基于磁流变液的农用变量喷头设计及试验

【目的】为实现农作物保护区的变量喷洒,设计一种基于磁流变液的农用变量喷头。【方法】根据磁流变效应理论设计变量喷头的机械结构,并利用软件仿真对结构进行参数优化。然后设置不同线圈电压和磁流变液注入量进行流量测试,分析线圈电压、磁流变液注入量对喷头流量的影响。【结果】隔膜泵泵压恒定在0.3 MPa,当磁流变液注入量从0增加到2.5 mL,喷头流量随之减小。在24 V线圈电压下流量减小最少,为14.29%;在0 V电压下流量减小最多,为28.57%。当磁流变液注入量恒定在1.5 mL,线圈电压由0升高到28 V,喷头流量增加了25.00%。【结论】基于磁流变液的变量喷头可以通过控制外部磁场实现变流量控制,可用于精准农业喷施。     

基于流固耦合的轴流式止回阀开启过程仿真

轴流式止回阀是长输管道的泵或压缩机出口防止介质倒流的关键设备。从分析轴流式止回阀开启原理着手,建立数学模型,结合实际工况参数,采用流固耦合方法和动网格技术,优化设计并仿真计算了轴流式止回阀动态开启过程。通过分析压降流量曲线和位移流量曲线,得出决定轴流式止回阀开启的关键因素是流量条件,同时指出了轴流式止回阀的稳定工作区域。研究结果通过了工业性试验和现场验证,为设计制造既能稳定工作又能控制压降的轴流式止回阀提供了新的途径。     

煤层气采气管道压降特性试验

煤层气的排采特性决定了进入采气管道的煤层气同时含有水和粉尘等颗粒杂质,气体在流动过程中的压降损失势必受到水和固体颗粒的影响。为此,利用试验环道模拟煤层气集输管道多相介质的流动特点,试验研究了气液两相和气固两相流动的压降特性,得出如下结论：煤层气采气管道气体流速应控制在4～8m/s范围内,并应适当采取清管等措施,减少固相沉积物;采气管道水力计算可以忽略固体颗粒的影响而采用气液两相压降计算方法。（图6,参7）     

直接注入式喷药机延时性测试系统的研究

针对直接注入式喷药机结构复杂延时时间确定困难的问题,开发一套直注式施药延时时间测试系统。该系统利用链传动方式和霍尔开关特性对喷洒的农药和水的混合液进行连续瞬间采样,由于混合液浓度间接地反映注入农药的流量,所以通过比较分析混合液浓度和注药流量变化的时间可得出延时时间。本研究利用该测试系统对已研制的直接注入式喷洒机进行实验分析,结果表明:直接注入式喷洒机各喷头均存在着明显的响应延时,延时时间为11.3～12.1s,并且农药的注入流量发生改变对延时时间影响不显著。实际应用时直接注入式喷雾机只要设定适当时间提前量,可以提高其喷洒的精确度。     

植保机在线混药系统的设计及混药性能试验

为提高植保机喷雾作业中的农药利用率,设计了一种在线混药系统。混药系统主要包括取水单元、取药单元、混合器和控制单元。系统工作时,控制单元控制取水单元和取药单元抽取水溶液和农药,注入混合器混合,混合液经隔膜泵加压后经过喷头喷施。基于计算流体力学理论,建立内置7块扰流板且注药口和注水口沿边壁垂直分布并正对第1块扰流板的圆柱形静态混合器模型,运用Fluent软件对模型进行数值分析,结果常压(0.1MPa)时,混合器出口处药水混合均匀性变异系数为2.2%,药水混合效果最佳,但注药口有药剂回流现象,故提出药剂加压的模拟方案。药剂加压1MPa时,注药口无药剂回流现象,药水混合均匀性变异系数为2.0%,药水混合效果优于常压。用胭脂红溶液替代农药进行试验,加压状态下,混药系统喷头处混药稳定性最大相对误差为4.301%,药水混合变异系数最大,为3.989%,混药性能优于常压,与仿真结果基本吻合;对在线混药系统进行隔膜泵变工况试验,结果水流量在35～140 L/min时,药水配比为(1∶300)～(1∶3 000)时,在线混药系统混合均匀性系数最大,为4.670%。     

