本发明涉及一种fpso(floating production storage and offloading，浮式生产储卸油装置)天然气管道泄漏实验装置及方法，属于石油、化工安全工程。
背景技术：
1、深海勘探难度大，同时海上气田压力高、气量大、开发技术要求高。fpso作为海上石油工业的新兴技术装备，正日益受到世界的关注。
2、大流量天然气处理装置主要包括天然气压缩、天然气除汞、天然气脱水、天然气脱盐和天然气脱液态烃等，不同的处理工艺使用的设备及管线布置情况存在差异，各类管线设备繁多、分布复杂，设备与管线之间存在相互遮挡，不同工况、不同环节的天然气泄漏的表征与机理迥异且复杂，一旦发生油气泄漏事件，极易引起火灾、爆炸等连锁反应，产生人员、财产及环境方面的较大威胁。
3、鉴于国内fpso的大规模工程应用现状，fpso管道泄漏风险分析方面研究缓慢，不利于海洋石油工业的长期发展，为了确保fpso的运行安全和可靠性，需要对其管道泄漏情况进行评估和研究。然而，现有的实验装置无法完整、准确地模拟真实的泄漏场景，且缺乏自动控制和精确测量的能力。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的是提供了一种fpso天然气管道泄漏实验装置及方法，其能够模拟多种不同泄漏工况条件下，fpso大流量天然气处理装置管道泄漏情况，通过模拟不同泄漏场景，更准确地评估和改进泄漏应对措施。
2、为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种fpso天然气管道泄漏实验装置，包括：动力循环模块、控制模块、数据采集模块以及泄漏模块；所述动力循环模块与所述泄漏模块连接，用于向实验装置的循环管道中通入天然气，并使所述天然气在所述循环管道中循环；所述泄漏模块，包括若干不同形状的管道，用于根据实验需要更换和调整管道组合；所述控制模块与所述泄漏模块连接，用于调节泄漏模块中的工作压力和天然气流量；所述数据采集模块，用于对所述泄漏模块中环境参数、气体流量和可燃性气体进行采集，并对采集到的数据进行分析，以获得管道泄漏信息。
3、进一步，所述泄漏模块至少包括三条不同形状的可拆卸管路段，其中一条为可拆卸的直管段，一条为可拆卸的偏心变径段，一条为可拆卸的u型管段，三条可拆卸管路段并联。
4、进一步，所述控制模块包括减压阀、手动球阀、电动调节阀和电动阀门，所述减压阀用于将天然气的压力调节至实验所需的工作压力，所述手动球阀、电动调节阀和电动阀门用于控制管路中天然气的流量。
5、进一步，所述电动调节阀包括第一电动调节阀和第二电动调节阀，所述第一电动调节阀设置在所述动力循环模块与泄漏模块之间的管道上，通过调节所述第一电动调节阀的开度模拟泄漏孔孔径或改变泄漏孔半径和形状营造不同的泄漏率的事故工况，获取在管道同压同流状态下不同泄漏率引起管道系统中流量和环境参数的变化情况。
6、进一步，所述手动球阀包括第一手动球阀和第二手动球阀，所述第一手动球阀设置在所述可拆卸的直管段上；所述循环管道包括两条排空支路，其中一条排空支路上设置所述第二电动调节阀，另一条支路上设置所述第二手动球阀。
7、进一步，所述动力循环模块包括天然气储气瓶和循环风机，所述天然气通过所述减压阀与所述循环管道连接，用于提供实验所需的天然气；所述循环风机设置在所述循环管道上，用于产生气流，将天然气输送至所述泄漏模块。
8、进一步，所述数据采集模块包括压力变送器、温度变送器、气体流量计、微小流量控制器、点型红外可燃气体探测器和数据处理单元；所述压力变送器、温度变送器、气体流量计分别用于测量泄漏前后管道内部气流的压力、温度和流量变化；所述微小流量控制器用于精准测量泄漏口处的泄漏量；所述点型红外可燃气体探测器，用于通过测试不同安装位置阵列，选择最佳探测器的探头布置方法；所述数据处理单元，用于采集压力变送器、温度变送器、气体流量计、微小流量控制器、点型红外可燃气体探测器数据，并生成各检测数据的曲线和报告。
9、进一步，所述压力变送器、温度变送器和气体流量计均为两组，其中一组设置在所述泄漏模块的输入端；另一组设置在所述泄漏模块的输出端，所述微小流量控制器设置在设有所述第二电动调节阀的排空支路上，所述压力变送器、温度变送器、气体流量计、微小流量控制器、点型红外可燃气体探测器、第一电动调节阀和第二电动调节阀均与数据处理单元通讯连接。
10、本发明公开了一种fpso天然气管道泄漏实验方法，采用上述任一项所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，包括以下步骤：获取泄漏模块中实验管道在不同稳定管输流量下，正常工况下流量、压力和温度；通过调节第一电动调节阀的开度，模拟不同泄漏孔半径下的事故工况；采集压力变送器中信号至数据处理单元，数据处理单元对所述压力变送器中信号进行分析，若存在负压波信号则认为天然气管道泄漏；再次调整第一电动调节阀的开度，使天然气管道的泄漏率发生变化，获取在管道同压同流状态下，不同泄漏率引起管道中流量和压力的变化；置换不同的实验管道，重复上述步骤，直至穷尽所有实验管道，模拟在不同泄漏场景下相同长度的实验管段下在不同的管输流量和泄漏流量下，在发生泄漏前后管道中流量和压力的变化。
