燃气管道泄漏扩散研究进展

中国燃气管道逐渐进入事故多发阶段,燃气泄漏会增加管道运行的安全风险,严重事故甚至会导致人员伤亡.通过调研燃气管道泄漏扩散的相关研究,分别从泄漏扩散模型、数值模拟、实验研究、土壤-大气耦合4个方面论述了燃气管道泄漏扩散的国内外研究进展.探讨并指出了当前燃气管道泄漏扩散研究存在的问题:已有研究多集中于相对简单的管廊及架空管...     

城市燃气管道泄漏的CFD模拟

通过建立3D和2D的CFD模型,对城市燃气管道遭受破坏后燃气的泄漏情况进行模拟,结果表明:风速与障碍物对燃气的扩散影响显著。风速越大,风沿下风向对燃气的输送作用越强,使燃气扩散加剧;障碍物前聚集的气体达到一定程度将漫过障碍物,从而在障碍物周围形成很大的危险区;当处于街道以下的燃气管道破裂时,街道峡谷效应对燃气扩散的影响较大。CFD模型具有较好的实际应用价值,可以更好地为城市燃气管道的安全管理、风险评估、事故调查、应急措施等提供依据。     

天然气管道泄漏后果影响区域的计算

高压天然气管道泄漏危害和潜在影响区域取决于泄漏模式、气体释放、扩散条件和点燃方式等.以某城市在役燃气管道为例,针对燃烧和扩散两种情况对天然气管道泄漏的后果影响进行分析,计算15 cm孔洞泄漏、管道压力分别为3.5 MPa和4.0 MPa工况下的潜在影响区域、喷射火影响区域及蒸气云扩散影响区域.结果表明:对于15 cm孔洞泄漏,无论发生何种情况,距离管道200 m以外均安全,可以以此划定警戒区域,制定应急预案.     

燃气管道非等温非稳态泄漏模型

估算燃气管道的泄漏率和泄漏压力,对分析和预测燃气泄漏事故的损失十分重要。通过对现有气体泄漏率计算模型的研究,应用计算流体力学理论,推导了燃气管道非等温非稳态泄漏率的计算方法。实例分析表明,当燃气管道泄漏口径较大或断裂时,该数学模型可以精确地计算气体的泄漏率。     

城市燃气管道稳态泄漏数值模拟

针对城市燃气管道分布与建筑物距离较近的特点,综合考虑风速、建筑物对燃气管道泄漏后气体分布情况的影响,建立城市燃气管道泄漏模型并对其进行网格划分,利用计算流体力学软件对天然气、人工煤气和液化石油气3种城市燃气的稳态泄漏过程进行数值模拟,考察风速分别为1 m/s和5 m/s情况下,泄漏时间为5 s、20 s、60 s和240 s时3种燃气在建筑物附近的分布情况.结果表明:风速越大,风对燃气向下风向的输送作用越强;燃气易在建筑物周围和街道峡谷内长时间堆积,形成较大危险区域.研究结果可为合理规划城市燃气管网和事故救援提供理论依据.     

＋燃气输配管道泄漏事故类型及其控制措施

燃气输配管道工程是城镇建设中的一项基本设施建设。燃气管道的安全运行,不仅关系到企业的正常运转和居民的日常生活,还是城镇安全的重要组成部分。以某城镇燃气输配管道改扩建工程为例,建立了燃气输配管道泄漏事故树,综合分析了导致燃气输配管道泄漏的7种事故类型,得出事故树最小割集为43项,对导致泄漏事故发生的基本事件的结构重要度进行排序,基于此提出了预防与控制对策,可为燃气输配管道的建设、审核、运营、管理等部门的安全工作提供参考。     

输气管道泄漏速率模型研究进展

泄漏量是输气管道泄漏事故后果评价的重要依据。管道泄漏事故发生后,从泄漏处向管道的上下游传递减压波,管道内外巨大的压力差会产生焦耳-汤姆逊效应令气体温度下降,使气体中的重组分冷凝析出,而流量系数的不断变化导致管道内的流场计算更为困难。通过调研现有的输气管道泄漏速率模型,总结了目前泄漏速率模型的研究进展,并分析了各模型的局限性。管道泄漏速率模型多基于计算流体力学建立,其计算精度优于传统模型,但并不能耦合管道全线的水热力参数变化实时计算泄漏速率,因此开发可用于求解长距离输气管道泄漏模型的算法是未来重要的研究方向。(参41)     

