本發(fā)明屬于海洋石油工程試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及海底石油管線溢油試驗(yàn)室模擬研究。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)全球油氣資源勘探開發(fā)的重點(diǎn)在海洋，我國東、南部臨海，海岸線綿長，沿海海域面積遼闊，蘊(yùn)藏有豐富的油氣資源。然而，近年來隨著海上油氣田的不斷開發(fā)，生產(chǎn)安全事故也逐年呈上升趨勢，特別是由于埋設(shè)于海底的原油管道破損而導(dǎo)致的油氣泄漏，給人類生存、海洋環(huán)境等帶來了諸多不利影響。因此，通過對原油泄漏的試驗(yàn)?zāi)M研究來準(zhǔn)確預(yù)測和預(yù)報(bào)事故對海洋環(huán)境的影響范圍，對于溢油事故的妥善處置和救援意義重大。
傳統(tǒng)的溢油試驗(yàn)一般有兩種方式：一種是試驗(yàn)室模擬，即采用有色溶液來模擬原油，這種方式顯著的缺陷就是所用介質(zhì)不能真實(shí)地反映原油的物性參數(shù)，數(shù)據(jù)可靠性差；另外一種方式是溢油海洋原型試驗(yàn)，即直接采用原油進(jìn)行試驗(yàn)，在這種方式中原油的物性參數(shù)雖得到了完整的表達(dá)，但對于真實(shí)的海洋環(huán)境，水流、波浪和風(fēng)等動(dòng)力條件均不可重復(fù)，因而無法進(jìn)行溢油行為的敏感性分析和機(jī)理性研究?？梢姡鲜鰞煞N方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，而最佳的解決方案應(yīng)該是兩種方式的綜合，即在試驗(yàn)室內(nèi)采用原油進(jìn)行溢油試驗(yàn)。
目前，我國已經(jīng)能夠在試驗(yàn)室內(nèi)采用原油進(jìn)行溢油試驗(yàn)。溢油試驗(yàn)中最關(guān)鍵的步驟是準(zhǔn)確模擬原油從管道破孔口處的噴射過程，其核心的設(shè)備就是供油系統(tǒng)，這是試驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵。試驗(yàn)過程中需要精確控制油溫，還要頻繁精確地調(diào)節(jié)并測量管內(nèi)的出油流量和壓力等參數(shù)，另外原油的粘度范圍一般較寬(10mm2/s～100000mm2/s)，孔口的出油流量變化范圍也較大(10mL/min～10000mL/min)。而目前為止，市面上已有的普通供油設(shè)備要么沒有溫控功能，要么不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)出油流量，要么不能適應(yīng)高粘度油品，出口的油量要么太大，要么太小?？傊€沒有一款現(xiàn)成的供油系統(tǒng)能同時(shí)解決上述難題。因此，需要針對溢油試驗(yàn)?zāi)M的特殊性，發(fā)明一種適用性廣、穩(wěn)定、安全、可靠、操作性強(qiáng)的手、自動(dòng)一體化供油系統(tǒng)總成。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種原油海底管道泄漏試驗(yàn)用供油系統(tǒng)總成，該總成油溫可控、出油流量可調(diào)可測、粘度和出油量流量適用范圍廣、自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定、安全可靠。