不同端面管内智能封堵器周围流场分布规律模拟

管内智能封堵器可以在不停输的状态下,通过无线控制系统在管道内部进行高压封堵作业,为保证封堵器安全平稳工作,减少管内受阻流场对封堵作业的影响,需要对管内高压封堵过程流场演化规律以及封堵器在封堵过程中的受力变化情况展开研究。通过建立管内智能封堵器三维模型,采用质量、动量守恒方程对高压管内封堵作业时封堵器周围流场进行数值模拟,得到了封堵器受力与封堵进度、入口压强、入口速度之间的关系。根据演化规律发现,不同端面对流场的特征变化以及封堵器受力情况有一定影响,提出两种具有弧线特征的端面形状,模拟结果表明:半球形端面智能封堵器在封堵作业时,其周围流场特征变化及封堵器受力均优于台阶形和抛物面形端面结构,由此为管内高压稳定型封堵器的结构设计及优化提供了依据。     

管径508 mm单节双封型内封堵器结构设计及封堵性能

随着油气管道管内高压封堵技术的发展,为了提高管内高压封堵器封堵的安全性和可靠性,基于对国外管内封堵器结构设计现状的充分调研,提出了一种适用于管径为508 mm油气管道的单节双封型内封堵器结构方案,并依据设计性能指标进行了封堵能力的理论分析计算。利用有限元仿真分析方法对设计的单节双封型管内封堵器的封堵能力进行仿真分析,仿真分析结果高于指标要求的理论计算值,说明设计的单节双封型管内封堵器封堵能力满足设计指标要求。该研究可为单节双封型管内封堵器结构设计提供参考,对中国管内高压封堵技术水平的提升及相关装备的高质量发展具有一定的推动作用。     

管内高压封堵器的研制

管内高压封堵技术是一项新型的管道封堵技术,在陆地、海底油气管道的维修、换管、换阀、加减支路等作业中应用前景广阔。该技术的工作原理是将清管器与封堵器铰接在一起,从清管器的发射端进入,二者在清管器的推动下向前行走,通过监控中心发射的超低频电磁脉冲信号来启动微型液压系统实现封堵。锁定滑块和封隔圈是封堵器的关键部件,其直接决定封堵器的锁定与密封能力,因此,重点分析了锁定滑块锁紧的可靠性和封隔圈密封的可行性。自主研制了适用于内径300mm管道的管内高压封堵器样机,通过简单的封堵打压试验,初步证明了该项技术应用的可行性。     

基于FLUENT管内封堵器周围流场的数值模拟

基于计算流体力学方法,建立了管内封堵器三维模型,对管内封堵器封堵过程中其周围流场进行数值模拟,得出管内封堵器封堵前后其周围流场中速度矢量、流体质点速度、湍动能的分布规律.对比封堵前后流场的模拟结果:管内封堵器的封堵进程变化影响流体质点速度和湍动能的分布;管内封堵器的机械结构会导致其局部位置和尾部流体产生漩涡,使管内流体流动紊乱,对封堵效果产生一定影响.研究结果对确保管内封堵作业安全和进行管内封堵器机械结构设计具有指导意义.(图8,参7)     

管内封堵器不同封堵状态的流场分析北大核心

为了保证封堵器能够安全平稳地进行封堵作业,减少管内受阻湍流引起的封堵器卡堵问题,利用Fluent软件,基于流体动力学模拟管内封堵器的不同封堵状态,分析得到了不同封堵状态下封堵器周围流场的变化规律及受力情况。通过比较简化模型与实际模型获得的模拟结果,以及分析支撑轮的外形轮廓对流场的影响,得到如下结果:封堵器对管内流场的影响较大,封堵器上游压力剧增,流动较平稳,下游产生湍流并伴随着不同尺度的漩涡。研究结果对封堵器的外形设计和保障封堵作业的安全具有一定的指导意义。     

管内封堵器不同封堵状态的流场分析

为了保证封堵器能够安全平稳地进行封堵作业,减少管内受阻湍流引起的封堵器卡堵问题,利用Fluent软件,基于流体动力学模拟管内封堵器的不同封堵状态,分析得到了不同封堵状态下封堵器周围流场的变化规律及受力情况。通过比较简化模型与实际模型获得的模拟结果,以及分析支撑轮的外形轮廓对流场的影响,得到如下结果:封堵器对管内流场的影响较大,封堵器上游压力剧增,流动较平稳,下游产生湍流并伴随着不同尺度的漩涡。研究结果对封堵器的外形设计和保障封堵作业的安全具有一定的指导意义。     

324mm管道双级封堵器结构设计与分析

管道封堵是管道抢修的关键技术之一,作为封堵机的关键部件,悬挂式封堵器的结构直接影响管道封堵的质量.针对传统的悬挂式封堵器难以一次成功封堵的缺陷,提出了一种双级式封堵器,该封堵器具有扫除管内切屑和残留物,确保后部封堵皮碗可靠封堵的功能,由此达到一次封堵成功的目的.对封堵器结构进行了静力学分析,同时对封堵皮碗的封堵能力进行分析.结果表明：设计的双级式封堵器在324 mm管道内,介质压力在6.4 MPa的情况下,封堵能力可达9.186 MPa,能满足压差6.4 MPa的要求,并有40％以上的冗余能力,可以实现一次成功封堵的目标,提高了工作效率,使管道封堵作业安全性更高.（图12,参12）     

盘式封堵器在管道抢险作业中的故障处理

盘式封堵技术广泛应用于管道抢修,但在实际应用中,盘式封堵器会因一些客观或主观因素出现故障,影响封堵效果。介绍了盘式封堵器的设备组成、技术原理、施工工艺。以管道换管抢修为例,针对盘式封堵技术应用过程中可能出现的故障,如开孔时筒刀无法进给、卡刀、封堵头未送到位,封堵三通时塞堵无法入位等,给出了相应的解决方法。分析了盘式封堵器设备本身存在的缺陷,提出了改进方法。提升盘式封堵的适用压力和适用管径,扩展不停输封堵技术的应用范围,使之能够应用于中、高压管道的更新、改造、抢修等方面是盘式封堵技术今后的发展趋势。     

管道智能封堵器锚爪结构的优化

管内高压智能封堵技术是20世纪90年代由PSI公司发展起来的一项新型封堵技术,卡紧能力是封堵器的关键技术,由锁定锚爪完成。为了更好地设计锁定锚爪,使其与管壁之间能够产生有效的卡紧力,需要对其结构进行优化。利用神经网络高度的非线性映射能力建立了锁定锚爪角度、锁定锚爪连接厚度、锁定锚爪间距、锁定锚爪整体倾角、锁定锚爪曲率半径间的函数关系;利用遗传算法的全局寻优能力求解由该函数作为目标函数的优化问题,从而获得锁定锚爪与管道间接触力最大的几个主要因素的最优搭配。优化结果表明:优化后锚爪与管道间的接触力增加了87.81%,锁定锚爪整体性能显著提高。     

油气管道维抢修方法及技术进展

安全可靠的管道输送系统是油气资源开采与输送的重要保证,油气管道应急维抢修技术越来越受关注和重视,及时对油气管道进行维护与维修,可以减少管道事故的发生,一定程度上降低管道运行成本。综述了带压开孔封堵、管内智能封堵、夹具维修等方法的技术发展现状以及相应作业工具的发展趋势,介绍了新型管道维修技术,对不同工况下服役管道的维修有一定的指导作用。对管道维抢修方法及技术做了总结与展望,指出建立管道维抢修应急系统(Emergency Pipeline Repair System,EPRS)将是未来管道建设的发展趋势。