lng洩漏水幕抑制實驗方法
【專利摘要】本發明涉及一種LNG洩漏水幕抑制實驗方法，主要解決現有技術中尚無LNG洩漏水幕抑制實驗方法的問題。本發明通過採用一種LNG洩漏水幕抑制實驗方法，在LNG洩漏水幕抑制實驗裝置上進行LNG洩漏水幕抑制實驗，所述實驗包括如下步驟：(1)將LNG儲罐中的LNG導入至洩放罐中；(2)打開洩放噴頭，LNG通過洩放噴頭噴出；(3)啟動數據採集系統，進行數據採集和影像記錄；(4)啟動水幕系統，水通過水幕噴嘴噴出並形成水幕，並通過數據採集系統採集數據和記錄影像；(5)當監測點陣列採集的數據達到穩定後，依次關閉洩放系統、水幕系統、數據採集系統，實驗結束的技術方案較好地解決了上述問題，可用於LNG洩漏水幕抑制實驗中。
【專利說明】LNG洩漏水幕抑制實驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LNG洩漏水幕抑制實驗方法。
【背景技術】
[0002]液化天然氣(LNG)作為一種清潔、高效的能源，近年來在工業和民用中得到廣泛的應用，成為增長最迅猛的能源之一。LNG具有超低溫和易燃易爆等危險特性，一旦發生洩漏，低溫LNG蒸氣將沿地表擴散，如遇到點火源則可能引發火災爆炸等災難性後果。如何抑制LNG洩漏擴散影響範圍，降低其危害後果，從而實現對其洩漏擴散風險的控制，成為保障LNG安全的關鍵問題之一。
[0003]目前水幕是處理LNG洩漏最經濟、最有效的技術。CN 203202588 U涉及一種LNG槽車儲罐水幕裝置，包括LNG儲罐、氣體檢測器和水幕裝置。可以在檢測到LNG發生洩漏時，及時噴射水幕。水幕裝置由太陽能供電系統提供電力。在LNG洩漏後，可以通過噴射水幕來降低LNG蒸汽的體積濃度，使LNG濃度低於其爆炸下限，降低燃爆事故的發生。
[0004]水幕噴射到LNG上後，水幕與LNG的混合過程、LNG的稀釋情況、熱量在水滴和LNG之間的能量轉移以及LNG的汽化過程對水幕的作用效果都有很重要的影響，但目前對於水幕控制和水幕與LNG作用機理尚無定論，對於如何設計一個水幕系統沒有清晰的認識。因此構建一個可以模擬LNG洩漏水幕抑制過程的實驗平臺及實驗方法顯得尤為重要。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是現有技術尚無LNG洩漏水幕抑制實驗方法的問題，提供一種新的LNG洩漏水幕抑制實驗方法。該方法用於LNG洩漏水幕抑制實驗中，具有可遠程控制、數據自動採集、實驗時間短、實驗可重複性高、費用低、安全性高的優點。
[0006]為解決上述問題，本發明採用的技術方案如下:一種LNG洩漏水幕抑制實驗方法，在LNG洩漏水.抑制實驗裝直上進彳了 LNG洩漏水.抑制實驗，所述LNG洩漏水.抑制實驗裝直包括洩放系統、水.系統、數據米集系統及控制系統，所述洩放系統包括LNG儲iig、LNG洩放罐、惰性氣體氣瓶、洩放噴頭；所述水幕系統包括水輸入管線、水幕噴嘴；所述數據採集系統包括信號處理器、熱電偶、甲烷濃度檢測儀、風速儀、溼度計、高速攝像機；LNG儲罐通過管線與LNG洩放罐相連，LNG洩放罐通過洩放管線與洩放噴頭相連，水輸入管線一端設有水幕噴嘴，水幕區域內設有監測點陣列，所述監測點通過數據線與數據採集系統相連，數據採集系統通過數據線與控制系統相連；所述實驗包括如下步驟:(I)將LNG儲罐中的LNG導入至LNG洩放罐中；(2)打開洩放噴頭，LNG通過洩放噴頭噴出；(3)啟動數據採集系統，進行數據採集和影像記錄，各個監測點的檢測信號匯集到信號處理器進行數據的記錄並保存，並將數據輸送至控制系統；(4)啟動水幕系統，水通過水幕噴嘴噴出並形成水幕，並通過數據採集系統採集數據和記錄影像；(5)當監測點陣列採集的數據達到穩定後，依次關閉洩放系統、水.系統、數據米集系統，實驗結束。