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種原油海底管道泄漏試驗(yàn)用供油系統(tǒng)總成，包括油箱，所述油箱設(shè)置在水浴箱內(nèi)，在所述水浴箱內(nèi)設(shè)有電加熱器，所述電加熱器由溫控器控制，在所述水浴箱的底部設(shè)有泄水閥；在所述油箱的底部設(shè)有泄油閥Ⅰ，在所述油箱的內(nèi)部設(shè)有油泵、攪拌器和溫度傳感器，所述油泵采用連軸桿與電機(jī)相連，所述電機(jī)安裝在所述油箱的頂部并采用變頻器控制，所述攪拌器安裝在所述連軸桿上；所述油泵的出口與高壓油管的入口連接，在所述高壓油管的出口上連接有噴油嘴，在所述高壓油管上從上游起依次設(shè)有上游油壓表、回油管、總控閥、泄油閥Ⅱ、電子流量計(jì)和下游油壓表，在所述回油管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥；所述變頻器、所述溫度傳感器、所述溫控器和所述電子流量計(jì)通過總線收發(fā)器與電腦終端連接，所述電腦終端根據(jù)所述電子流量計(jì)反饋的數(shù)據(jù)自動(dòng)控制所述變頻器，所述電腦終端根據(jù)所述溫度傳感器反饋的數(shù)據(jù)自動(dòng)控制所述溫控器。
所述總線收發(fā)器為RS-485總線收發(fā)器。
所述總控閥、所述泄油閥Ⅰ、所述泄油閥Ⅱ和所述泄水閥均為手動(dòng)閥門。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
一)可采用高粘度、大油量、溫度可控的原油進(jìn)行試驗(yàn)，填補(bǔ)了國內(nèi)外在這一類型設(shè)備技術(shù)方面的空白。
二)可通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制出油流量的大小，并結(jié)合手動(dòng)調(diào)節(jié)回油流量，實(shí)現(xiàn)了較寬廣的試驗(yàn)出油流量參數(shù)適用范圍，滿足工業(yè)和試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)對原油海管泄漏試驗(yàn)不同的泄漏參數(shù)的要求。
三)可通過溫度傳感器測量試驗(yàn)原油的溫度信息并反饋到電腦終端進(jìn)行處理和儲存，并可根據(jù)溫度傳感器反饋的信息實(shí)時(shí)調(diào)整電腦終端對溫控器發(fā)出的水浴加熱指令，使得油溫高低完全符合實(shí)際要求。
綜上所述，本發(fā)明可為原油海底管道泄漏模型試驗(yàn)提供一種油溫可控、出油流量可調(diào)可測、粘度和出油流量適用范圍廣、穩(wěn)定安全可靠、手、自動(dòng)一體化的供油系統(tǒng)，使得采用接近現(xiàn)場條件的原油進(jìn)行海管溢油試驗(yàn)?zāi)M成為可能，為溢油試驗(yàn)的順利開展提供最核心的硬件保障，并充分保障試驗(yàn)的高效運(yùn)行，保證測量數(shù)據(jù)的精度；填補(bǔ)了國內(nèi)外在這一類型設(shè)備技術(shù)方面的空白，積極促進(jìn)了海管溢油試驗(yàn)?zāi)M技術(shù)的發(fā)展。并且本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，安裝使用方便，也適用于其它類液體射流試驗(yàn)研究，或可作為普通的定溫、定量供油設(shè)備使用，具有廣泛的應(yīng)用范圍。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1、油箱；2、水浴箱；3、電機(jī)；4、變頻器；5、高壓油管；6、回油管；7、加熱器；8、溫度傳感器；9、總控閥；10、調(diào)節(jié)閥；11、泄油閥Ⅱ；12、噴油嘴；13、上游油壓表；14、下游油壓表；15、電子流量計(jì)；16、油泵；17、攪拌器；18注油孔；19注水孔；20、泄油閥Ⅰ；21、泄水閥；22、電腦終端；23、總線收發(fā)器；24、溫控器；25、連軸桿。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：
請參見圖1，一種原油海底管道泄漏試驗(yàn)用供油系統(tǒng)總成，包括油箱1，所述油箱1設(shè)置在水浴箱2內(nèi)，在所述水浴箱2內(nèi)設(shè)有電加熱器7，所述電加熱器7由溫控器24控制，在所述水浴箱2的底部設(shè)有泄水閥21，在所述水浴箱2的頂部設(shè)有注水孔19。
