本發(fā)明涉及一種模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

管道輸送是油氣產(chǎn)品最主要、最理想的輸送方式，在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，長輸管道為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供著源源不斷的動力，在國民經(jīng)濟(jì)中的地位日趨重要。隨著管道輸送技術(shù)發(fā)展以及計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，投入實(shí)際生產(chǎn)的管道系統(tǒng)基本都配套裝備了比較先進(jìn)的scada(supervisorycontrolanddataacquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))系統(tǒng)，以協(xié)助運(yùn)營者完成日常的管道調(diào)度。這樣一來，管道scada系統(tǒng)調(diào)度人員的培訓(xùn)需求與日俱增。

管道輸送操作人員培訓(xùn)主要是通過理論知識的講解結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，加強(qiáng)對相關(guān)專業(yè)知識的掌握，提高管道運(yùn)行操作水平。但現(xiàn)場實(shí)習(xí)成本高，受安全要求限制，只能觀看不能操作，實(shí)習(xí)內(nèi)容不斷簡化，實(shí)習(xí)教學(xué)效果下降。因此采用環(huán)道模擬實(shí)驗(yàn)的方式，是現(xiàn)今管道操作從業(yè)人員培訓(xùn)的首選。如中國專利cn101192353a，公開日期2008年6月4日，公開了《一種管道輸油模擬裝置》，該裝置除首站外，每個泵站設(shè)置一臺泵，通過調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行壓力控制，壓力、溫度及閥開度由一套plc控制控制。該裝置流量及泵站壓力不能調(diào)節(jié)，輸送工藝沒有涉及管道清管操作的設(shè)備和流程，也沒有涉及起伏管段輸送運(yùn)行的工藝及設(shè)備，控制系統(tǒng)簡單，與工程實(shí)際管道差異較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了更好的模擬液體在長輸管道中輸送的情況，本發(fā)明提供了一種模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置，該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置可以用于模擬液體管道長距離輸送工藝，通過管道控制系統(tǒng)設(shè)備開關(guān)及閥門切換完成目標(biāo)實(shí)驗(yàn)，可模擬工程上多種管道運(yùn)行工況。本實(shí)驗(yàn)裝置緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，將管道輸送工藝集于一體，具有結(jié)構(gòu)合理、切近工程實(shí)際、設(shè)備先進(jìn)、安全環(huán)保等特點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置，包括：

模擬油品長距離輸送管道的基本水力系統(tǒng)，含有儲液罐和至少一座模擬泵站，儲液罐和所述模擬泵站通過實(shí)驗(yàn)管路串聯(lián)，所述一座模擬泵站含有兩臺水泵，所述一座模擬泵站內(nèi)的兩臺水泵能夠以串聯(lián)的方式運(yùn)行、并聯(lián)的方式運(yùn)行或分別單獨(dú)工作的方式運(yùn)行；

監(jiān)測與控制系統(tǒng)，用于檢測和控制該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行。

在一座模擬泵站內(nèi)，該實(shí)驗(yàn)管路包括進(jìn)泵站管線和出泵站管線，所述兩臺水泵分別為第一臺泵和第二臺泵，進(jìn)泵站管線的一端與第一臺泵的入口連接，出泵站管線的一端與第二臺泵的出口連接，第一臺泵的出口通過第一連接管線與出泵站管線連接，第二臺泵的入口通過第二連接管線與進(jìn)泵站管線連接，第一連接管線和第二連接管線之間通過第三連接管線連接，所述兩臺水泵中的一臺為工頻定速泵，所述兩臺水泵中的另一臺為變頻調(diào)速泵。

進(jìn)泵站管線上設(shè)有第一閥門，第一閥門位于第一臺泵的入口和第二連接管線之間，第一連接管線上依次設(shè)有第二閥門和第三閥門，第二閥門位于第一臺泵的出口和第三連接管線之間，第二連接管線上依次設(shè)有第四閥門和第五閥門，第四閥門位于第二臺泵的入口和第三連接管線之間，第五閥門位于第三連接管線和進(jìn)泵站管線之間，第三連接管線上設(shè)有第六閥門，出泵站管線上依次設(shè)有第七閥門和第八閥門，第七閥門位于第二臺泵的出口和第一連接管線之間，第八閥門位于第一連接管線和出泵站管線的另一端之間。

