高压输气管道泄漏模型

介绍了输气管道泄漏率的大孔模型和管道模型的特点及求解方程.分析了泄漏孔的孔径与管径等参数对大孔模型管道内压力、温度和气体泄漏率的影响.随着泄漏孔的孔径与管径比值(d/D)的增大,泄漏点压力和温度降低,气体泄漏率增加.提出可以用泄漏孔的孔径与管径的比值(d/D)作为工程计算的模型应用判断条件.在90%的准确度下,当d/D≥0.6时,使用管道模型计算泄漏率简单方便;当0.2＜d/D＜0.6时,宜采用大孔模型.     

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。     

城市天然气管道泄漏燃爆灾害评价

针对天然气管道泄漏所产生的燃烧或爆炸对运营单位造成的危害和损失,建立了评价泄漏事故后果新模型,列出了计算天然气泄漏量的小孔泄漏模型和管道断裂模型,提出了天然气泄漏的三种后果影响模型,应用高斯扩散模型模拟了气体泄漏可燃浓度的分布范围,给出了火灾热辐射危害半径的计算公式,参考传统的TNT当量法,建立了一种新的TNT当量系数法,计算爆炸冲击波的破坏作用。所建立的输气管道泄漏事故评价模型有利于在事故抢险救援过程中划定安全距离,确定危险区域半径,将事故引发的火灾或爆炸危害降到最低。     

成品油管道周边区域个人风险分析北大核心

为了对成品油管道周边区域个人风险水平进行量化计算,建立了成品油管道个人风险计算模型,并给出了计算流程。成品油管道个人风险计算模型设定了各类危害因素的管道基准失效频率,采用对基准失效频率修正的方法计算管道失效频率;根据管道泄漏孔尺寸,将管道泄漏类型分为微孔泄漏、中孔泄漏、管道破裂泄漏3类;对管道失效危害后果进行计算,主要包括泄漏速率、引燃概率、火灾热辐射、热辐射伤害。在管道失效频率和失效危害后果计算的基础上,计算得出管道周边区域个人风险,并明确其是否处于可接受水平。该模型计算个人风险需要依赖于管道失效数据库的事故统计,建议加强中国油气管道失效数据库建设。     

用质量平衡方法进行管道检漏

质量平衡方法用于加拿大一条原油管道泄漏检测很有效，将这种方法与Ｎｏｖａ公司的Ｌｅａｋｓｔｏｐ软件进行了比较，当泄漏不小于４％时，两种方法效果一样；当泄漏小于４％时，数据尚不充足，没有比较结果。给出质量守恒原理及最小可检测泄漏量公式。通过五组模拟泄漏试验数据进行了不可重复性及泄漏可检测性研究     

海底管道泄漏天然气扩散规律数值模拟

为研究浅水区域海底管道泄漏天然气扩散规律,减少重大事故的发生,基于计算流体动力学(CFD)理论,建立海底天然气管道泄漏事故后果预测和评估模型。通过用户自定义函数(UDF)给出海流流速分布情况,结合VOF模型和k-e湍流模型,实现对泄漏天然气扩散行为的模拟,研究不同泄漏速率、泄漏孔径及海流流速对天然气在海水中扩散行为的影响。结果表明:海底天然气泄漏扩散大致经历气云团→大气泡→小气泡3种形态的变化过程;泄漏速率越大,扩散气体气泡半径越大,与海水掺混比例越小,抵达海面的时间越短;泄漏孔径变化对天然气扩散的影响与泄漏速率变化影响相同,但泄漏孔径变化对天然气扩散形态的影响更为明显;海流流速越大,气体扩散轨迹与海底的夹角越小,沿海流方向的扩散距离越大。     

管道试压过程稳压时间的理论研究

将管道上泄漏点理想化为泄漏孔,运用流体力学原理建立了管道试压稳压时间的计算模型.以西气东输管道为例,利用该模型进行了计算,结果表明,水压试验稳压时间与管容、管内含气量关系密切,气体介质试压稳压时间随内压、管容而不同.根据计算结果确定了试压稳压时间的建议值.     