在所述油箱1的底部設(shè)有泄油閥Ⅰ20，在所述油箱1的頂部設(shè)有注油孔18，在所述油箱1的內(nèi)部設(shè)有油泵16、攪拌器17和溫度傳感器8，所述油泵16采用連軸桿25與電機(jī)3相連，所述電機(jī)3安裝在所述油箱1的頂部并采用變頻器4控制，所述攪拌器17安裝在所述連軸桿25上。
所述油泵16的出口與高壓油管5的入口連接，在所述高壓油管5的出口上連接有噴油嘴12，在所述高壓油管5上從上游起依次設(shè)有上游油壓表13、回油管6、總控閥9、泄油閥Ⅱ11、電子流量計(jì)15和下游油壓表14，在所述回油管6上設(shè)有調(diào)節(jié)閥10。
所述變頻器4、所述溫度傳感器8、所述溫控器24和所述電子流量計(jì)15通過總線收發(fā)器23與電腦終端22連接，所述電腦終端22根據(jù)所述電子流量計(jì)15反饋的數(shù)據(jù)自動(dòng)控制所述變頻器4，所述電腦終端22根據(jù)所述溫度傳感器8反饋的數(shù)據(jù)自動(dòng)控制所述溫控器24。
在本實(shí)施例中，所述總線收發(fā)器23為RS-485總線收發(fā)器。所述總控閥9、所述泄油閥Ⅰ20、所述泄油閥Ⅱ11和所述泄水閥21均為手動(dòng)閥門。
本發(fā)明的工作原理：
水浴箱2將油箱1的前、后、左、右及下五個(gè)表面完全包裹在內(nèi)。水浴箱2與油箱1在油箱1的上表面四條邊處焊接成一個(gè)整體。水浴箱2與油箱1分別進(jìn)行注水和注油。水浴箱2內(nèi)的水位高于油箱1內(nèi)的油位，箱內(nèi)熱水可對油箱1內(nèi)的原油進(jìn)行水浴加熱并保溫。泄油閥Ⅰ20需穿出水浴箱2。待試驗(yàn)結(jié)束后，打開泄水閥21和泄油閥Ⅰ20分別進(jìn)行水浴箱2內(nèi)的廢水的排泄和油箱1內(nèi)的廢油排泄。
電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)油泵16往外抽油，同時(shí)帶動(dòng)安裝在連軸桿25上的攪拌器17，將油箱1內(nèi)原油充分?jǐn)噭?，保證油溫的均勻性。
原油從油箱1中抽出后進(jìn)入高壓油管5，一部分經(jīng)過總控閥9和電子流量計(jì)15送至噴油嘴噴出，保證溢油試驗(yàn)順利進(jìn)行，剩余部分經(jīng)回油管送回至油箱。待試驗(yàn)結(jié)束后，打開泄油閥Ⅱ11將高壓油管5內(nèi)的廢油排出。
用戶可以在電腦終端22上設(shè)定原油的溫度閾值以及目標(biāo)出油量。RS-485總線收發(fā)器23采用平衡發(fā)送和差分接收方式，將流量和溫度電信號轉(zhuǎn)換成RS-485模擬量信號發(fā)送至電腦終端22，電腦終端22進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并將指令反饋至總線收發(fā)器23?？偩€收發(fā)器23再將信號分別傳至變頻器4和溫控器24，變頻器4和溫控器24接到指令后，分別控制電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)和加熱器7加熱。電腦終端22根據(jù)溫度傳感器8測得的油溫自動(dòng)控制溫控器24指導(dǎo)加熱器7對水加熱，從而自動(dòng)控制原油油溫；電腦終端22根據(jù)電子流量計(jì)15測得的油量自動(dòng)控制變頻器4驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而自動(dòng)控制出油量。當(dāng)最大出油量或最小出油量仍無法滿足要求時(shí)，調(diào)節(jié)回油管6上調(diào)節(jié)閥10的開度，既可進(jìn)一步控制輸出油流量，又可避免由于輸油量過小所造成的“憋泵”現(xiàn)象。通過上述二級調(diào)節(jié)，最終獲得試驗(yàn)所需的恒定溢油量。
盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。