埋地燃气管道严密性试验方法和系统

摘要

一种埋地燃气管道严密性试验方法和方法，该方法通过测量管外壁温度，采用公式换算为管内气体温度，而且每隔半小时测量一次管内压力、管壁温度和大气压力，并计算修正压力降。当修正压力降大于试验压力最小分格值的50％时，严密性试验不合格，否则为合格。该试验系统包括气源、温度计、温度检测变送器、压力表、压力检测变送器、进气阀、排气阀和计算机检测平台。该方法通过管外壁温度换算为管内气体温度，提高了管内气体温度测量精度。对于不同的试验压力，采用试验压力最小分格值的50％作为修正压力降的许用值，提高了埋地燃气管道严密性试验的准确性和可行性。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种严密性试验方法和系统，特别涉及一种应用于埋地燃气管道 的严密性试验方法和系统。

(二)背景技术

燃气管道一般采用埋地敷设，埋在地下的管道如果因泄漏检测方法不当，会引 起严密性试验结论误判，导致燃气泄漏和爆炸事故。埋地管道处于地下约1m深处， 如果发生泄漏很难检测。在管道长期运行过程中，泄漏出来的燃气将在泄漏点附近 的土壤积聚或沿管沟蔓延，当燃气达到一定浓度并遇明火时即会发生火灾或爆炸。 因此，准确检测埋地管道泄漏率，确保其严密性，对埋地管道安全运行具有十分重 要意义。

现有的燃气管道严密性试验采用国家建设部CJJ33-2005《城镇燃气输配工程 施工与验收规范》的规定进行，该规范规定严密性试验在持续24小时稳压时间内， 修正的压力降不得超过133Pa为合格。

现有的燃气管道严密性试验方法存在以下不足：

(1)管内介质温度测量精度较低。目前常用温度测量方法一般采用在阀门井的放 散管上装设温度计，测得的温度受环境的影响较大，或者直接将温度计插入管道 上部的土壤中，测得的温度是管道周围的土壤温度，与管内介质温度存在较大差 异。

(2)修正的压力降计算只考虑试验开始和结束时两种状态。试验过程中温度变化 对压力的影响无法考虑，因此会影响试验结果的可靠性。

(3)判断管道严密与否，采用同一的修正压力降133Pa，缺乏合理性和实际可操 作性。对于不同试验压力，如果采用同一修正压力降133Pa，对于试验压力在 0.1MPa以下的情况是可行的，但如果试验压力超过0.1MPa，压力表的读数误差 将大于133Pa，因此无法准确判断试验管道的严密性。

(三)发明内容

本发明目的是克服现有埋地燃气管道严密性试验精度不足问题，提供一种准 确的、简便易行的严密性试验方法和系统。

本发明所述的埋地燃气管道严密性试验方法，进行步骤如下：

(1)埋地试验管段敷设，严密性试验系统的安装，并启动计算机测试平台；

(2)在试验管段内加入压缩空气，直到管道内压力达到所需要的试验压力为 止，记录初始管内压力P₀，管外壁温度T₀’和试验现场大气压力P_a0；

(3)测试平台定期检测管内压力P_i，管外壁温度T_i’和试验现场大气压力P_ai；

(4)计算管内气体温度：首先通过管外壁温度计测量管壁温度，然后经过经 验公式换算为管内气体温度，管内气体温度计算的公式如下：

$T=\frac{{\lambda }_1}{{\delta }_1}[(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0}+\frac{{\delta }_1}{{\lambda }_1})T_{\mathrm{out}}-(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0})T_{\mathrm{soil}}]$

式中：T——管内气体温度(℃)；

T_out——管道外壁温度(℃)；

T_soil——试验场地土壤温度(℃)；

δ₀、δ₁——管道和保温层壁厚(mm)；

λ₀、λ₁——管道和保温层导热系数(w/m·K)

α——管道外壁与保温层之间的接触热阻(mm²·K/w)；

(5)将定期检测的管内压力P_i，换算为试验初始状态的压力，并计算修正压 力降ΔP_i；

${\mathrm{\Delta P}}_i=P_0+P_{a0}-(P_i+P_{\mathrm{ai}})\frac{273+T_0}{273+T_i}$

式中：ΔP_i——修正压力降(Pa)；

P₀、P_a0——初始管内气体压力和大气压力(Pa)；

P_i、P_ai——定期检测的管内气体压力和大气压力(Pa)；

T₀、T_i——管内气体初始温度和定期检测温度(℃)；

严密性试验合格判定标准：在24小时内，如果每半小时定期检测的修正压力 降ΔP_i不大于压力表最小分格值的50％，严密性试验合格，否则为不合格。

进一步，在步骤(4)中，为了消除长距离管道内气体温度分布不均的影响， 采用沿管段布置多个温度测点，以其算术平均值作为管壁温度。

一种实现所述的埋地燃气管道严密性试验方法的系统，包括：

(1)试验管段的加压和泄压系统，由气源、进气阀、排气阀和相应管路组成；

(2)压力和温度检测和变送系统，在试验管段末端盲板上焊接短管，安装压力 表，根据测量精度需要，在试验管段外壁每隔一定距离安装温度计，通过 变送器将测量的压力和温度信号转换为标准信号输入主控计算机；

(3)主控计算机，由计算机、压力和温度信号数据接口和信号线组成，所述的 计算机包括管内气体温度模拟模块和修正压力降计算模块和判断模块，

所述的管内气体温度模拟模块通过管外壁温度计测量管壁温度换算为管内 气体温度，计算的公式如下：

$T=\frac{{\lambda }_1}{{\delta }_1}[(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0}+\frac{{\delta }_1}{{\lambda }_1})T_{\mathrm{out}}-(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0})T_{\mathrm{soil}}]$

