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。     

热油管道停输数值模拟

合理进行热油管道停输后的温度计算，模拟原油的凝固过程，有利于热油管道安全停输时间和再启动方案的确定。针对加热原油管道停输后油品物性、管道及周围介质的相互关系及其不稳定传热问题，提出了热力计算的数学模型。该模型综合考虑了有关物性参数随温度的变化，以及在冷却过程中油品的凝固问题。采用保角变换和盒式积分法对数学模型进行处理，构造出问题的差分方程。运用所提出的方法，对加热原油管道停输温度变化和冷凝过程进行了计算，与实测数据和文献中的计算方法相比，计算结果更符合实际情况。     

黄土地区穿河管道失效风险

黄土地区河流形成洪水的密度大,流速快,冲击力强,容易导致河床冲刷造成管道悬空。为了评价该地区洪水对油气管道穿河悬空段的影响,针对穿河管道悬空段的受力特点,建立了管道力学模型。在此基础上,根据信息熵理论建立了管道失效风险的计算与评价方法,并以马慧宁输油管道悬跨段为例,探讨了洪水作用下管道外径、壁厚、内压、悬跨长度及埋深5个参数的变化对管道失效风险的影响。分析结果表明:管道应变能熵随洪水流速的变化曲线能够反映管道稳定性的变化规律;管道失效风险系数对管道悬跨长度的变化最敏感,而管道内压及埋深对管道失效风险影响相对较小。基于此,建议在管道风险控制过程中降低管道的悬跨长度,从而有效降低管道的失效风险。     

装配型输油管道抢修泄漏量的仿真计算

基于管流瞬变流动理论,建立了一端封闭的自流管道数学模型,对装配型输油管道抢修时泄漏量进行了仿真计算.分析与计算结果表明,抢修过程中油料的泄漏量随抢修管段直径、长度和坡度的增大而增大.     

流态变化对管道运行费用影响的理论分析

热油管道在运行过程中管内油温沿轴向逐渐降低,同时整条管道的运行工况随油流前行而不断变化,原油将从牛顿流体转变成非牛顿流体,不同流态下的管段摩阻损失不同,因而整条管道各段所需压头不同,应分段计算.以两泵站间无旁接输油管道的情况为例,计算求得不同进、出站油温对各流态管段长度、摩阻损失的影响,建立数学模型分析流态变化对输油管道系统运行费用的影响.对不同流态的输油方案进行比较,在确保完成输油任务的前提下,确定算例热油管道站间最佳输油方案.     

腐蚀管道的失效概率和剩余寿命预测方法

以腐蚀管道失效压力和腐蚀速率分析为基础,建立了腐蚀管道可靠性极限状态函数和管道剩余寿命预测模型.采用改进的一次二阶矩法对腐蚀管道的可靠性指标和失效概率进行了分析和计算.结合工程实例,求解了某含腐蚀缺陷天然气管道不同服役年限的可靠性指标和失效概率,预测了该腐蚀管道的剩余寿命,计算和分析了工作压力、腐蚀速率、腐蚀深度和长度等参数对腐蚀管道可靠性的影响.     

埋地热油管道启输热力数值模拟

在综合考虑预热介质，管道，管道覆盖层以及半无穷大土壤的情况下，提出了埋地热油管道启输传热的数学模型，并在该模型中，将土壤物性参九视为随温度变化的函数，应用保角变换将半无究大土壤区域变换成有限矩形区域。由Keller盒式积分法构造出了问题的差分格式，采用广义阻尼牛顿－拉夫逊法求解非线性差分方程组，得到了问题的数值解，并由算例验证了所述方法的正确性。     

天然气管道弹性维修周期模型

天然气管道故障率随运行时间的增加而不断增加,传统的等周期预防性维修无法满足天然气管道失效特性,为提高天然气管道的安全性,开展对弹性维修周期模型的研究。既要提高系统的可靠性,又要控制维修成本,将天然气管道的可靠性和天然气管道维修的经济性结合起来,根据系统故障率的变化,运用预防性维修的相关理论,引入役龄回退因子建立系统可靠性-维修成本多目标优化模型。结合具体的工程实例,在Matlab平台下,应用多目标粒子群优化算法对模型的具体算例进行求解,得到以可靠性和经济性为目标的弹性预防性维修周期,为天然气管道的维修管理提供理论依据。     

超临界二氧化碳管道输送参数的影响因素

为了确定最有利于管道输送的二氧化碳状态,从物理性质出发,分析了密度、运动粘度及质量热容随温度与压力的变化情况,结果表明:二氧化碳处于超临界状态更有利于管道输送.从水力、热力角度出发,应用Hysys软件对二氧化碳处于不同状态时的管道输送情况进行模拟,得到管输压降-管道长度、流体温度-管道长度、热损失-管道长度变化曲线,并计算得出二氧化碳不同状态时的有效管道输送距离.分别对含有氮气和甲烷两种杂质的二氧化碳管输情况进行模拟计算,结果表明:杂质对气态和超临界二氧化碳输送管道基本没有影响,但对液态二氧化碳输送管道影响较大,且在相同条件下,氮气的影响大于甲烷的影响.     