小型无人机机载农药变量喷洒系统设计

基于脉宽调制（Pulse Width Modulation,PWM）技术设计小型无人机机载农药变量喷洒系统,主要由药 箱、喷头、液泵及喷洒控制器组成,通过调整PWM 喷洒控制信号的占空比,改变液泵的工作时长,从而实现变量喷 洒。基于常量喷洒流量指标和机载喷洒系统的覆盖范围,确定PWM 频率为1 Hz,并建立了该频率下占空比与喷洒流 量之间的3 次多项式关系模型,模型决定系数达到0.9944。以关系模型为指导,分别测试了0.3、0.4、0.5 L/min 流量控 制指标下的变量喷洒试验效果,喷洒值和目标值之间误差分别为8.66%、4.50%和1.60%,达到变量喷洒控制的目的。     

井间示踪剂在油藏连通性分析中的应用——以马厂油田为例

为了提高对马厂油田油藏连通性的认识,完善注采关系,选取M11-24典型注采井组进行油藏连通性的研究。在"油藏描述,动态验证"的思想指导下,利用测井等地质资料描述油藏的砂体连通性,在精细油藏描述研究成果基础上,分析产液量和吸水量等动态资料和示踪剂资料来动态拟合和验证井组内沙河街组三段下亚段1小层(下文简称EsL(1)3)各砂体的连通性。结果显示研究区EsL(1)3小层砂体可以分为3类:发育稳定的薄层砂体、复合厚砂体和与厚层砂体相邻的薄层砂体。不同类型的砂体对注入水的影响是不同的:发育稳定的薄层砂体内流体受沉积微相控制影响较大,不同微相砂体渗流差异大,但总体前缘水线推进速度较快;厚层复合砂体的夹层会对注入水起到缓冲作用,前缘水线推进速度较慢;而与厚砂体相邻的薄层砂体会受到厚砂体的层间干扰影响,前缘水线推进速度最慢。     

用流量传感器实现控制粘度加热输送工艺

由于来油组分的不断改变,原油的日输量与温度、粘度之间不可能建立准确的数学模 型,使得加热泵站不论用控制温度加热输送工艺,还是用控制粘度加热输送工艺,都不可能根据生 产任务准确地确定加热原油的温度,或加热后出站原油的粘度,这就给调度工作带来不便。由于出 站油粘度稳定和流量稳定是等效的,由此提出用流量传感器代替粘度传感器组成自动控制系统来 控制加热炉温度,以实现控制粘度加热输送工艺。根据原油的日输量能够准确地计算出原油的流 量,能极大地方便生产调度工作。分析了使用流量传感器的主要优点:可省去采样管道的设计和施 工;不必购置专用的流量传感器;如果输送途中环境温度下降,使管道中原油粘度增大、流量减小 时,泵站的流量传感器会反应出流量减小,并通过自动控制系统提高加热炉温度,使输油更加安全。 可靠。     

基于流量资料的管柱工具异常识别研究

注入剖面五参数测井是当前大庆油田应用最广泛的生产测井项目之一，一次测井完成伽马、流量、磁性定位、温度、压力5个参数测试，在应用资料时主要关注同位素结果反映的小层吸水状况，经常忽视流量信息。流量可以确定水嘴吸入量、分析管柱工具工作状态，尤其在判断管柱工具异常方面有其独到之处。通过介绍流量资料解释方法，结合流量曲线的变化阐述了如何识别管柱工具异常。     

油田注汽锅炉结垢条件下安全与经济性评价

为降低结垢后注汽锅炉的能耗且有效指导锅炉运行,建立了盐垢沉积模型与锅炉热力学计算相结合的仿真平台,并用实际数据验证其正确性,从而实现在线预测变工况下注汽锅炉存在盐垢时的系统压降、气耗、炉管壁温、蒸汽干度、热效率。以炉管蠕变的极限温度作为锅炉安全运行的预警值从而提高其运行管理。结果表明,当单因素改变锅炉运行工况时,即注汽干度增大或给水压力减小或给水量减小时,垢层厚度的最大允许值都会逐渐增大;同工况下(给水量20t/h,给水压力10.5~14.5MPa)随着垢层厚度的增加(0~2mm)锅炉年气耗增量和燃料费都会大幅度增加,从经济性考虑应尽量避免低压运行;炉管壁温变化量可作为判断注汽锅炉结垢的第一选择,系统压降变化量可作为辅助判据。     