[0007]上述技術方案中,優選地,所述惰性氣體為氮氣,與LNG洩放罐相連。
[0008]上述技術方案中，優選地，所述水幕噴嘴可拆卸更換。
[0009]上述技術方案中，優選地，所述洩放噴頭與LNG洩放罐之間設有隔離牆。
[0010]上述技術方案中，優選地，所述LNG儲罐、LNG洩放罐上均設有安全閥、壓力表、溫度計、液位計。
[0011]上述技術方案中，優選地，所述洩放管線和水輸入管線上設有壓力表、流量計。
[0012]上述技術方案中，優選地，所述監測點陣列由一系列的分布在LNG洩放口下遊的監測點組成，每個監測點上同時布置了熱電偶、甲烷濃度檢測儀、溼度計，各個監測點的檢測信號匯集到信號處理器進行數據的記錄並保存，並連接到控制終端，實時顯示各監測點物理參數的變化。
[0013]上述技術方案中，優選地，所述控制系統包括控制閥門、顯示儀表、顯示儀器及控制系統，顯示儀器實時顯示數據採集系統傳輸來的參數數據。
[0014]上述技術方案中，優選地，所述實驗結束後將LNG洩放罐及其附屬管線內剩餘的LNG排空。
[0015]上述技術方案中，優選地，所述通過向LNG洩放罐中充入惰性氣體，維持LNG洩放罐壓力穩定。
[0016]本發明涉及的LNG洩漏水幕抑制實驗方法，可實現LNG洩放的遠程控制，避免LNG低溫傷害，可拆卸更換的水幕噴頭和水幕流量控制系統，可以方便的進行不同形態的水幕抑制實驗，操作簡便；通過數據採集系統，可以遠程自動記錄實驗數據並記錄實驗視頻影像資料，方便快捷；該模擬平臺具有實驗時間短、實驗可重複性高、費用低等特點，並且有嚴格的檢測和控制系統保障實驗過程的安全，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明所述LNG洩漏水幕抑制實驗裝置的結構示意圖。
[0018]圖1中，I為LNG儲罐；2為LNG洩放罐；3為氣瓶；4為洩放噴頭；5為LNG儲罐壓力表；6為LNG儲罐溫度計；7為LNG儲罐液位計；8為LNG安全閥；9為LNG儲罐出口閥；10為LNG儲罐出口管線；11為洩放罐壓力表；12為洩放罐溫度計；13為洩放罐液位計；14為洩放罐安全閥；15為N2出口閥；16為N2氣瓶壓力表；17為N2出口管線；18為洩放罐出口閥；19為LNG洩放管線壓力表；20為流量計；21為洩放罐出口管線；22為LNG洩放控制閥；23為水輸入管線；24為入水管線壓力表；25為流量計；26為水幕出口控制閥；27為水幕噴嘴；28為水幕；29為隔離牆；30為監測點陣列；31為信號處理器；32為風速儀；33為高速攝像機；34為氣壓計；35為控制終端。
[0019]下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限於本實施例。
【具體實施方式】
[0020]【實施例1】
[0021]如圖1所示的LNG洩漏水幕抑制實驗裝置，包括洩放系統、水幕系統、數據採集系統及控制系統。所述的洩放系統包括LNG儲罐、LNG洩放罐、N2氣瓶、洩放噴頭；所述的水幕系統包括水輸入管線、可拆卸更換的水幕噴嘴；所述的數據採集系統包括熱電偶、甲烷濃度檢測儀、風速儀、溼度計、高速攝像機；所述的控制系統包括溫度、壓力、液位等顯示儀表以及各類控制閥門、各類顯示儀器。