該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置含有通過所述實(shí)驗(yàn)管路串聯(lián)的多座所述模擬泵站，在每座所述模擬泵站內(nèi)還配有2臺壓力變送器和1臺水泵變頻器；該2臺壓力變送器與進(jìn)泵站管線和出泵站管線一一對應(yīng)連接，該水泵變頻器與所述變頻調(diào)速泵連接，第八閥門為電動調(diào)節(jié)閥，第三閥門、第五閥門和第六閥門均為氣動調(diào)節(jié)閥，進(jìn)泵站管線和出泵站管線上均設(shè)置有1臺電磁流量計，所述監(jiān)測與控制系統(tǒng)包括設(shè)置于每座所述模擬泵站內(nèi)的站控柜，所述壓力變送器、電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥、水泵變頻器和電磁流量計均與該站控柜連接。

該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置包括沿所述實(shí)驗(yàn)管路等間距設(shè)置的四座結(jié)構(gòu)相同的模擬泵站，該四座結(jié)構(gòu)相同的模擬泵站分別為第一座模擬泵站、第二座模擬泵站、第三座模擬泵站和第四座模擬泵站，第一座模擬泵站、第二座模擬泵站、第三座模擬泵站、第四座模擬泵站和儲液罐通過該實(shí)驗(yàn)管路串聯(lián)呈閉合環(huán)路，第二座模擬泵站、第三座模擬泵站和第四座模擬泵站并聯(lián)有越站管線和越站閥。

該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置包括多座模擬泵站，該實(shí)驗(yàn)管路包括與所述模擬泵站的出口一一對應(yīng)連接的多條主管路，該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置還用于放置主管路的桁架，該桁架含有沿豎直方向設(shè)置的多個存放層；每條主管路均含有兩根蛇形盤管，該兩根蛇形盤管一一對應(yīng)的設(shè)置于相鄰的兩個該存放層內(nèi)，該兩根蛇形盤管連通，每根所述蛇形盤管的長度為76米，每根所述蛇形盤管均為無縫不銹鋼管。

主管路并聯(lián)有清管旁通管段，清管旁通管段含有依次連接的清管入口管線、清管器發(fā)球筒、第一球閥、清管觀察管、第二球閥、清管器收球筒和清管出口管線；清管觀察管為透明有機(jī)玻璃管，清管入口管線上設(shè)有第九閥門，清管出口管線上設(shè)有第十閥門，清管入口管線通過第一支管線與清管觀察管的入口端連接，第一支管線上設(shè)有第十一閥門，清管出口管線通過第二支管線與清管觀察管的出口端連接，第二支管線上設(shè)有第十二閥門，第一支管線的入口端位于第九閥門和主管路之間，第二支管線的出口端位于第十閥門和主管路之間。

主管路并聯(lián)有起伏總管段，起伏總管段為透明有機(jī)玻璃管，起伏總管段含有依次連接的上坡管段、中間起伏管段和下坡管段，上坡管段含有依次連接的第一水平段和第一向上傾斜段，中間起伏管段呈倒v型，下坡管段含有依次連接的第二水平段和第二向上傾斜段，該第一向上傾斜段和第二向上傾斜段與中間起伏管段的兩端對應(yīng)密封連接。

該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置還含有空氣壓縮機(jī)和儲氣罐，儲氣罐與空氣壓縮機(jī)連接，空氣壓縮機(jī)與該實(shí)驗(yàn)管路連接，空氣壓縮機(jī)能夠向該實(shí)驗(yàn)管路噴吹氣體使該實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)清潔。

所述站控柜內(nèi)包括1臺配備以太網(wǎng)通信功能的plc、1臺具有遠(yuǎn)程控制功能的變頻器和1臺具有rs485通信接口的液晶觸控屏，該變頻器和液晶觸控屏均與該plc連接，該液晶觸控屏上能夠顯示該模擬泵站內(nèi)的工作流程、設(shè)備的工作狀態(tài)、儀表的測量值和設(shè)定值，該液晶觸控屏具有液面切換功能，操作人員能夠通過該液晶觸控屏控制該模擬泵站內(nèi)所述兩臺水泵的啟停、所述氣動調(diào)節(jié)閥的開閉、所述變頻調(diào)速泵的模式切換、所述變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、所述電動調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)、所述氣動調(diào)節(jié)閥的順序動作。