气液两相流持液率及压降特性的试验研究

研究了不同流型下压力降与持液率的特点,以及压降脉动信号的方差与持液率、气、液相流量之间的关系.试验结果表明,分层流动的持液率值最高,平均压降最低;环状流动持液率值最低,平均压降值最高;段塞流动位于两者之间.分层流压降脉动信号的方差很小,随气、液量和持液率的变化小;段塞流压降脉动信号的方差最大,随气相流量和持液率的变化而变化较大,在相同气量下,方差随持液率的增大而增大,在相同持液率下,方差也随气量的增大而增大;环状流的方差在分层流和段塞流之间,气相流量的变化对压降脉动信号的方差的影响小,但液相流量的变化对其影响较大,随着液相流量和持液率的增大,压降脉动信号的方差会增大.     

剪切对聚丙烯酰胺酚醛树脂可动凝胶性能的影响

可动凝胶调驱是华北砂岩油藏的主要调驱措施之一,聚丙烯酰胺酚醛树脂交联可动凝胶是油田常用的可动凝胶体系。随油田分注井的增多,部分井需要利用井内分注管柱进行分层调驱,需要验证配水器和堵塞器剪切对凝胶的影响。根据调驱现场配制和注入过程,进行了搅拌不同时间、经过注入泵的柱塞、井口闸门等剪切对可动凝胶影响,以指导现场施工。试验结果表明,配液池搅拌时间和注入泵剪切对凝胶的交联性能影响较小,可动凝胶经搅拌和泵剪切凝胶黏度保持率在98%以上;井口闸门和分注管柱堵塞器的开启程度剪切对凝胶性能影响较大,当井口闸门开启度小或分注管柱中堵塞器开启程度较小、并产生较大的节流压差时,剪切对凝胶黏度影响较大,节流压差越大,剪切越严重,节流压差达12MPa,凝胶黏度保持率仅31%。因此,在注可动凝胶时井口闸门应开启到最大,利用分注管柱实施分层调驱时应捞出调驱目的层的堵塞器。     

青海油田桥式偏心注水井调试及验封问题研究

阐述了桥式偏心配水器和双密封圈验封仪的工作原理,分析了桥式偏心注水井调试及验封中出现的问题仪器遇阻遇卡、流量测试曲线反应异常和验封曲线判断不准确等,并提出相应解决办法。现场试用表明,解决方案既节约了测试成本,又提高了测试成功率,可以为油田注水施工提供参考。     

原油变频超流量节能外输技术及其应用

通过理论研究和试验应用,提出了泵输系统低频率超流量外输节能技术的新理论。研究表明:对有较大富裕扬程的变频泵输系统,在低频(低于工频)条件下,由于电机可以节余较大富裕功率,故即使泵的流量大幅超过额定流量值外输,电机的电流和功率也不会超过额定值,并能使电机和泵更平稳、高效运行。在变频调节过程中,将泵流量、电机电流、电机功率、电机运行温度、是否更节能等因素作为综合参照依据,且将单位输油的耗能量作为判断泵输系统是否节能的唯一评价指标。该技术在雅克拉集气处理站实际应用后,在35Hz低频条件下,单泵的实际输量最高升至额定排量的两倍,吨输油节电率高达73.7%,成效显著。     

煤矿瓦斯水合分解过程热量传递机理研究进展

我国瓦斯资源丰富,传统工业技术不能对瓦斯进行有效利用,已成为煤层气工业发展的瓶颈.应用水合物技术对瓦斯进行处理与储运,为煤层气工业的发展注入新的生机.综述了非瓦斯类气体水合物形成和分解过程热量传递控制机理的研究进展,分析了深入开展煤矿瓦斯水合分离过程水合物分解传热机理研究的必要性,指出基于三维温度场试验测试设备,系统研究煤矿瓦斯组分、促进剂等影响条件下水合分解过程的温度场分布,探寻热量传递与瓦斯水合分解反应之间的耦合作用关系,是亟待解决的关键科学问题.     