式中：T——管内气体温度(℃)；

T_out——管道外壁温度(℃)；

T_soil——试验场地土壤温度(℃)；

δ₀、δ₁——管道和保温层壁厚(mm)；

λ₀、λ₁——管道和保温层导热系数(w/m·K)

α——管道外壁与保温层之间的接触热阻(mm²·K/w)；

所述的修正压力降计算模块将定期检测的管内压力P_i，换算为试验初始状态 的压力，并计算修正压力降ΔP_i；

${\mathrm{\Delta P}}_i=P_0+P_{a0}-(P_i+P_{\mathrm{ai}})\frac{273+T_0}{273+T_i}$

式中：ΔP_i——修正压力降(Pa)；

P₀、P_a0——初始管内气体压力和大气压力(Pa)；

P_i、P_ai——定期检测的管内气体压力和大气压力(Pa)；

T₀、T_i——管内气体初始温度和定期检测温度(℃)；

所述的判断模块按照预设的严密性试验合格判定标准进行判断，并输出判断 结果：在24小时内，如果每半小时定期检测的修正压力降ΔP_i不大于压力表最小 分格值的50％，严密性试验合格，否则为不合格

本发明的优点是：准确度高、简便易行。

(四)附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图本发明作进一步详细说明。

参见图1，

本发明所述的埋地燃气管道严密性试验方法，进行步骤如下：

(1)埋地试验管段敷设，严密性试验系统的安装，并启动计算机测试平台；

(2)在试验管段内加入压缩空气，直到管道内压力达到所需要的试验压力为 止，记录初始管内压力P₀，管外壁温度T₀’和试验现场大气压力P_a0；

(3)测试平台定期检测管内压力P_i，管外壁温度T_i’和试验现场大气压力P_ai；

(4)计算管内气体温度：首先通过管外壁温度计测量管壁温度，然后经过经 验公式换算为管内气体温度，管内气体温度计算的公式如下：

$T=\frac{{\lambda }_1}{{\delta }_1}[(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0}+\frac{{\delta }_1}{{\lambda }_1})T_{\mathrm{out}}-(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0})T_{\mathrm{soil}}]$

式中：T——管内气体温度(℃)；

T_out——管道外壁温度(℃)；

T_soil——试验场地土壤温度(℃)；

δ₀、δ₁——管道和保温层壁厚(mm)；

λ₀、λ₁——管道和保温层导热系数(w/m·K)

α——管道外壁与保温层之间的接触热阻(mm²·K/w)；

(5)将定期检测的管内压力P_i，换算为试验初始状态的压力，并计算修正压 力降ΔP_i；

${\mathrm{\Delta P}}_i=P_0+P_{a0}-(P_i+P_{\mathrm{ai}})\frac{273+T_0}{273+T_i}$

式中：ΔP_i——修正压力降(Pa)；

P₀、P_a0——初始管内气体压力和大气压力(Pa)；

P_i、P_ai——定期检测的管内气体压力和大气压力(Pa)；

T₀、T_i——管内气体初始温度和定期检测温度(℃)；

严密性试验合格判定标准：在24小时内，如果每半小时定期检测的修正压力 降ΔPi不大于压力表最小分格值的50％，严密性试验合格，否则为不合格。

进一步，在步骤(4)中，为了消除长距离管道内气体温度分布不均的影响， 采用沿管段布置多个温度测点，以其算术平均值作为管壁温度。

一种实现所述的埋地燃气管道严密性试验方法的系统，包括：

(1)试验管段的加压和泄压系统，由气源、进气阀、排气阀和相应管路组成；

(2)压力和温度检测和变送系统，在试验管段末端盲板上焊接短管，安装压力 表，根据测量精度需要，在试验管段外壁每隔一定距离安装温度计，通过 变送器将测量的压力和温度信号转换为标准信号输入主控计算机；

(3)主控计算机，由计算机、压力和温度信号数据接口和信号线组成，所述的 计算机包括管内气体温度模拟模块和修正压力降计算模块和判断模块，

所述的管内气体温度模拟模块通过管外壁温度计测量管壁温度换算为管内 气体温度，计算的公式如下：

$T=\frac{{\lambda }_1}{{\delta }_1}[(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0}+\frac{{\delta }_1}{{\lambda }_1})T_{\mathrm{out}}-(\frac{1}{\alpha }+\frac{{\delta }_0}{{\lambda }_0})T_{\mathrm{soil}}]$

式中：T——管内气体温度(℃)；

T_out——管道外壁温度(℃)；

T_soil——试验场地土壤温度(℃)；

δ₀、δ₁——管道和保温层壁厚(mm)；

λ₀、λ₁——管道和保温层导热系数(w/m·K)

α——管道外壁与保温层之间的接触热阻(mm²·K/w)；

所述的修正压力降计算模块将定期检测的管内压力P_i，换算为试验初始状态 的压力，并计算修正压力降ΔP_i；

${\mathrm{\Delta P}}_i=P_0+P_{a0}-(P_i+P_{\mathrm{ai}})\frac{273+T_0}{273+T_i}$

式中：ΔP_i—修正压力降(Pa)；

P₀、P_a0——初始管内气体压力和大气压力(Pa)；

P_i、P_ai——定期检测的管内气体压力和大气压力(Pa)；

T₀、T_i——管内气体初始温度和定期检测温度(℃)；

所述的判断模块按照预设的严密性试验合格判定标准进行判断，并输出判断 结果：在24小时内，如果每半小时定期检测的修正压力降ΔP_i不大于压力表最小 分格值的50％，严密性试验合格，否则为不合格

如上所述，结合附图和具体实施方式的内容，可以衍生出类似的技术方案。 但凡是未脱离发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作 的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。