[0022]LNG存儲在絕熱低溫的LNG儲罐中，儲罐上裝有壓力表、熱電偶、液位計，用來監視LNG儲罐的狀態；LNG洩放罐用來存儲單次實驗所使用的LNG，儲罐上裝有壓力表、熱電偶、液位計，用來監視LNG儲罐的狀態；N2氣瓶存儲N2，氣瓶上裝有控制閥和壓力表；在進行實驗前，將實驗所需的一定量的LNG從LNG儲罐引入洩放罐；在進行洩放實驗過程中，通過控制N2氣瓶的出口閥保持洩放罐內的壓力恆定，通過控制洩放罐的出口閥控制LNG洩放量；洩放出的LNG通過管線接到洩放噴頭，洩放噴頭為可拆卸更換設備，可根據實驗需求選擇不同形狀、孔徑的洩放口。
[0023]製造水幕所需要的水通過水輸入管線引入，水管上裝有壓力表、流量計、出口閥用來控制水量；引入水管與水幕噴頭相連，水幕噴頭為可拆卸更換設備，可根據實驗需求選擇不同形狀、孔徑的噴頭，可以製造不同形狀、尺寸、水流量水幕。
[0024]在洩放口下遊布置若干監測點，在每個點上安放熱電偶、甲烷濃度分析儀、溼度計並與數據採集器相連；同時布置高速攝像機、壓力表、風速儀記錄採集實驗影像資料和氣象數據。
[0025]所述的控制系統包括溫度、壓力、液位等顯示儀表以及各類控制閥門，各類顯示儀器安裝在相應的儲罐及附屬管線上，控制閥門安裝在相應儲罐的進出管線上；LNG儲罐、LNG洩放罐置於隔離牆的一側，LNG輸出管線穿過隔離牆連接洩放噴頭；水幕系統和數據採集系統置於隔離牆的另一側；所述的數據採集系統與控制系統的相連，並將採集到的數據信號匯總到控制系統終端進行處理。
[0026]LNG洩漏抑制實驗平臺的實驗過程簡述:
[0027](一 )準備實驗
[0028](I)實驗設備檢查:檢查儲罐及管路的完整性和密封性，檢查閥門是否能正常開關，檢查安全防護設備及消防設備是否齊全，能否正常運行。
[0029](2)儲罐狀態檢測:通過壓力表、溫度計、液位計檢測LNG儲罐內儲存的LNG狀態。
[0030]( _■)啟動LNG洩放系統
[0031](I)儲罐的預冷:打開控制閥9將LNG儲罐I中少量LNG導入LNG洩放罐2，打開洩放罐出口閥18和LNG洩放控制閥22，使LNG在洩放罐和管道內汽化吸熱，通過溫度計12監控洩放罐內的溫度，直至洩放罐內溫度達到儲罐中LNG溫度為止，關閉洩放罐出口閥18和LNG洩放控制閥22。
[0032](2) LNG導入:打開控制閥9將LNG儲罐I中的LNG導入LNG洩放罐2，監控LNG洩放罐2上的液位計13，當LNG的量達到實驗所需的量時，關閉控制閥9。
[0033](3)啟動N2保壓系統:打開N2氣瓶出口閥15，觀察壓力表11，使洩放罐保持壓力恆定。
[0034]⑷LNG洩放:打開LNG洩放閥18將LNG放出，打開洩放閥22，監視流量計20並控制LNG洩放量，LNG通過洩放噴頭4噴出。洩放過程中實時監控LNG儲罐壓力表5、LNG儲罐溫度計6、LNG儲罐液位計7、洩放罐壓力表11、洩放罐溫度計12、洩放罐液位計13、N2氣瓶壓力表16、LNG洩放管線壓力表19、流量計20、入水管線壓力表24、流量計25的數值，保證各個參數在正常的範圍內。
[0035](三)啟動數據採集系統
[0036]將LNG導入洩放罐後，啟動數據採集系統，監測點陣列30、風速儀32、高速攝像機33、氣壓計34開始進行數據採集和影像記錄，各個監測點的檢測信號匯集到信號處理器31進行數據的記錄並保存，並連接到控制終端35，實時顯示各監測點物理參數的變化。
[0037](四)啟動水幕系統
[0038]當監測點陣列30採集的數據達到穩定後，打開水幕出口控制閥26，監視流量計25並控制水洩放量，水通過水幕噴嘴27噴出並形成水幕。實時監控流量計25及壓力表24的參數變化，使流量計和壓力表的參數保持穩定。
[0039](五)實驗結束階段
[0040](I)開啟水幕系統後，當監測點陣列採集的數據再次達到穩定後，依次關閉洩放罐出口閥18、LNG洩放控制閥22，關閉洩放系統。
[0041 ] (2)關閉水眷出口控制閩26，關閉水眷系統。