天然气管道泄漏射流火焰形貌研究

阐述了高压天然气管道失效泄漏时形成射流火焰过程.在相关基础理论分析的基础上,通过实例,根据自行编制的软件计算了天然气泄漏射流火焰的形貌及其基本参数,建立了火焰长度等基本参数与环境风速的关系,为天然气管道风险后果的分析提供了依据.     

大型LNG储罐泄漏扩散研究进展

大型LNG 储罐一旦发生泄漏,将会对周边人员和财产构成重大威胁。基于充分调研,分别从理论、试验及数值模拟3 个方面论述了国内外关于LNG 泄漏扩散的研究进展,尤其是近年来国内外在数值模拟方面的突破性研究成果。大型LNG 储罐泄漏后的气体扩散理论模型主要有高斯模型、唯象模型、箱及相似模型、浅层模型;通过LNG 泄漏试验获取了大量基础数据,主要包括气象条件参数、气云、液池燃烧的相关数据;在数值模拟方面,对LNG 泄漏气云扩散开展了大量研究,尤其是针对不同影响因素耦合作用下LNG 的泄漏扩散演变过程、气云变化形态、影响区域、爆炸范围等进行了模拟分析。通过对比分析发现,数值模拟方法具有成本低、精度高、可操性强等优点,既能有效拓展理论和试验研究成果,又能开展复杂工况下LNG 泄漏扩散的研究。对3 种方法的研究趋势进行了预测,提出大型LNG 储罐泄漏扩散的研究还需与接收站实际情况相结合,指出在今后的研究中应以数值模拟研究为主、试验与理论研究为辅。     

基于FLUENT的高含硫天然气管道泄漏扩散模拟

利用CFD软件FLUENT首次对高含硫天然气管道破裂泄漏扩散规律进行了数值模拟,得到了甲烷、硫化氢在一定风速、地形条件影响下的扩散规律,以及甲烷和硫化氢的浓度分布规律,为有效预测高含硫天然气泄漏扩散的影响范围提供了依据。研究结果对于认识高含硫天然气泄漏扩散规律以及相关安全事故的预警和救援具有指导意义。     

次声波法输气管道泄漏检测系统的信号处理

对输气管道泄漏产生的次声波信号进行采集时,受传感器的频域限制,次声波传感器检测到的信号尖端被舍弃,同时自然界中的环境噪声亦对次声波信号产生强烈的干扰。为了降低次声波检测误报率,通过特殊算法对检测信号进行尖端补偿,将真正的泄漏信号与干扰信号快速分离,并选用小波变换的方法对补偿后的信号进行处理,使采集的信号在时域和频域两方面都具有良好的局部特性,且在时频平面的不同位置具有不同的分辨率,对噪声具有更好的抑制作用,同时较精确地提取信号的突变点。通过以上尖端补偿和小波变换信号处理,可以明显地降低误报率和漏报率。     

含硫天然气集输管网的腐蚀控制

含硫天然气腐蚀性较强,天然气集输管网的耐硫腐蚀不容忽视。介绍了含硫天然气集输管网的腐蚀机理,指出水的存在是含硫天然气具有腐蚀性的前提条件。梳理了从管网设计到运行维护各个环节的防腐工作,指出设计阶段的防腐工作渗透于管网选材、管网敷设、缓蚀剂加药装置、清管装置、腐蚀监测装置、管网附属装置等各个环节的设计中;而运行阶段的防腐措施,主要有添加缓蚀剂和设置阴极保护两种,腐蚀检测则是动态了解管道腐蚀状况和科学制定维修计划的有效手段。     

油气管道机器人技术研发进展

管道机器人综合了智能移动载体技术和管道缺陷无损检测技术,主要用于输油气管道的检测、喷涂、接口焊接、异物清理等检修维护作业.运动方式是管道机器人的技术核心,包括主动运动方式和被动运动方式两大类.系统阐述了仿生式、履带式、螺旋驱动式、车型式和支撑轮式等5种主动运动方式管道机器人及被动运动方式管道机器人PIG的技术特点和难点,例举了国内外现有产品和技术.对比分析了各种技术的综合性能,提出了管道机器人研发需要重点解决的技术问题.     