所述監(jiān)測與控制系統(tǒng)還包括2臺計算機(jī)、1臺用于網(wǎng)絡(luò)通信的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、2臺用于視頻監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，該2臺計算機(jī)均安裝有組態(tài)軟件，每個該站控柜內(nèi)的plc、所述2臺計算機(jī)、所述1臺網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和所述2臺網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過網(wǎng)線相連構(gòu)成局域網(wǎng)；所述2臺計算機(jī)中的一臺用于實(shí)現(xiàn)對任意一座所述模擬泵站的遠(yuǎn)程控制，所述2臺計算機(jī)中的另一臺用于實(shí)現(xiàn)對所述模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置的狀態(tài)顯示和遠(yuǎn)程控制；每臺所述計算機(jī)均配有2個顯示屏，一個屏幕顯示該實(shí)驗(yàn)裝置的流程圖，另一個屏幕顯示儀表參數(shù)；每臺所述計算機(jī)均能夠顯示整個模擬系統(tǒng)的流程和設(shè)備狀態(tài)、顯示單個所述模擬泵站的流程和設(shè)備狀態(tài)、顯示單臺水泵的工作狀態(tài)和控制界面、顯示單個所述調(diào)節(jié)閥的設(shè)置界面、顯示各個所述調(diào)節(jié)閥的控制界面、顯示整個該實(shí)驗(yàn)裝置的儀表參數(shù)、設(shè)置站場級別、控制中心級別的操作權(quán)限。

本發(fā)明的有益效果是：該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置可以用于模擬液體管道長距離輸送工藝，通過管道控制系統(tǒng)設(shè)備開關(guān)及閥門切換完成目標(biāo)實(shí)驗(yàn)，可模擬工程上多種管道運(yùn)行工況。本實(shí)驗(yàn)裝置緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，將管道輸送工藝集于一體，具有結(jié)構(gòu)合理、切近工程實(shí)際、設(shè)備先進(jìn)、安全環(huán)保等特點(diǎn)。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1是該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是一座模擬泵站的體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是清管旁通管段的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是起伏總管段的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是一座模擬泵站的站控柜操作面板示意圖。

圖6是所述監(jiān)測與控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

1、第一座模擬泵站；2、第二座模擬泵站；3、第三座模擬泵站；4、第四座模擬泵站；5、儲液罐；6、越站管線；7、主管路；8、空氣壓縮機(jī)；9、儲氣罐；

11、進(jìn)泵站管線；12、出泵站管線；13、第一連接管線；14、第二連接管線；15、第三連接管線；

21、第一閥門；22、第二閥門；23、第三閥門；24、第四閥門；25、第五閥門；26、第六閥門；27、第七閥門；28、第八閥門；

30、清管旁通管段；31、清管入口管線；32、清管器發(fā)球筒；33、第一球閥；34、清管觀察管；35、第二球閥；36、清管器收球筒；37、清管出口管線；38、第九閥門；39、第十閥門；310、第一支管線；311、第十一閥門；312、第二支管線；313、第十二閥門；314、排汽閥；315、排汽閥；316、第十三閥門；317、第十三閥門；318、第十四閥門；

40、起伏總管段；41、上坡管段；42、中間起伏管段；43、下坡管段；

51、控制計算機(jī)；52、站控計算機(jī)；53、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；54、網(wǎng)絡(luò)攝像頭；

13、第一臺泵；14、第二臺泵；

101、第一臺泵；102、第二臺泵；201、第三臺泵；202、第四臺泵；301、第五臺泵；302、第六臺泵；401、第七臺泵；402、第八臺泵。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

一種模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括模擬油品長距離輸送管道的基本水力系統(tǒng)和監(jiān)測與控制系統(tǒng)兩部分，所述模擬油品長距離輸送管道的基本水力系統(tǒng)，含有儲液罐5和至少一座模擬泵站，儲液罐5和所述模擬泵站通過實(shí)驗(yàn)管路串聯(lián)，一座所述模擬泵站含有兩臺水泵，一座所述模擬泵站內(nèi)的兩臺水泵能夠以串聯(lián)的方式運(yùn)行、并聯(lián)的方式運(yùn)行或分別單獨(dú)工作的方式運(yùn)行，所述監(jiān)測與控制系統(tǒng)用于檢測和控制該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行，如圖1和圖2所示。

在本實(shí)施例中，一座模擬泵站內(nèi)的該實(shí)驗(yàn)管路包括進(jìn)泵站管線11和出泵站管線12，所述兩臺水泵分別為第一臺泵101和第二臺泵102，進(jìn)泵站管線11的一端與第一臺泵101的入口連接，出泵站管線12的一端與第二臺泵102的出口連接，第一臺泵101的出口通過第一連接管線13與出泵站管線12連接，第二臺泵102的入口通過第二連接管線14與進(jìn)泵站管線11連接，第一連接管線13和第二連接管線14之間通過第三連接管線15連接，所述兩臺水泵中的一臺為工頻定速泵，所述兩臺水泵中的另一臺為變頻調(diào)速泵。進(jìn)泵站管線11上設(shè)有第一閥門21，第一閥門21位于第一臺泵101的入口和第二連接管線14之間，第一連接管線13上依次設(shè)有第二閥門22和第三閥門23，第二閥門22位于第一臺泵101的出口和第三連接管線15之間，第二連接管線14上依次設(shè)有第四閥門24和第五閥門25，第四閥門24位于第二臺泵102的入口和第三連接管線15之間，第五閥門25位于第三連接管線15和進(jìn)泵站管線11之間，第三連接管線15上設(shè)有第六閥門26，出泵站管線12上依次設(shè)有第七閥門27和第八閥門28，第七閥門27位于第二臺泵102的出口和第一連接管線13之間，第八閥門28位于第一連接管線13和出泵站管線12的另一端之間。