油气管道的故障树分析

管道失效主要有泄漏和断裂两种模式，应用故障树分析法（FTA）对泄漏和断裂的基本原因进行了分析，建立了管道失效的故障树。采用下行法（Fussel算法）求出系统的52个全部最小割集，给出了故障树项事件失效概率的计算公式和底事件重要度分析表达式。定性与定量地探讨了引起管道失效的基本原因。通过对系统的故障树以最小割集的分析，发现引起管道失效的主要原因有第三方破坏、腐蚀、误操作和材料缺陷，提出了相应的改善措施。故障树分析的结果可为老管道的维护和新管道的设计提供理论指导。     

带环向表面裂纹海洋管道的断裂计算与可靠性评估

针对带环向表面裂纹海洋石油管道断裂可靠性问题,利用权函数方法,给出了计算裂纹前沿应力强度因子的积分表达式,进而导出了能满足工程精度要求的应力强度因子的实用计算公式。采用极限分析方法建立了带裂纹海洋石油管道断裂可靠性评估模型,给出了断裂失效概率和可靠度的计算公式。典型算例数值计算结果表明:应力强度因子随裂纹深度和长度的增大而增大,这与《应力强度因子手册》(科学出版社)的结果一致;当弯矩不变,裂纹深度和长度、管道壁厚和半径,及轴力为随机变量时,带裂纹海洋管道的可靠度随轴力均值的增大而减小。     

天然气管道线路截断阀误关断判断算法

为减少天然气长输管道线路截断阀误关断次数,提高阀室泄漏检测系统的可靠性,基于大量阀室误关断事件的原因分析,结合气体流体力学理论,运用SPS仿真软件建立了长输天然气管道泄漏仿真模型。探究了天然气长输管道泄漏过程中泄漏位置、管道运行压力等条件对压力下降过程的影响规律,并在此基础上计算在特定管道出现泄漏时可能发生的最快压力下降过程数据。据此,设计了一种天然气管道线路截断阀误关断判断算法,并编写了管道泄漏线路截断阀关断的控制程序。仿真数据及试验结果表明,该方法可根据压力变化特征实现误关断信号与真实泄漏信号的判断,降低系统误关断率。     

膜片式多孔管灌水技术研究

为了解决滴灌系统造价高、耗能高,渗灌系统易堵塞、堵塞后难发现、难检修的缺点,本文研究提出了一种新型的果园节水灌溉技术—膜片式多孔灌溉水技术。通过对不同孔径、孔距的毛管,在不同水压力下毛管泄流量的测定,确定出水压力与单孔泄流量的关系为q=kH~X,然后利用勃拉修斯公式计算最大毛管长度,表明允许毛管长度与孔径、孔距关系非常密切;采用计算所得的毛管长度,现场测试其流量偏差率,测度结果总体能够满足要求,膜片式多孔灌能够在经济比较落后,水源缺乏且有微小水源的干旱地区使用。     

小面积果园节水灌溉技术研究

针对我国苹果生产现状、水资源现状、经济条件以及管理水平,总结研究了几种简易节灌措施:微孔射流管、膜片式多孔管、加海绵加套管.在不同孔径、不同水压力下测得孔口泄流量,通过回归分析,确定出不同孔径的水压力与单孔泄流量的关系,然后利用勃拉修斯公式计算出满足一定的流量偏差率情况下的允许毛管长度.并现场测试采用计算毛管长度时的均匀系数,结果表明,上述3种节水灌溉方式,技术简单、价格低廉,适宜在经济落后、水资源短缺且有微小水源的干旱区使用.     

水肥一体化中水肥混合效果数值模拟研究

为研究水肥一体化技术中的水肥混合特性,以流体力学中的两相流理论为基础,针对水肥混合过程中混合时间、混合区间长度、流速及管径对其混合效果的影响进行相应的数值模拟研究。结果表明,混合时间及混合区间长度越长有利于提高水肥混合效果及最终水肥混合均匀性;水肥流速比较低时管内水肥混合的均匀性较好,且水肥流速越大则其混合效果及均匀性越好;水肥流速较低时输水管及输肥管的管径比对水肥混合均匀性的影响较大,两者管径比越小则混合效果越好,随着流速的提高两者管径比对其混合效果的影响逐渐减弱。     

改进的段塞流特性参数理论计算模型

段塞流特性参数的计算是油气混输管道工艺计算的基础。诸多研究成果表明，用平衡液膜简化法计算段塞流流动参数，其计算结果明显比试验数据的偏差大。在液膜高度渐变物理模型的基础上，用两相流水力学方程，推导了一个段塞流液膜区完全耦合的流动参数计算模型。在计算液塞区参数时，采用了一组综合流体物性、倾角、管径等因素的经验计算式，其中部分关系式经过Tulsa大学TUFFP数据资料分析，与现有半经验半理论的计算式相比，统计误差较小，准确度较高。利用改进的计算模型对某油田一段混输管道的段塞流特性参数进行了预测。     

