天然气管道速度可控清管器的设计

为解决我国长输天然气管道清管过程中清管器速度过快或不稳定带来的一系列问题,对清管器的速度控制技术进行了研究。结合清管器的清管原理,提出了清管器速度控制方案,进行了速度可控清管器的结构设计,主要由普通清管器、电子仓、信息轮、电机仓、直流伺服电机、转阀、旁通壳体电机仓等零部件组成。分析了该清管器的工作过程,认为其在管道内的速度可以控制在预定范围内,但机械结构优化,旁通孔计算以及清管器在管道内运行时可压缩流体的数值模拟等技术问题仍需深入探索。     

直径1422 mm管道投产前自动力内检测器研制与应用

针对传统皮碗式管道投产前检测器应用于大口径管道存在的动力不足、速度冲击、耗能较大等问题,研制了一种适用于大口径管道的自动力内检测器,其能够在管道中自主运行并检测管道几何变形、拍摄管道内部视频等,可用于管道投产前或停输检修期的检测。介绍了检测器的总体结构及本体设计,分析了运行姿态对驱动力的影响,系统阐述了检测单元的设计原理与功能,通过现场应用试验验证了检测器的运动特性与检测性能。将其应用于中俄东线在建管道工程,结果表明:检测器续航里程达50 km以上,实现了管道几何变形、管壁内表面缺陷、管道内部水膜等异物的同步直观检测,在实际工程中具有较好的可用性与先进性。(图9,参26)     

小曲率半径低压输气管道内检测器研制与应用

为满足油田小曲率半径低压天然气集输管道的检测需求,研制了一种适用于此类管道的漏磁内检测器。将漏磁内检测器聚氨酯导向盘更换为钢刷结构,有效减小内检测器在弯头处的启动压差,以降低内检测器运行速度,并对内检测器励磁结构进行优化,以减小永磁体体积。将改造后的内检测器应用于某油田此类输气管道,结果表明：与原有输气管道漏磁内检测器相比,改造后的内检测器在弯头处的启动压差降低约40%,内检测器最大运行速度由11 m/s降至6.8 m/s,95%检测里程控速在5 m/s以下,并可以准确获取管道内外壁缺陷数据。研究成果弥补了小曲率半径低压力输气管道内检测器的技术短板,可有效提升油田集输管道本质安全水平。（图4,表4,参22）     

直径355.6 mm管道复合耐磨皮碗结构设计及密封性能

为了减少某些特殊工况下,清管器和检测器皮碗在清管和检测过程中产生的皮碗偏磨现象。深入分析了导致皮碗出现偏磨的原因,提出一种适用于直径355.6 mm油气管道的复合耐磨皮碗结构设计方案。利用有限元模拟仿真分析方法验证了复合耐磨皮碗结构在不同管道壁厚下的适应能力和密封性能。结果表明:复合皮碗结构与不同壁厚管道的接触过程中,在保证固有密封性能的条件下,皮碗外边缘上的万向滚珠可以有效减少皮碗唇边与管壁之间的接触面积,分担皮碗唇边所受的正压力和接触应力。说明该复合耐磨皮碗结构设计方案具有可行性,可以有效减缓皮碗唇边磨损,减少皮碗偏磨现象的产生。该复合耐磨皮碗结构设计和密封性能的分析验证,对于丰富中国清管器和检测器用皮碗设计理念,完善清管器和检测器结构设计具有重要意义。     

管径1422mm、X80管道的风险水平北大核心

为了研究管径增大对天然气管道安全可靠性的影响,分析管径1 422 mm、X80管道方案的可行性,基于管道风险评估理论,从止裂韧性、潜在危害影响范围、临界缺陷尺寸、刺穿抗力、失效概率、个体风险及运行风险等方面,对比分析了0.72设计系数下管径1 422 mm、X80管道与0.72和0.8设计系数下的1 219 mm、X80管道的风险水平。结果表明:在同等运行条件下,与设计系数为0.8和0.72、管径1 219 mm、X80管道相比,设计系数为0.72、管径1 422 mm、X80管道临界缺陷尺寸和刺穿抗力有所提高,外腐蚀和设备撞击引起的管道失效概率有所下降,潜在危害影响区域半径增大,对应的失效后果可能增加,总体风险水平相应提高,但相差不大。研究结果可为大输量管道方案优选提供决策依据,为管径1 422 mm、X80管道工程设计与建设提供技术支撑。     