在本實(shí)施例中，該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置包括沿所述實(shí)驗(yàn)管路等間距設(shè)置的四座結(jié)構(gòu)相同的模擬泵站，該四座模擬泵站分別為第一座模擬泵站1、第二座模擬泵站2、第三座模擬泵站3和第四座模擬泵站4，第一座模擬泵站1、第二座模擬泵站2、第三座模擬泵站3、第四座模擬泵站4和儲液罐5通過該實(shí)驗(yàn)管路串聯(lián)呈閉合環(huán)路，第二座模擬泵站2、第三座模擬泵站3和第四座模擬泵站4并聯(lián)有越站管線6，越站管線6上設(shè)有越站閥。所述實(shí)驗(yàn)管路上并聯(lián)有的2段特殊工況演示管段，所述2段特殊工況演示管段分別為清管旁通管段30和起伏總管段40。

具體的，每個泵站配有2臺小型不銹鋼離心式水泵(第一臺泵101和第二臺泵102，一臺為工頻定速泵，一臺為變頻調(diào)速泵)。每座泵站的2臺離心泵可單臺運(yùn)行，也可2臺串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。為了便于調(diào)節(jié)每個泵站的特性，每座泵站的第1臺泵為工頻定速泵，第2臺泵可工頻運(yùn)行，也可通過變頻器進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行。通過這種配置，每座泵站的調(diào)節(jié)范圍非常大，可以適應(yīng)各種實(shí)驗(yàn)工況的要求。每臺水泵設(shè)有一個進(jìn)口閥和一個出口閥為手動球閥。2臺泵的串并聯(lián)流程切換可通過之間的3個氣動球閥實(shí)現(xiàn)。在站的出口還設(shè)有一臺壓力調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)出站的壓力。泵、氣動球閥和電動調(diào)節(jié)閥可通過計算機(jī)控制。

在每臺水泵的進(jìn)出口還分別設(shè)有1臺壓力表用于指示該處的壓力，在站的進(jìn)出口位置各設(shè)有1臺壓力變送器用于測量泵站的進(jìn)出口壓力(第一泵站未設(shè)進(jìn)站壓力變送器)。首站及末站配有電磁流量計，這些儀表的數(shù)據(jù)都可由控制區(qū)內(nèi)的每個站的plc控制器進(jìn)行采集，并通過站控hmi面板或遠(yuǎn)傳中控計算機(jī)集中顯示，本裝置所采用的儀表均為工業(yè)級儀表。

每個模擬泵站設(shè)有一個站控柜，所述站控柜內(nèi)包括1臺配備以太網(wǎng)通信功能的plc、1臺具有遠(yuǎn)程控制功能的變頻器和1臺具有rs485通信接口的液晶觸控屏，該變頻器和液晶觸控屏均與該plc連接，該液晶觸控屏上能夠顯示該模擬泵站內(nèi)的工作流程、設(shè)備的工作狀態(tài)、儀表的測量值和設(shè)定值，該液晶觸控屏具有液面切換功能，操作人員可通過屏幕上界面軟件中提供按鈕及觸控屏上的軟鍵進(jìn)行功能頁面的切換、泵站內(nèi)的水泵的啟停、氣動球閥的開閉、變頻泵的模式切換、變頻泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)、氣動球閥順序動作的操作。所述站控柜負(fù)責(zé)該站兩臺水泵的就地啟?？刂啤⒘鞒糖袚Q閥的開關(guān)、2號泵工頻變頻工作的切換及數(shù)據(jù)采集與傳遞?？刂凭赏ㄟ^計算機(jī)或站控hmi設(shè)備遠(yuǎn)程操作。

在本實(shí)施例中，該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置包括多座模擬泵站，該實(shí)驗(yàn)管路包括與所述模擬泵站的出口一一對應(yīng)連接的多條主管路7，該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置還用于放置主管路7的桁架，該桁架含有沿豎直方向設(shè)置的多個存放層。每條主管路7均含有兩根蛇形盤管，該兩根蛇形盤管一一對應(yīng)的設(shè)置于相鄰的兩個該存放層內(nèi)，該兩根蛇形盤管連通，每根所述蛇形盤管的長度為76米，每根所述蛇形盤管均為無縫不銹鋼管。該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置包括四段主管路7，由于圖紙大小的原因，圖1中僅表示了三段。

