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。     

基于Mooney-Rivlin模型的智能封堵器胶筒有限元分析

胶筒作为智能封堵器的核心部件,对其封堵性能起着关键作用。通过非线性有限元分析法和轴向压缩试验确定Mooney-Rivlin模型力学常数C10、C01,在相同材料和硬度情况下,利用已确定的Mooney-Rivlin模型的参数C10、C01对胶筒进行有限元分析,模拟了分析不同硬度聚氨酯胶筒的初封和坐封过程。研究表明,邵氏硬度为80HA的聚氨酯胶筒密封性能优越,能够满足管道内封堵要求。     

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)     

管道内封堵气囊的结构设计与优化

橡胶气囊在管道内封堵器中具有十分重要的作用,为了改善其整体性能,从气囊的工作原理和工作环境出发,建立橡胶气囊的三维模型。基于ANSYS有限元仿真软件,将结构静力学分析、接触分析及试验设计相结合,对橡胶气囊的结构加以改进。通过试验对比分析改进前后气囊封堵压力的变化情况,发现改进后气囊封堵压力提高了50.1%,可达1.126 MPa。试验结果与ANSYS仿真结果基本一致,证明了有限元模型分析结果的准确性。该设计为管道内封堵器的优化设计提供了新思路,且有利于管道内封堵装置可靠性评价体系的构建。     

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。     

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。     

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。     

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）     

新型永磁定位自适应气囊外封堵装置设计

随着流程工业的发展,危险化学物料在储运过程中的泄漏事故频发,对漏点实施快速有效的处理处置至关重要。基于大型管道和储罐焊缝处复杂曲面区域的泄漏难以封堵的难题,提出一种采用永磁机构快速定位,并结合自适应气囊和导流泄压通道的快速封堵装置,实现了大曲率半径复杂曲面漏点的自适应应急封堵。通过分别建立柔性气囊封堵方法和常规顶压式封堵方法的有限元模型,对两种方法在大型储罐焊缝处漏点周围密封接触面的压力分布情况进行仿真分析。结果表明:采用柔性气囊封堵方法实施应急封堵处理时,在漏点周围形成较理想的均压接触区域,可以有效减少常规顶压封堵方法中橡胶因局部形变而导致的应力集中现象,具有较好的曲面封堵自适应性能,增强了应急封堵的稳定性与可靠性。     

管土接触作用下管道沉陷复杂应力分析

场地沉陷是导致埋地管道破坏的重要原因之一.应用管道与土体接触作用的半无限屈服理论,建立了沉陷作用下管土相互作用模型,以土壤和管道自重为载荷,计算了沉陷区长度、壁厚、内压、管径、管土摩擦因数、管道埋深等复杂因素作用下的管道应力,分析了其对管道Mises应力的影响规律,进而评估管道的安全性.算例分析结果表明,该方法能够较好模拟管道的破坏过程,可为沉陷区域埋地管道数值模拟提供理论依据.（表3,图7,参10）     

管道内检测器皮碗过盈量对其力学行为的影响

为了研究管道内检测器皮碗过盈量对皮碗力学行为的影响,以直径为800 mm的管道的内检测器皮碗为研究对象,分析聚氨酯材料的力学特性,建立用于分析管道内检测器皮碗过盈量的二维轴对称有限元模型。通过计算分析,得到了皮碗过盈量为0~10%时,唇缘接触应力、唇缘接触长度、夹持端角度、唇缘角度、皮碗折点内外侧应力的变化趋势,并拟合得到了过盈量与上述参数之间的关系。结果表明:随着皮碗过盈量增加,皮碗唇缘应力趋势由指数下降趋势逐渐转化为线性下降趋势;皮碗唇缘接触长度、夹持端角度的增长速率随皮碗过盈量增大而快速增加;折点内外侧应力增长速率均随皮碗过盈量增大而减小;皮碗唇缘角度随着皮碗过盈量增大而线性减小。     

采空区悬空天然气管道应力与应变模拟

采空区有可能造成地表沉降变形、碎裂甚至塌陷等次生地质灾害,易造成埋地管道的大范围变形甚至悬空。基于理想弹塑性模型,以某X70管道为例,考虑管道与土体的非线性、管道的几何非线性、土壤的物理非线性等因素,利用有限元软件ABAQUS建立采空区悬空天然气管道的有限元仿真计算模型。在内压、轴向力、外部载荷等共同作用下,分析X70悬空管道在不同悬空长度、不同内压、不同埋深条件下的应力应变变化,并采用双失效判别准则对其进行安全评估。结果表明:在充分考虑应力应变的变化趋势和变化速率基础上,通过双失效判据确定不同悬空长度管道所处的风险等级,可为采空区管道的完整性管理提供依据;内压对管道失效影响较大,当存在采空区塌陷时,需要临时降低管道内压以提高管道安全性能。     

水平定向钻回拖减阻配液量计算模型

在水平定向钻穿越管道回拖施工过程中,泥浆对回拖管道产生的剩余浮力经常造成管道与孔壁挤压接触,从而导致管道回拖摩擦阻力增大,进而影响到工程实施的成败.对回拖管道的受力情况进行研究,主要方法是建立管道在弯曲段和直线段的受力模型并进行分析计算.提出了配液量随管道回拖时间变化的函数关系式,实现了大口径管道在回拖过程中配液量的动态调节.在工程案例分析中,利用该函数关系式的计算结果可以达到平衡泥浆对管道产生的剩余浮力、减小管道回拖阻力的目的,进而为管道回拖的施工环节提供充分的理论依据.     