低输量管道清管器运行速度控制方法及建议

输气管道在投产初期或运营期因用户需求量波动,普遍存在输气量低于设计输气量的情况,导致清管器运行速度无法达到规定范围,从而影响清管效果,甚至发生清管器卡堵等安全事故。以泰青威管道为例,分析多轮次清管内检测作业中管道运行工况与清管参数特性,提出适用于低输量工况的清管器运行速度控制方法及建议。通过三段式压力梯度调节、平均压力与输气量协同调节、充分利用枢纽站调节,优化清管器跟踪监听策略与技巧,可有效调节清管器运行速度,使其在管道内平稳运行并达到规范的清管内检测速度要求。研究成果可为低输量管道清管作业提供借鉴,保障管道清管安全。（图6,表3,参28）     

长输天然气管道在线清管作业运行速度控制

在长输天然气管道在线清管作业过程中,存在介质流速较高,清管器磨损量大及跟踪监控困难等问题,如果球速控制不当,将导致清管器卡堵或造成收球端设备损坏。结合山东省天然气管道有限责任公司济淄线输气管道在线清管作业实际情况,根据速度模型计算分析,适时掌控清管器的运行状况,及时调整工艺设备参数,有效控制了清管器的运行速度。采用“二次收球”的作业方法,运用牛顿第二定律及能量守恒定律两种方法的计算结果,调节清管器进入收球筒的运行速度,达到安全完成收球作业的目的。建议进一步加强对瞬时气量变化规律的研究,以更加精确地控制清管器的运行速度。（表2,图5,参8）     

济淄天然气管道清管收球速度的控制

为合理控制济淄天然气管道清管过程中的收球速度,基于清管器运行速度的准确计算,分别采用二次收球和调整收球流量的方法控制收球速度,规避清管器撞击盲板的风险。根据SY／T5922—2003《天然气管道运行规范》,将清管器运行速度视为与天然气流速相同,推导出了运行速度测算公式,利用该公式测算出的理论值与实际值的最大相对误差不超过6％。通过对济淄管道16次清管作业的收球数据进行总结分析,结果表明：清管器质量越大,收球流量越大,接收到清管器的位置距离收球筒盲板越近,清管器撞击盲板的风险越大。研究成果和实践经验可为清管器速度控制提供依据。（图3,表2,参6）。     

基于永磁扰动原理的管道支管专项内检测器研制与应用

长输油气管道打孔盗油现象日益严重,一旦发生管道失效,会给生产经营和人身、财产安全带来巨大风险。针对传统漏磁内检测存在费用高、检测周期长等缺点,研制了一种基于永磁扰动原理的低成本支管快速检测设备。阐述了管道支管检测技术的基本原理及特性,重点介绍了内检测器的机械结构与电子系统。现场应用表明:管道支管专项内检测器可以有效检测出典型金属缺失、直径5 mm以上的盗油支管及内部管体变形等缺陷,对保障管道安全运行有积极作用,可以推广应用。(图10,表1,参22)     

LNG卸船时预冷速度的控制要点

LNG接收站生产运行中的重点和风险点是LNG接卸船工作,卸船时预冷速度的控制甚为关键。国内外大多数LNG接收站的接卸经验并不是很成熟,预冷速度的控制经验相对缺乏,难于把握。基于某LNG接收站已接卸的LNG船的预冷数据,对LNG接卸时预冷速度的控制、影响与卸料过程中存在的安全操作等问题进行分析。在卸船过程中,预冷速度过快是引起卸料臂快速耦合器法兰处泄漏的重要原因;根据卸船安全性要求和接卸经验,目前该接收站预冷速度控制在2℃/min左右,对整个卸船过程影响较小,能有效避免或减少事故。     

基于GIS技术小流域水环境容量控制单元流量的推求

[目的]基于GIS技术,推求小流域水环境容量控制单元的流量。[方法]采用ArcGIS9.0对清潩河进行水文分析,结合市控断面设置情况划分"水-陆"响应的控制单元;应用等值线图法、径流系数法和水文比拟法,推算控制单元的最枯月(90%保证率)汇水流量;综合考虑废水入河量和上游来水,计算各控制断面的最枯月流量,并取临颖高村桥断面计算值与2010年实测值进行对比。[结果]临颍验证结果表明,临颍高村桥断面最枯月流量计算值与2010年实测值分别为6.03、5.93 m3/s,相对误差为1.69%,说明推求结果合理。[结论]该控制单元划分方法合理,流量推求结果准确,能够满足水环境容量测算精度。     