11、进一步，实验开始前，需要进行气密性实验，对连接完毕的循环管路进行气密性测定，寻找其中的漏点并进行修补，直到管路密性良好。
12、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
13、1、本发明中方案提供了能够模拟不同泄漏场景的实验装置，具有较高的实验可靠性和准确性，能够更真实地评估和改进fpso管道泄漏应对措施。
14、2、本发明中装置具有自动控制功能，通过调节阀实现对实验过程的精确控制和自动化操作，提高实验的稳定性和可重复性。
15、3、本发明中数据采集模块能够准确测量泄漏前后管道内部气流的温度、压力、流量变化，并精确测量泄漏口处的泄漏量，提供全面的实验数据支持，实现对泄漏过程的全面监测和分析。
16、4、本发明中可拆卸的泄漏模块设计方便实验的搭建和改变，能够适应不同的泄漏场景需求，增加实验的灵活性和可扩展性。
1.一种fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，包括：动力循环模块、控制模块、数据采集模块以及泄漏模块；
2.如权利要求1所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，所述泄漏模块至少包括三条不同形状的可拆卸管路段，其中一条为可拆卸的直管段，一条为可拆卸的偏心变径段，一条为可拆卸的u型管段，三条可拆卸管路段并联。
3.如权利要求2所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，所述控制模块包括减压阀、手动球阀、电动调节阀和电动阀门，所述减压阀用于将天然气的压力调节至实验所需的工作压力，所述手动球阀、电动调节阀和电动阀门用于控制管路中天然气的流量。
4.如权利要求3所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，所述电动调节阀包括第一电动调节阀和第二电动调节阀，所述第一电动调节阀设置在所述动力循环模块与泄漏模块之间的管道上，通过调节所述第一电动调节阀的开度模拟泄漏孔孔径或改变泄漏孔半径和形状营造不同的泄漏率的事故工况，获取在管道同压同流状态下不同泄漏率引起管道系统中流量和环境参数的变化情况。
5.如权利要求4所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，所述手动球阀包括第一手动球阀和第二手动球阀，所述第一手动球阀设置在所述可拆卸的直管段上；所述循环管道包括两条排空支路，其中一条排空支路上设置所述第二电动调节阀，另一条支路上设置所述第二手动球阀。
6.如权利要求3所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，所述动力循环模块包括天然气储气瓶和循环风机，所述天然气通过所述减压阀与所述循环管道连接，用于提供实验所需的天然气；所述循环风机设置在所述循环管道上，用于产生气流，将天然气输送至所述泄漏模块。
7.如权利要求5所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，所述数据采集模块包括压力变送器、温度变送器、气体流量计、微小流量控制器、点型红外可燃气体探测器和数据处理单元；所述压力变送器、温度变送器、气体流量计分别用于测量泄漏前后管道内部气流的压力、温度和流量变化；所述微小流量控制器用于精准测量泄漏口处的泄漏量；所述点型红外可燃气体探测器，用于通过测试不同安装位置阵列，选择最佳探测器的探头布置方法；所述数据处理单元，用于采集压力变送器、温度变送器、气体流量计、微小流量控制器、点型红外可燃气体探测器数据，并生成各检测数据的曲线和报告。
8.如权利要求7所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，其特征在于，所述压力变送器、温度变送器和气体流量计均为两组，其中一组设置在所述泄漏模块的输入端；另一组设置在所述泄漏模块的输出端，所述微小流量控制器设置在设有所述第二电动调节阀的排空支路上，所述压力变送器、温度变送器、气体流量计、微小流量控制器、点型红外可燃气体探测器、第一电动调节阀和第二电动调节阀均与数据处理单元通讯连接。
9.一种fpso天然气管道泄漏实验方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的fpso天然气管道泄漏实验装置，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的fpso天然气管道泄漏实验方法，其特征在于，实验开始前，需要进行气密性实验，对连接完毕的循环管路进行气密性测定，寻找其中的漏点并进行修补，直到管路密性良好。