基于土弹簧模型的管道滑坡力学影响因素分析

滑坡是影响管道完整性的重要因素之一。基于土弹簧模型建立了滑坡管道有限元分析模型,考虑了管土之间相互作用的非线性特征,研究了管道内压、滑坡长度、滑坡位移、滑坡方向与管道轴向的夹角等因素对管道应力的影响。以陕京输气管道为例,分析了不同管道工况下滑坡相关因素对管道应力的影响,量化分析了垂直管道轴向的横向滑坡和平行管道轴向的纵向滑坡两种情况下的力学影响因素,得出滑坡方向与管道轴线的夹角对滑坡产生的附加应力具有重要影响,对于管道线路的完整性管理具有重要意义。研究结果可为滑坡地区管道的风险控制提供理论依据和技术参考。（图6,表1,参]5）     

原油管道清管蜡层剥离研究进展

蜡沉积是含蜡原油在管输过程中面临的重要流动保障难题,生产上常采用机械清管的方法清除管壁蜡沉积物。由于目前对蜡层剥离机理认识不足,现场清管作业仍然依赖操作经验,卡球蜡堵事故时有发生。通过对原油管道通球清蜡研究的关键问题进行系统阐述,分别从蜡层剥离机理、清蜡效率、蜡层破坏力3个方面详细梳理当前原油管道通球清蜡领域的研究进展,指出蜡层强度、清管器前油蜡浆液流变特性和流动规律以及蜡沉积物积聚成塞条件应是该领域今后研究的关键问题和主要方向。     

重车碾压作用下X65管道力学响应及影响因素

随着中国城市化进程的加快,道路与管道交叉的情况日益增多,使管道运行安全受到威胁.以X65管道为研究对象,通过现场试验开展了空载、半载、满载3种动载荷作用下管道力学响应状态研究.基于试验结果建立考虑管土非线性相互作用的参数化数值计算模型,实现了车辆动载荷的精准模拟,数值计算结果与试验结果误差小于5％.在此基础上,探究了重...     

基于ANSYS减小接触应力的轻量化 车用螺母的优化分析

为了提高车用螺母的安全性、可靠性和轻量化,简化车用螺母的实验过程,本文运用 ANSYS 软件对紧固件螺母进行优化,直观地观察了六角螺母在预紧力作用下的力学特性,对六 角螺母的受力情况进行了静力分析。结果表明:优化前,六角螺母等效应力最大值和最小值都比 较大,优化后,六角螺母等效应力最大值和最小值都相应减小;在预紧力作用下,通过应力释放槽 能够降低螺母结合面上会产生局部应力集中现象;在施加相同挤压力的情况下,应力释放槽起到 了释放应力的效果,减小了螺母的接触面承受的接触应力,提高了螺母的力学性能;优化后六角     

CFRP修复城市燃气管道焊缝缺陷的可行性

焊缝缺陷是城市燃气管道一种常见的缺陷类型,严重降低管道的承压能力,进而影响管道的安全运行.管道缺陷CFRP修复技术作为一种新型免焊管体修复技术,具有施工方法简单、无需动火、修复效果优异等特点.分析了CFRP修复城市燃气管道焊缝缺陷的可行性:依据力学理论计算结果,要抵抗焊缝完全开裂时管道断裂产生的轴向剪切力,焊缝的CFRP的单边铺设长度不小于287 mm;全尺寸爆破试验、压力波动试验以及模拟管道带压弯曲应力试验结果表明,修复后的管道可完全恢复承压能力,并具有优异的耐压力波动性能和抗弯曲应力性能.应用研究表明,CFRP修复技术存在局限性,无法修复缺陷程度超过80％及泄漏型的管道缺陷.     

直径323.9 mm管道全聚氨酯清管器的通过性能

为了评估小口径管道内复杂工况条件对全聚氨酯清管器通过性能的影响,分析可能造成清管器整体断裂的原因,现场截取直径323.9 mm 的真实变形管道,利用三维数字扫描成像(Scan To 3D)技术和聚氨酯材料力学性能实验,分别建立直径323.9 mm 全聚氨酯清管器通过直管单边变形和管内结垢管道的3D 显式动力学仿真分析模...