具體的，該實(shí)驗(yàn)管路的管徑主要為dn25的無縫不銹鋼管，材質(zhì)為ss304，管路的連接形式為焊接和法蘭。模擬泵站內(nèi)的連接管路主要實(shí)現(xiàn)進(jìn)站增壓、2臺水泵的串并聯(lián)流程切換等功能。在這部分管路上還安裝了該站的各種檢測儀表。主管路7指的是模擬長輸管線的管路，是環(huán)道裝置中最大的設(shè)備，本裝置的主管路采用dn25無縫不銹鋼管，管長610.2米，管徑為1英寸，主管路共8層，最底層架設(shè)在桁架上，每層蛇形盤繞了2圈管路，單層76米，從第一個泵站的出口開始依次從下向上盤繞，泵站之間的管路為2層，從第8層返回水罐。輔助管路是指與主管路相連的一些管路，主要用于連接水罐、氣罐、以及放空和排氣等功能。

在本實(shí)施例中，第二座模擬泵站2和第三座模擬泵站3之間的主管路7并聯(lián)有清管旁通管段30，清管旁通管段30含有依次連接的清管入口管線31、清管器發(fā)球筒32、第一球閥33、清管觀察管34、第二球閥35、清管器收球筒36和清管出口管線37。清管器發(fā)球筒32和清管器收球筒36均為現(xiàn)有裝置，清管器發(fā)球筒32能夠向清管觀察管34投入清理鋼球，清管器收球筒36能夠回收清管觀察管34內(nèi)的清理鋼球。清管觀察管34為透明有機(jī)玻璃管，清管入口管線31上設(shè)有第九閥門38，清管出口管線37上設(shè)有第十閥門39，清管入口管線31通過第一支管線310與清管觀察管34的入口端連接，第一支管線310上設(shè)有第十一閥門311，清管出口管線37通過第二支管線312與清管觀察管34的出口端連接，第二支管線312上設(shè)有第十二閥門313，第一支管線310的入口端位于第九閥門38和主管路7之間，第二支管線312的出口端位于第十閥門39和主管路7之間，如圖3所示。

具體的，為了更好的觀察清管器的運(yùn)動，清管旁通管段30的管徑為dn50，清管觀察管34為12m長的有機(jī)玻璃透明管段，兩端為不銹鋼管，長1.8m，與透明管段法蘭連接。在管段的兩端分別設(shè)有清管器發(fā)球筒和清管器收球筒，其上設(shè)有排氣閥和泄放閥。收、發(fā)球筒的一端為1臺dn50的不銹鋼球閥，另一端為快開盲板，可通過專用扳手打開和關(guān)閉。該管段用于演示長距離輸油管道的輸油站內(nèi)的收發(fā)清管器的基本操作，并可觀察到清管器在管道內(nèi)的運(yùn)動過程。

環(huán)道正常運(yùn)行時，可設(shè)置進(jìn)行收發(fā)清管器的操作，首先將清管器放入發(fā)球筒中，清管器直徑可選擇0.9倍～1.2倍的管內(nèi)徑，關(guān)閉快開盲板，檢查收球筒設(shè)備是否良好，切換正常運(yùn)行管線至旁通管段，運(yùn)行正常后，首先打開收球筒與管道的連接閥，如有空氣打開排氣閥排空，檢查密封良好無泄漏及設(shè)備問題后，切換閥門正式進(jìn)行發(fā)送清管器操作，打開發(fā)球筒與主管道連接閥，清管器隨流體進(jìn)入清管旁通段，中間12m為透明管段可觀察清管器運(yùn)行過程及推動預(yù)先設(shè)置好的固體顆粒運(yùn)行的狀況，清管器進(jìn)入收球筒后，切換至旁通收球筒流程，對收球筒進(jìn)行壓力泄放，常壓后再打開快開盲板將清管器取出，對收球筒進(jìn)行清理，檢查清管器磨損情況，做好記錄。如不需要再次進(jìn)行清管實(shí)驗(yàn)，將流程切換至原主管道流程，打開泄放閥將清管旁通管段內(nèi)流體泄放，設(shè)備狀態(tài)設(shè)備號，以備下次使用。