输气管道裂纹动态扩展的数值模拟

作为输气管道止裂控制的重要依据,必须要求其裂纹驱动力小于管道材料的断裂韧性,在这种情况下进行裂纹动态扩展的数值模拟就显得非常重要.建立了输气管道裂纹动态扩展的有限元模型,用弹塑性、大位移四边形的壳体单元离散管道.裂纹尖端后面的气体压力简化为指数衰减模式.裂纹的开裂采用节点力释放方法来模拟,即根据裂纹扩展速度,依次解除裂纹尖端的节点连接.裂纹驱动力用能量释放率G和裂纹尖端张开角CTOA两个断裂力学参量表示.分析了裂纹驱动力随内压的变化规律.提出的计算模型可为输气管道的止裂设计提供分析工具.     

低压微孔地埋管灌溉技术要素试验研究

结合地上滴灌与渗灌技术优势,提出并进行了地下低压微孔管灌技术要素试验研究,结果认为,条件许可的地方工作压力选择１．５７～２．３５ ｋＰａ 变水头,管径２０ ｍ ｍ ,孔距６０ ｃｍ ,孔径０．７ ｍ ｍ 为最佳管道技术要素;微孔管内的悬浮物质及固体物质易于清洗;管道各孔口出流均匀,土壤湿润理想;并可方便施肥     

非开挖NoPig检测技术发展现状与应用前景

NoPig技术是国外研发的一种新型非开挖地面检测技术,能够有效用于76.2～914.4mm直径的油、气、水等钢质管道腐蚀缺陷的在役无损检测作业。NoPig检测技术的基本工作原理是:在待测管段两端通以多成分谐波电流,测量管道上方的磁场,进而获得该电流的频谱和磁场的频谱;通过对比分析多成分谐波电流和磁场各同谱分量的比值,最终确定壁厚的异常变化范围。该技术目前已广泛应用于非开挖埋地油气管道的管体缺陷检测,德国Eon/Ruhrgas和VNG管道运营公司、澳大利亚RAG公司和Applus RTD公司已有应用实例。应用结果表明:该检测技术特别适用于无法清管的油气管道,对于管道缺陷的轴向定位具有较高的准确度,同时可极大降低检测工作难度,显著节省管道检测费用,具有广阔的应用前景。     

管道入口段雾化加注天然气减阻剂的数值模拟

采用数值模拟的方法研究天然气管道减阻剂的雾化加注过程,首先对气体管道入口段的稳态流场进行模拟,得到收敛的气流场,再将减阻剂作为一系列离散相雾滴从入口喷嘴注入后进行耦合计算,分析各雾化条件对雾滴索泰尔平均直径（SMD）及其在入口段管壁上吸附特性的影响。模拟结果表明：喷雾压差、喷雾流量、喷嘴直径和喷射角度是影响天然气管道减阻剂减阻效果和减阻距离的关键因素。喷雾压差越大,喷雾流量越小,雾滴的SMD越小,越容易吸附在入口段的管壁上;喷嘴直径和喷射角度对雾滴的SMD影响不大,但喷射角度较小时,雾滴能被气流携带更长距离。研究成果可为天然气减阻剂的工程应用提供一定的理论指导。（图6,表5,参17）。     

长距离输气管道设计优化经济模型

在比较全面的考虑影响输气管道总费用的各项因素（管径、壁厚、压比、输气压力及投资的时间价值等）的基础上，将所有费用折算为设备寿命末年时的折算费用，并以此折算费用为目标函数，提出了一个比较全面、合理的输气管道优化设计经济模型。该模型能保证管道终端气体压力为预定值，在基本假设条件下，由已知参数求出各目标函数（管道建设折算费用、压气站建设折算费用、运行费折算费用、总折算费用）。通过实例计算与方案比较，可以     

我国天然气输送管道发展方向及相关技术问题

通过增大管径或压力提高天然气管道的输送效率,成为天然气管道工业的发展方向,国内外天然气管道正在向1422mm管径或12MPa以上压力发展。分析了现有制管、设备、施工、设计方法、运行要求等方面存在的制约因素,针对性地提出改善措施和建议。重点讨论了国内外X100钢级管线钢的研究应用现状,以及制约其大规模工业应用的关键问题,提出研究应用建议,指出在设计中应引入基于可靠性的设计和评价方法,以适应大管径、高压力、高钢级管道建设的需要。