天然气管道调速清管器研究进展

国外对天然气管道内检测器调速技术的研究和应用较成熟,但国内对清管器速度控制技术的研究甚少。针对天然气管道清管器调速技术和应用研究难点与特点,综述了天然气管道清管器的动力学问题、旁通调速装置的国内外研究现状,分析了调速清管器调速装置的主要结构、原理和旁通阀种类,描述了旁通孔内直动式截断阀、旋转转阀和蝶阀等泄流调速装置的结构特点与工作原理,同时描述了制动机构用于清管器调速的优点与基本原理,讨论了清管器调速的技术难点,指出为实现清管器调速技术的现场应用,需开展机械与控制系统设计以及控制逻辑优化等理论与试验研究。     

油气管道通径检测器技术研究进展

通径检测器是管道内检测必不可少的工具之一。介绍了油气管道通径检测器的相关原理和作用,以及国内外通径检测器技术的发展状况和最新研究进展。对通径检测器进行了具体的分类,对比介绍了国外各大公司通径检测器的性能特点,提出了通径检测器的发展前景和技术难点。通径检测器未来的发展方向是高精度和多功能化,而通径检测器的速度控制、检测精度、可靠性以及后期数据处理与分析是通径检测器技术的关键所在,可为我国通径检测器技术的发展提供部分参考。     

管道泄漏声发射信号的传播特性

对管道泄漏声发射信号进行传播特性研究,可以为工程上进行传感器布设和采集参数确定提供参考依据.介质类型、压力、流量与泄漏孔径对产生的泄漏声发射信号幅值影响较大,对泄漏声发射信号传播衰减规律无影响.泄漏介质为气体时,产生的声发射信号幅值较大;随着压力的增加,泄漏声发射信号幅值增大;随着泄漏孔径的增大,泄漏声发射信号幅值先变大后变小.应用FFT变换和小波包分解等理论方法,分析泄漏声发射信号在传播过程中经过法兰、阀门时的频率变化特征.研究结果表明：泄漏声发射信号经过法兰后,主要引起信号幅值衰减,衰减值为11～15 dB,而信号频率分布变化不大.泄漏声发射信号经过阀门后不仅信号幅值衰减27～35 dB,且信号的高频成分（187.5～312.5 kHz）也出现较大幅度的衰减.     

Hilbert-Huang变换在管道泄漏监测系统中的应用

音波管道泄漏监测系统利用管道泄漏产生的音波信号进行泄漏报警定位。为了能够及时发现泄漏并准确定位,需要从管道的背景噪音中检测到音波信号的微弱瞬态变化以及音波传感器接收到信号瞬态变化的准确时刻。Hilbert-Huang变换作为一种时频分析算法,能够同时获得较高的频率分辨率和时间分辨率,利用该特性,选取兰成渝成品油管道进行模拟试验,使用Hilbert-Huang变换对泄漏音波信号进行处理,可以获得信号的时频分布图,分析信号每个时刻的频率特性,进而得到泄漏音波信号到达传感器的准确时刻,并据此计算泄漏点位置。     

低持液率湿天然气集输管道的水力计算模型

与常规的油-气-水三相流动相比,低持液率三相流动混合物由于液体含量极少,因而具有独特的流动特性,使得对其持液率和管输压降的预测更加困难。针对低含液湿天然气的集输特点,根据流体力学的基本原理,建立了用于预测管道内油-气-水三相混合物的持液率和管输压降模型,简化了关于湿壁分数、液-壁摩擦因子、界面摩擦因子、油水混合粘度的经验闭合关系式,提出了液滴夹带的气体流速判断条件,并考虑气液界面之间的非水平特点,给出了曲面气液界面的处理方法。模型的计算结果与室内实验结果吻合较好,能够较准确地预测管道内油-气-水三相混合物的持液率和管输压降等流动参数,对于低持液率湿天然气管道的设计和运营管理等具有很好的指导作用。