在本實(shí)施例中，主管路7并聯(lián)有起伏總管段40，起伏總管段40為透明有機(jī)玻璃管，用于演示長距離管道起伏管路停輸不滿流現(xiàn)象及高點(diǎn)壓力控制。起伏總管段40含有依次連接的上坡管段41、中間起伏管段42和下坡管段43，上坡管段41含有依次連接的第一水平段和第一向上傾斜段，中間起伏管段42呈倒v型，下坡管段43含有依次連接的第二水平段和第二向上傾斜段，該第一向上傾斜段和第二向上傾斜段與中間起伏管段42的兩端對應(yīng)密封連接，如圖4所示。

具體的，起伏總管段40設(shè)于第二座模擬泵站2和第三座模擬泵站3之間，在進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)時可關(guān)閉。如圖3所示，起伏總管段40的管徑為dn25，整個管段長6.2米，其中上坡段和下坡段各有2.1米長的不銹鋼管段，中間起伏段為透明有機(jī)玻璃管，與不銹鋼管段法蘭連接，傾斜段和水平段夾角約135°，通過第二座模擬泵站2的出口調(diào)壓閥控制壓力，可實(shí)現(xiàn)停輸時管道內(nèi)由于壓力過低所造成的不滿流工況，同時，在管段兩端各設(shè)一個截斷閥，可用于實(shí)現(xiàn)模擬管道高點(diǎn)壓力控制。

管道正常運(yùn)行時將第二座模擬泵站2和第三座模擬泵站3之間的管道切換至起伏管段，通過第二座模擬泵站2出口調(diào)壓閥調(diào)節(jié)壓力，停輸后管道內(nèi)流體運(yùn)動情況及管道壓力變化，或停輸?shù)耐瑫r關(guān)閉起伏段兩端的閥門，與不關(guān)閉閥門相比，研究理解管道高點(diǎn)壓力控制過程及必要性。

在本實(shí)施例中，該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置還含有空氣壓縮機(jī)8、儲氣罐9、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制單元，儲氣罐9與空氣壓縮機(jī)8連接，空氣壓縮機(jī)8與該實(shí)驗(yàn)管路連接，空氣壓縮機(jī)8能夠向該實(shí)驗(yàn)管路噴吹氣體使該實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)清潔，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠采集該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該控制單元能夠控制該模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與該控制單元(計算機(jī))連接。

具體點(diǎn)，本裝置中儲液罐5外凈容積約0.6m³的不銹鋼水罐，該罐為敞口常壓容器?；厮谠诠奚喜總?cè)面，出水口在罐底部。罐內(nèi)水位可通過水罐側(cè)面的玻璃管液位計顯示。水罐底部為出水管線和放空閥。當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成后，可由罐底放空閥控制排水，將罐內(nèi)存水排出。該罐即作為首站的注入罐，又作為末站接收罐。水罐與第一座模擬泵站1之間設(shè)有“y”型不銹鋼過濾器，連接方式為螺紋連接?？諝鈮嚎s機(jī)8為啟動流程閥提供驅(qū)動氣源、管線的掃線等，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將管道內(nèi)的積水吹掃干凈，空氣壓縮機(jī)與儲氣罐相連。

本裝置設(shè)置有一套簡化的三級控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)省略了實(shí)際管道中的部分輔助系統(tǒng)，但保留了長輸管道scada系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工藝控制系統(tǒng)的主要功能。就地控制級為基于plc控制器和站控柜上按鈕的就地硬開關(guān)控制(如圖5所示)，站控系統(tǒng)基于hmi嵌入式控制系統(tǒng)，控制中心級是通過以太網(wǎng)通訊的遠(yuǎn)程中控計算機(jī)。通過站場plc可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場信號的采集，記錄和顯示所有的模擬量、并對狀態(tài)量進(jìn)行控制。通過這套監(jiān)控系統(tǒng)，所有模擬泵站中的水泵的啟停操作均可在控制區(qū)由計算機(jī)完成，也可在現(xiàn)場由手動或站控hmi完成。每個泵站的出站調(diào)節(jié)閥配有電動執(zhí)行器，也可由計算機(jī)或站控hmi進(jìn)行閥位的遠(yuǎn)程控制和顯示，同時也具有現(xiàn)場手動操作功能。每個泵站的兩臺水泵機(jī)組可以并聯(lián)工作，也可以串聯(lián)工作，更可以單泵運(yùn)行，4種操作方式通過3個氣動閥的開關(guān)來切換工作流程，氣動閥切換流程可由中控計算機(jī)、站控hmi面板自動/手動操作，同時就地站控柜也可通過按鍵現(xiàn)場手動開關(guān)閥們。這些功能與目前現(xiàn)場的操作模式是基本一致的，培訓(xùn)人員通過這些操作可初步了解現(xiàn)場管道的多級控制模式。