袁河流域水环境管理中控制单元的划分研究

以江西省袁河流域为例,介绍了控制单元划分的原则和方法,初步提出了控制单元的命名方法,同时还探讨了控制单元划分的尺度和等级问题。根据划分结果,袁河流域自上游而下共划分为5个控制单元,依次为芦溪控制单元、袁州区控制单元、仙女湖控制单元、新余控制单元和樟树控制单元,这样的划分模式既保证了小流域的完整性,又为袁河流域水质目标管理提供了实施单元。     

基于控制单元的襄河流域容量总量控制及水质达标对策

采用乡镇行政区划与流域管理相结合的方式,对襄河流域控制单元进行了划分,调查了单元内各污染源污染指标的排放入河情况。根据控制断面的水质目标,计算了各控制区近10年最枯月平均流量下的水环境容量,进而确定各控制单元污染物的削减任务量和具体减排措施。结果表明,流域主要污染源为城镇生活、畜禽养殖和种植业,首要污染物为氨氮、总磷(Total phosphorus,TP)和化学需氧量(Chemical oxygen demand,CODcr)。基于襄河流域3个控制区,9个控制单元的划分方案,各控制单元排污入河量均较大幅度的超过了其水环境容量。近期削减任务量较高为下游C段控制区的襄河镇、六镇镇和十字镇等3个控制单元,为保证襄河入滁河控制断面水质达标,其CODcr、氨氮和总磷的削减比例要分别达到54.6%、82.9%和85.7%。     

基于离散小波变换的永磁同步电机速度控制研究

针对永磁同步电机驱动系统转速快响应和强鲁棒性的速度控制需求,在分析永磁同步电机数学模型和离散小波变换技术的基础上,设计了最优小波函数为"db4",分解级数为2的永磁同步电机离散小波变换速度控制器,并基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)驱动系统仿真模型和控制系统代码模型,结合基于TMS320F2812 DSP(Digital Signal Processing)的永磁同步电机驱动系统实验平台,通过负载扰动工况仿真、空载阶跃输入工况仿真与实验来验证永磁同步电机离散小波变换速度控制器的性能.仿真和实验结果表明:相比于传统比例积分微分(Proprotional Integral Derivative, PID)速度控制器,离散小波变换速度控制器达到稳态转速的速度更快,动态性能更优;在负载突变时,转速跌落小,抗负载扰动能力更强,是一种提升永磁同步电机速度控制器鲁棒性和稳定性的有效方法.     

定子磁场定向控制的异步电机无速度传感器低成本控制系统

开发了基于高性价比DSPMC56F8013的低成本异步电机控制平台，研究了一种基于定子磁场定向的异步电机无速度传感器控制算法。该算法结构简单，易于实现，对电机参数依赖性小。文中提出定子磁链校正因子，用于补偿低速运行时由于一阶低通滤波器的使用而造成的定子磁链观测误差。新颖的转速调节器，保证电机在动态过程中以最大转矩运行。系统仿真和原理样机的试验结果表明，整个控制系统具有良好的动态和稳态性能。     

CNC系统直纹面插补运算的速度控制方法研究

线接触加工是一种新的加工方法,是利用铣刀侧刃一次走刀完成对直纹面的加工,利用该方法实现的数控系统所采用的是复合插补方法.空间直线插补和圆弧插补是复合插补方法的基础,文中深入研究了空间直线插补和圆弧插补算法及插补过程中的速度处理方式,并利用这种插补方法实现了全软件数控系统,实验证明该插补方法是合理可行的.     

CNC系统直纹面插补运算的速度控制方法研究

线接触加工是一种新的加工方法,是利用铣刀侧刃一次走刀完成对直纹面的加工,利用该方法实现的数控系统所采用的是复合插补方法.空间直线插补和圆弧插补是复合插补方法的基础,文中深入研究了空间直线插补和圆弧插补算法及插补过程中的速度处理方式,并利用这种插补方法实现了全软件数控系统,实验证明该插补方法是合理可行的.     

基于扩展卡尔曼方法的无速度传感器直接转矩控制

由于无速度传感器感应电机在农业生产、交通运输等方面的应用日益广泛,针对传统直接转矩控制(DTC)存在低频脉动和控制精度差等问题,提出利用扩展卡尔曼滤波器对感应电机控制系统进行状态估计的方法,从而实现无速度传感器直接转矩控制。首先分析应用于感应电机的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,设计了一种基于EKF的观测器,用于同时估计感应电机的转速和负载转矩,由此建立无速度传感器EKF-DTC控制系统。仿真实验结果表明,系统具有较强的鲁棒性。相比传统DTC控制,EKF-DTC控制系统在低频脉动抑制和随动控制性能上有明显改善。