火炬自动控制系统隐患及改造

为确保液化天然气接收站放空火炬安全平稳运行,对火炬自动控制系统进行安全隐患分析。针对火炬长明灯熄灭报警延时、火炬点火电极绝缘性检测等问题提出切实可行的改造措施,避免火炬故障期间可燃气体放空引起安全事故。通过增加燃料气低流量报警和凝液罐高液位联锁,对火炬单元异常工况进行提前判断和预测。针对青岛LNG火炬检修期间单火炬运行风险,通过改变控制逻辑和工艺改造实现冷、热火炬互为备用,从而确保火炬单元更加稳定可靠工作,避免异常工况的发生。     

江苏LNG接收站高压泵并联运行控制

LNG接收站高压泵并联运行时,单台泵故障停车或其他水力干扰会导致泵瞬间流量过大,电机过载,造成全站停车甚至损坏电机.针对高压泵设备特性及机组并联运行工艺现状,并结合全站工艺流程,分析了高压泵并联运行控制特点及操作难点.通过优化启停机操作程序,避免水力冲击.采用增加运行泵的数量以增宽流量调节范围的方法优化配泵方案.将高压泵出口的紧急切断阀改成调节阀,在单台泵故障停车时通过改变管路特性匹配系统流量,可有效减小运行泵的流量增幅,降低泵过载停车风险.在分析接收站天然气外输管网压力趋势的基础上,提出管道压力越高越有利于高压泵的平稳运行,根据不同工况采取有效措施保证高压泵机组安全、平稳、高效运行.     

高压欠注井连续注入酸化工艺技术研究及应用

注水是使油井长期高产稳产的重要技术措施之一。随着注水时间的推移,注水井的注入压力明显增加,注水量严重下降甚至出现注不进的现象,最有效的方法就是酸化解堵。针对常规酸化施工工序复杂,占用大量空间、时间等问题,提出了注水井连续注入酸化的思想,即"一步"代"多步",实现高效、快速酸化作业。通过室内试验研究,研制出了新型智能酸SA608酸液体系。该酸液体系完全满足连续注入酸化工艺的要求,酸化时不影响注水井的正常注水工作且酸化后无需返排,大大地降低了酸化作业时间以及劳动强度。现场应用5井次,施工后注水压力下降1~7.5MPa,单井增注10~20m3/d,降压增注效果显著。     

江苏LNG接收站储罐加装变频泵的可行性

江苏LNG接收站采用手动调节低压泵出口阀方式,控制低压输出流量匹配槽车装车.手动跟踪及阀门节流存在调节滞后、泵运转效率低、能耗高、泵阀磨损严重等问题,严重影响再冷凝器的平稳运行.基于此,提出在新建储罐中专设装车罐,并使用变频技术,采用“1台变频泵+2台定速泵并联安装”模式,当正常外输时,低压泵采用“n台定速泵+1台变频泵”运行方式优化配置.以进入再冷凝器前汇管压力保持定值为控制目标,根据外输量确定n值,定速泵出口不做节流控制,变频泵转速可调自动匹配装车流量变化,其水力分析验证结果表明控制效果良好,且可以达到节能目的.指出变频泵选型需充分考虑管路特性,提供了选型和工艺操作方面的相关建议.     

基于无线通信的农药流量监控系统设计

针对喷药机人工操作农药流量控制精度低、过程监控实时性差等问题,设计了一套基于无线通信的农药流量监控系统。该系统主要由流量监控软件和流量控制装置组成,通过蓝牙模块实现无线数据通信。设计了上位机操作界面,实现了流量监控功能;下位机采集并处理流量数据,经过PID算法实时调节驱动器进而控制泵转速,实现流量闭环控制。进行了流量传感器标定试验和喷药流量测定试验,结果表明,流经流量传感器的液体流量和其输出脉冲频率有良好的线性关系;系统设置流量值与实际流量值的最小相对误差为1.72%,平均相对误差为2.63%,精度较高。