具體的，所述監(jiān)測與控制系統(tǒng)還包括2臺計算機(jī)、1臺用于網(wǎng)絡(luò)通信的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)53、2臺用于視頻監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)攝像頭54，該2臺計算機(jī)均安裝有組態(tài)軟件，并安裝有與模擬系統(tǒng)配套的組態(tài)程序，每個該站控柜內(nèi)的plc、所述2臺計算機(jī)、所述1臺網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和所述2臺網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過網(wǎng)線相連構(gòu)成局域網(wǎng)；如圖6所示，所述2臺計算機(jī)中的一臺用于實(shí)現(xiàn)對任意一座所述模擬泵站的遠(yuǎn)程控制，所述2臺計算機(jī)中的另一臺用于實(shí)現(xiàn)對所述模擬液體長輸管道密閉輸送的實(shí)驗(yàn)裝置的狀態(tài)顯示和遠(yuǎn)程控制。以上設(shè)備組成了管道模擬裝置的簡易scada系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對模擬裝置的現(xiàn)場級、站場級、控制中心級的三級控制模式。

每臺所述計算機(jī)均配有2個顯示屏，一個屏幕顯示該實(shí)驗(yàn)裝置的流程圖，另一個屏幕顯示儀表參數(shù)；組態(tài)程序可以圖形方式顯示整個模擬系統(tǒng)的流程和設(shè)備狀態(tài)，所以每臺所述計算機(jī)均能夠顯示整個模擬系統(tǒng)的流程和設(shè)備狀態(tài)、顯示單個所述模擬泵站的流程和設(shè)備狀態(tài)、顯示單臺水泵的工作狀態(tài)和控制界面、顯示單個所述調(diào)節(jié)閥的設(shè)置界面、顯示各個所述調(diào)節(jié)閥的控制界面、顯示整個該實(shí)驗(yàn)裝置的儀表參數(shù)、設(shè)置站場級別、控制中心級別的操作權(quán)限。

本裝置的主要工藝流程是仿照目前長距離輸油管道的主要運(yùn)行流程設(shè)置的。在整條管線的沿線上共設(shè)有4個模擬泵站，形成一個密閉的水力系統(tǒng)，與目前長輸管線所使用的密閉輸油方式的基本流程是一致的。本裝置的流動介質(zhì)是水，儲存在水罐中。這里的水罐既是首站的儲罐，同時也作為管線末站的儲罐。水從水罐流入1號泵站(第一座模擬泵站1)，經(jīng)增壓后進(jìn)入管道。1號泵站為模擬管道的首站，除1號泵站外，其余泵站還具有越站流程。在每個泵站內(nèi)配有2臺小型離心泵，可實(shí)現(xiàn)串、并聯(lián)運(yùn)行，其中1臺可控制轉(zhuǎn)速，用以模擬現(xiàn)場管線的調(diào)速泵。在2號泵站和3號泵站之間的管段上還設(shè)置了一段演示段，包括清管器收發(fā)管段以及起伏管段。管道中輸送的水依次經(jīng)過各個泵站和管道后最終流回水罐。

該控制單元的控制中心系統(tǒng)以組態(tài)軟件為開發(fā)平臺進(jìn)行系統(tǒng)操作界面和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)，并與plc進(jìn)行通訊?；谟嬎銠C(jī)的控制界面對全線4個泵站進(jìn)行集中控制。通過總流程界面，可以進(jìn)入各站場工藝系統(tǒng)中了解泵站工作狀況的相關(guān)參數(shù)，對各站的泵和閥進(jìn)行操作，以及流程的自動切換和泵站出口調(diào)節(jié)閥的pid控制。

本實(shí)驗(yàn)裝置根據(jù)如上所述的工藝流程，配合油氣儲運(yùn)專業(yè)教學(xué)，可開展如下實(shí)驗(yàn)：

1、“從泵到泵”密閉輸送實(shí)驗(yàn)

2、管道動態(tài)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)

3、管道異常工況實(shí)驗(yàn)

4、管道堵塞工況實(shí)驗(yàn)

5、管道泄漏工況實(shí)驗(yàn)

6、管道收發(fā)清管器演示實(shí)驗(yàn)

7、管道不滿流工況演示實(shí)驗(yàn)

下面進(jìn)行具體介紹：為了方便介紹，第一座模擬泵站1、第二座模擬泵站2、第三座模擬泵站3和第四座模擬泵站4分別稱為1號泵站、2號泵站、3號泵站和4號泵站。

1、管線啟輸

長輸管道教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)道以水為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，真實(shí)環(huán)道為控制對象。在實(shí)驗(yàn)開始之前要做好一系列的準(zhǔn)備工作。

