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。     

基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型

针对高流速天然气管道内常规检测设备无法使用的问题,提出了开泄流孔主动调控设备运行速度的方法,建立了基于泄流孔调速的模型,并推导出泄流公式。但公式中泄流孔局部阻力因数的取值较困难,导致应用不便。根据检测设备泄流孔的特点和流体力学孔口出流方面的理论,建立了基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型,推导出薄壁孔口出流公式,在介质输送满足雷诺数不低于105的条件下,且泄流孔尺寸较小时,泄流孔局部阻力因数为0.06。根据新建泄流模型对固定泄流面积的检测器和速度控制清管器的运行速度进行了预测,其计算结果与现场运行情况一致,新建泄流模型参数较少、结构简单,方便工程现场计算。     

基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型北大核心

针对高流速天然气管道内常规检测设备无法使用的问题,提出了开泄流孔主动调控设备运行速度的方法,建立了基于泄流孔调速的模型,并推导出泄流公式。但公式中泄流孔局部阻力因数的取值较困难,导致应用不便。根据检测设备泄流孔的特点和流体力学孔口出流方面的理论,建立了基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型,推导出薄壁孔口出流公式,在介质输送满足雷诺数不低于105的条件下,且泄流孔尺寸较小时,泄流孔局部阻力因数为0.06。根据新建泄流模型对固定泄流面积的检测器和速度控制清管器的运行速度进行了预测,其计算结果与现场运行情况一致,新建泄流模型参数较少、结构简单,方便工程现场计算。     

天然气管道检测器速度控制装置研制及应用

管道检测器利用管道内介质产生的压力实现自运行,完成对管道缺陷的检测。为保证检测器的检测精度,要求其运行速度不高于5 m/s。由于天然气管道介质流速过快,提出了搭载速度控制装置调节检测器运行速度的方法,介绍了速度控制装置工作原理,研制了扇叶型和锥筒型两种通过控制泄流通道面积来调节检测器运行速度的速度控制装置,通过将里程轮提供的速度信号与控制程序预设速度区间进行实时对比,利用电机提供的驱动力控制速度控制装置的运行,实现对检测器运行速度的实时调控,将速度调节至预设区间内。该装置通过了试验与工业化应用,工作正常,可满足工业现场工况条件。     

长输管道智能机器人摩擦学系统研究进展

管道智能机器人的运行可靠性是长输管道安全运行的关键技术。从管内机器人的密封皮碗和压差驱动力着手,分析了清蜡时淤积卡球的风险,建立了皮碗式智能机器人的非稳态运移模型,在此基础上,综述了复杂管道的清管规律、内检测器动力学特性和泄流调速装置等,进一步构建了管内智能机器人运移过程的摩擦学系统。分析了管道蜡层机械剥离时宏观与微观的不同摩擦特性,对比分析了非稳态摩擦、正交切削、颗粒微淤积3类典型摩擦模型,指出未来应加大管道智能机器人摩擦学设计及零部件方面的研究力度,阐述了智能机器人摩擦学与可靠性的研究难点及未来的研究趋势。     

速度控制清管器泄流孔流场仿真

为了研究速度控制清管器泄流孔结构及尺寸对清管器运行时泄流孔处流场特性的影响,以端板型速度控制清管器为例,利用Fluent流体分析软件建立了4种等面积的速度控制清管器泄流孔模型,并对模型泄流孔处的流场特性进行了仿真分析,结果表明:在等泄流孔面积下,不同结构的泄流孔处气体流速基本一致,但气体流经泄流孔后最大湍流动能值相差较大。通过建模证明:将有限数量小面积泄流孔等效为一个大面积泄流孔预测泄流孔处气体流速的方法是可行的。与圆形、三角形泄流孔结构相比,泄流孔为正方形结构时,其泄流能力较好,气体流经泄流孔后的湍流动能也最小。利用仿真结果设计了速度控制清管器用泄流孔结构,工业应用表明:该模型能够很好地预测速度控制清管器的运行速度,且相对误差最大不超过5.3%。研究结果可为端板型速度控制清管器泄流孔的设计提供理论依据。     

高低压泄压阀在密闭输油管道中的应用

介绍了高低压泄压阀的结构及工作原理，分析了该阀出现故障的原因，提出了在使用中应注意的问题及日常维护要求，并指出在主阀体和指挥器控制管道上安装伴热系统等多项保证泄压阀安全运行的措施，确保了泵站的安全生产。     

水击泄压阀的应用及失效分析

介绍了工程中常用泄压阀的种类及特点,详细论述了水击泄压阀的分类特点、结构型式及适用工况。结合工程应用实际情况,分析了应用于长输管道的水击泄压阀常见失效类型、情况及其形成原因,并针对常见失效原因提出了合理有效的设计结构改进措施及维护建议。为长输管道用水击泄压阀的选型、应用及其维护提供了实用、可靠的指导性意见,可以有效地延长水击泄压阀的使用寿命,改善其应用效果,确保输油管道的长期安全稳定运行。     

管道水击增压速率控制技术研究

控制管道水击增压速率对长输管道可防止早选超压，减少泵站压力保护系统的投用；对工艺管道可减轻振动，防止低压仪表与设备损坏。综述了国内外控制管道水击增压速率所采用的措施和装置，主要有泄压阀系统，气压缓冲罐系统，电子－液力泄放系统，橡胶套泄放阀系统，飞轮系统等。着重介绍新型双功泄压阀的原理和结构。在水击增压控制理论指导下，通过对增压速率调节系统数学物理模型的研究，发现在固定阻力下调节的非线性本质，它要求     

压控式清管器的设计与应用

长输天然气管道长期未进行清管作业,在首次进行清管作业时易出现清管器卡堵等问题.为降低清管器发生卡堵的概率,同时满足管道高速、大流量输送的要求,提出压控式清管器的设计方案.压控式清管器前端安装压控爆破片和压控弹性阀泄流装置,确保当清管器发生卡堵时,在压差的作用下,爆破片能自行爆破,同时压控弹性阀自动开启起到泄流作用.该压控式清管器在中国石化济南-青岛天然气管道济南-临淄段成功地进行了清管作业,在提高管道输送效率、降低管道事故发生率等方面均发挥了重要作用.     