[0042](3)關閉數據採集系統，保存實驗數據。
[0043](4)將LNG洩放罐及其附屬管線內剩餘的LNG排空，檢查實驗裝置和各個閥門情況，整理實驗儀器。
【權利要求】
1.一種LNG洩漏水幕抑制實驗方法，在LNG洩漏水幕抑制實驗裝置上進行LNG洩漏水幕抑制實驗，所述LNG洩漏水幕抑制實驗裝置包括洩放系統、水幕系統、數據採集系統及控制系統，所述洩放系統包括LNG儲罐、LNG洩放罐、惰性氣體氣瓶、洩放噴頭；所述水幕系統包括水輸入管線、水幕噴嘴；所述數據採集系統包括信號處理器、熱電偶、甲烷濃度檢測儀、風速儀、溼度計、高速攝像機；LNG儲罐通過管線與LNG洩放罐相連，LNG洩放罐通過洩放管線與洩放噴頭相連，水輸入管線一端設有水幕噴嘴，水幕區域內設有監測點陣列，所述監測點通過數據線與數據採集系統相連，數據採集系統通過數據線與控制系統相連；所述實驗包括如下步驟: (1)將LNG儲罐中的LNG導入至LNG洩放罐中； (2)打開洩放噴頭，LNG通過洩放噴頭噴出； (3)啟動數據採集系統，進行數據採集和影像記錄，各個監測點的檢測信號匯集到信號處理器進行數據的記錄並保存，並將數據輸送至控制系統； (4)啟動水幕系統，水通過水幕噴嘴噴出並形成水幕，並通過數據採集系統採集數據和記錄影像； (5)當監測點陣列採集的數據達到穩定後，依次關閉洩放系統、水幕系統、數據採集系統，實驗結束。
2.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述惰性氣體為氮氣，與LNG洩放罐相連。
3.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述水幕噴嘴可拆卸更換。
4.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述洩放噴頭與LNG洩放罐之間設有隔離牆。
5.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述LNG儲罐、LNG洩放罐上均設有安全閥、壓力表、溫度計、液位計。
6.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述洩放管線和水輸入管線上設有壓力表、流量計。
7.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述監測點陣列由一系列的分布在LNG洩放口下遊的監測點組成，每個監測點上同時布置了熱電偶、甲烷濃度檢測儀、溼度計，各個監測點的檢測信號匯集到信號處理器進行數據的記錄並保存，並連接到控制終端，實時顯示各監測點物理參數的變化。
8.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述控制系統包括控制閥門、顯示儀表、顯示儀器及控制系統，顯示儀器實時顯示數據採集系統傳輸來的參數數據。
9.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述實驗結束後將LNG洩放罐及其附屬管線內剩餘的LNG排空。
10.根據權利要求1所述LNG洩漏水幕抑制實驗方法，其特徵在於所述通過向LNG洩放罐中充入惰性氣體，維持LNG洩放罐壓力穩定。
【文檔編號】G01N33/00GK104297424SQ201410499556
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】凌曉東, 黨文義, 於安峰, 鮑磊, 王全國, 武志峰 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院