首先進(jìn)入各站的閥室，手動或自動將流程切換到串聯(lián)流程，各站調(diào)節(jié)閥調(diào)到100％開度。依次進(jìn)入各站閥室，從首站到末站逐個啟動1號泵。

首站(1號泵站)的第一臺泵101啟動后，管道中的水開始流動，各站進(jìn)出口壓力都有所上升。其中1號站出站壓力最高，4號站最低，2-4號站由于站內(nèi)摩阻，出口壓力均小于入口壓力。

依次啟動泵第三臺泵201、第五臺泵301和第七臺泵401，觀察壓力曲線的最大最小值，保證各站進(jìn)站壓力不低于最小進(jìn)站壓力，出站壓力不大于最大允許操作壓力。

隨著各站的泵開啟，流量有所增加。穩(wěn)定后，各泵站流量基本保持一致，壓力維持恒定，管道自動達(dá)到平衡狀態(tài)，完成單泵運(yùn)行的密閉輸送實(shí)驗(yàn)，如圖6所示。

2、管線停輸

停輸也是密閉輸送的正常工況之一。保持各截止閥和調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)，按以下次序停止各站的泵機(jī)組：第七臺泵401->第五臺泵301->第三臺泵201->第一臺泵101->第八臺泵402->第六臺泵302->第四臺泵202->第二臺泵p102。

3、壓力越站

管線正常運(yùn)行時，由于某些原因，需要減少中間站，這些被臨時停掉的站需要壓力越站。壓力越站時要注意配合上下游站場的調(diào)節(jié)閥開度，保證各站壓力越站后下游壓力不會過低，以免造成下游泵站汽蝕。

以3號站壓力越站為例，初始狀態(tài)時各泵站都只開一臺定速泵，流量和壓力都保持平衡狀態(tài)。緩慢關(guān)小3號站出口調(diào)壓閥，3號站上游壓力上升，下游壓力下降。為了保證4號站入口壓力不過低，4號站出口調(diào)節(jié)閥關(guān)小開度，節(jié)流憋壓，使4號站入口壓力足夠高。

先將3號站出口調(diào)壓閥切換到自動模式，對出口壓力實(shí)施pid控制。然后，3號站停泵，下游壓力小幅下降。由于先前4號站的節(jié)流憋壓，4號站出口壓力在可控的安全水平。沒有切到越站之前，3號站內(nèi)存在一定摩阻，由水受泵制動造成。

最后，手動開啟越站球閥，3號站進(jìn)出口壓差消失，管道達(dá)到平衡狀態(tài)。整個越站過程，流量逐步下降，從初始的3.28m³/h降到2.77m³/h。

4、清管操作

環(huán)道正常運(yùn)行時，可設(shè)置進(jìn)行收發(fā)清管器的操作，首先將清管器放入發(fā)球筒中，關(guān)閉快開盲板，檢查收球筒設(shè)備是否良好，即打開第十一閥門311和第十二閥門313，關(guān)閉原主管段上的第十四閥門318，切換正常運(yùn)行管線至旁通管段，運(yùn)行正常后，首先打開收球筒與管道的第一球閥33和第十閥門39，如有空氣則打開排汽閥314進(jìn)行排氣，檢查密封良好無泄漏及設(shè)備問題后，關(guān)閉第十二閥門313，隨后正式進(jìn)行發(fā)送清管器操作，打開發(fā)球筒與主管道連接的第九閥門38和第二球閥35，打開排氣閥315進(jìn)行排氣，清管器隨流體進(jìn)入清管旁通段，中間12m為透明管段，可觀察清管器運(yùn)行過程及推動預(yù)先設(shè)置好的固體顆粒運(yùn)行的狀況，清管器進(jìn)入收球筒后，打開第十一閥門311和第十二閥門313，關(guān)閉第二球閥35、第十閥門39、第九閥門38和第一球閥33，將清管器從收球筒中取出操作前，應(yīng)先打開第十三閥門316進(jìn)行壓力泄放，常壓后再打開快開盲板將清管器取出，對收球筒進(jìn)行清理，檢查清管器磨損情況，做好記錄。如不需要再次進(jìn)行清管實(shí)驗(yàn)，將流程切換至原主管道流程即則打開主管道的第十四閥門318，關(guān)閉第十一閥門311和第十二閥門313，打開泄放閥將清管旁通管段內(nèi)流體泄放，設(shè)備狀態(tài)設(shè)備號，以備下次使用。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。