安一延输油管道水击保护措施

对安一延管道密闭输汪后产生的水击问题进行了分析讨论，模拟计算了该管道四种瞬变过程的水击压力，并绘制了压力变化曲线图。通过各工况的计算结果分析，指出安一延管道密闭输油，必须在沿河湾 站设出站调节阀，进站设低压泄压和低压回流保护系统，杨山 设泄压阀，各站设低压报警设备，通过就地控制和人为调节可以实现管道的安全运行。     

安—延输油管道水击保护措施

对安—延管道密闭输油后产生的水击问题进行了分析讨论,模拟计算了该管道四种瞬变过程的水击压力,并绘制了压力变化曲线图。通过对各工况的计算结果分析,指出安—延管道密闭输油,必须在沿河湾站设出站调节阀,进站设低压泄压和低压回流保护系统,杨山进站设泄压阀,各站设低压报警设备,通过就地控制和人为调节可以实现管道的安全运行。     

基于压力试验方法的长输管道水击泄放量计算

介绍了氮气式水击泄压阀的工作原理以及基于泄压阀流量系数泄放能力的计算方法,分析了采用目前常用方法计算的泄放量远大于实际泄放量的原因,探讨了根据工艺管网压力试验方法的原理.采用流体密闭长输管道发生水击时进行水击保护泄放量的近似计算方法的结果优于目前常用方法的计算结果,可为正确选择泄压阀的规格与合理设计泄放罐提供依据,并在一定程度上保证对生产中发生的水击事故进行超前保护和有效控制设计目的的实现,避免设备、设施损坏.（表2,参5）     

介绍一种管道水击压力泄放系统

液体管道运行时,通常由于启、停某一泵机组,或开、关一个阀门,或因突然失去动力而使某一泵站停运,均可能产生水击压力,使管道或设备造成毁坏。为保护管道及设备免受水击破坏,通常需装设水击压力泄放阀。以往阀门的动作采用定值法,即当管道内的压力由于水击而上升到某一设定压力值时,泄放阀便开启,将液体泄放到储罐     

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。     

长输管道离心泵流量调节方式的选择

对调节阀、变频调速装置、液力偶合器这些流量调节方式进行了技术分析,指出了各自在长输管道应用中的优缺点,介绍了变频调速装置的应用及潜在问题的解决方案,提出了模拟确定可行调节方案时的注意事项和经济评价方法.     

格拉输油管道水击分析与保护措施

输油管道运行中发生水击现象易造成管道局部超压、液柱分离和泵汽蚀.针对这一问题在格拉输油管道上采取了水击多重保护措施,即各站泵出口汇管处设置调节阀调节、机械式泄压阀保护及其紧急停泵措施.并对非正常停泵、意外关阀等事故工况进行了分析,阐述了该管道的水击保护过程.提出了增加水击超前保护系统,提高该管道的检测能力、具备可靠的控制和通讯手段,编制开发工况分析与水击保护的控制软件和专家诊断系统,防止和减少因设备误操作及设备故障引起的水击等项建议.     

川气东送管道干线清管实践

目前天然气长输管道清管作业尚未形成统一的标准、规范,在清管器选型、清管器参数确定、速度控制等方面均无明确规定。对川气东送管道清管作业工况进行分析,从设备选型、参数确定、收球流程调整、清管器的监听、速度预测等方面入手,开展了大口径管道清管研究实践。可采用聚氨酯泡沫清管器和皮碗清管器相结合的清管方式,其中皮碗清管的过盈量为主要管道壁厚段的3%,聚氨酯泡沫清管器为5%。通过调整收球流程,控制收球速度,选择在阀室以及进出站对清管器进行监听。作业前通过SPS模拟清管器运行速度,与实际相差约为5%,除发球和收球阶段外,皮碗清管器和泡沫清管器运行速度相差不大。通过掌握管道内部特点,清除管道内杂质,提高管道运行效率,检验管道通过能力,为后续的内检测工作奠定基础。总结了相关经验并提出了改进建议,可为以后大口径管道清管提供借鉴。     

新型充氮式快开缓关泄压阀

分析了目前输油管道应用的弹簧式安全阀和橡胶套式泄压阀其优缺点,重点介绍了一种新型的充氮式快开缓关泄压阀,这种泄压阀反应灵敏、泄流量大,弥补了前两种泄压阀的不足,既可保障管道的安全运行,又可降低运行维护费用。     

DANIEL氮气式水击泄压阀的安装和功能维护

DANIEL氮气式水击泄压阀具有流通能力强、反应灵敏、适应性强、安全稳定性好、自动化程度高等特点,可跟踪阀前端水击压力的变化,当输油管道中的介质发生水击,压力达到阀门的设定值时,其能够快速开启,从而有效保护管道。介绍了仪征-长岭原油管道全线十座站场使用的DANIEL氮气式水击泄压阀的结构,工作原理,安装、启用及停用操作过程,阐述了压力设定点的检查过程和试验方法,指出了常见故障,提出了解决方案,可供长输原油管道的管理人员、技术人员和设备维护人员参考。