非稳态环境对埋地管道传热的影响

根据热平衡原理和半无限大区域温度分布公式，用数值模拟方法探讨了在外界非稳态环境影响下埋地管道温度场的变化规律，该数学模型充分考虑了由于外界非稳态环境温度变化导致的土壤热物性变化对埋地管道温度场的影响，同时把无限大区域化为有界区域，大大提高了计算速度和计算精确度。     

干线管道设计中的可靠性问题

干线管道了可靠性是一种由若干单项属性组成的综合属性，它包括无故障性、可维修性、耐久性、工况可控性、和和安全性。干线管道运行的可靠性在很大程度上取决于外部条件；一方面是自然环境的作用；另一方面是油气开采系统和油气处理系统的工作能力，还包括满足用运输企业提出的要求。在设计干线管道时，要对情况进行综合分析，即不仅要研究管道本身，而且要研究工艺相关项目管道的影响。干线管道通过能力、动力设备可靠性指标和维护     

成品油管道开泵方案统一优化模型

优化成品油管道沿线泵站开泵方案可以降低管道运行能耗。以包含泵机组并联运行模式及配备变频泵的成品油管道为研究对象,考虑沿线节点压力、过泵流量等约束,基于已有批次输油计划,建立以运行时间内管道全线运行能耗总和最小为目标的混合整数线性规划模型(Mixed Integer Linear Programming,MILP),并利用分支定界算法求解。利用该模型求解了中国某条成品油管道的优化配泵方案,计算耗时213.76 s,所得结果符合约束限制,具有较强的实用性,可为中国成品油管道优化运行提供指导。     

刘坪-姚店输油管道大落差工艺管径优化设计

在刘坪-姚店输油管道设计中,根据陕北黄土高原地区管道走向落差较大的特点,在设计中充分利用最高点与末站的650 m落差位能,克服高点至末站沿程长约104 km的摩阻损失,采用变径管的方式解决末站进站压力高的问题,达到了"一泵到底"的目的.同时,由于减少了中间增压泵站,降低了能耗,节约了工程投资,减少了操作岗位,输油管道系统的安全可靠性大大提高.     

输油泵进出口管道振动诊断方法

输油泵机组及其进出口连接管道在运行过程中出现的振动问题是影响输油管道安全稳定运行的主要威胁之一.分析了管道系统激振力的来源和振动成因,并给出了诊断方法.针对某长输管道输油泵进出口管道出现的振动现象,运用振动测试手段对输油泵及其进出口管道分别进行了振动检测和分析.当输油泵进出口管道振动速度有效值最大达到9.28 mm/s...     

复杂天然气管网系统运行期可靠性评价体系

中国天然气管道行业正朝着规模化、网络化方向发展,整个管网系统运行期的输气保障能力受到广泛关注,对其完成输送任务的可靠性进行评价显得尤为重要。为了保障大型天然气管网系统安全、高效运行与管理,对管网系统可靠性指标、系统可靠度计算、单元可靠度计算、可靠性数据及可靠性管理开展了研究。提出了包括可靠性类、维修性类以及健壮性类的3层系统可靠性评价指标体系,建立了基于管道工艺仿真的物理管网系统可靠度分布式阶梯计算模型,能够实现管网/管道/站场系统可靠度的简化、快速计算。将该计算模型在某压气站进行案例试算,按照站场系统→典型结构→基本回路→设备单元的顺序,将管网拓扑结构由上至下拆分为不同层级的可靠性框图,再利用单体设备可靠度由下至上依次计算各层级可靠度,获得该压气站在不同压缩机启停方案下的可靠度。该研究成果为今后持续开展大型天然气管网系统可靠性评价及管理奠定了基础。     

混输管道与多相泵的组合特性

多相泵与混输管道有其各自的性能曲线，针对使用MPC208－76型双螺杆2多杆泵在10km的管道上对油气混合流体进行了增压输送的情况，研究并分析了不同管径，不同含气率以及不同流体粘度条件下，混输管道性能曲线与多相泵性能的组合特性，研究结果表明，管径，含气度率及流体粘度对管泵系统的流量影响不大，而对压力降则有显著影响。     

油料储运泵自吸性能有研究

已被广泛用于油轮装卸油、扫舱、火车卸槽、油罐车和飞机加油等场合的自吸式离心泵,由于使用介质和使用工况与试验介质和工况并不一致,给用户的选用造成困难,有的甚至不能正常工作。为此,论述了自吸离心泵的自吸性能,分析了油料储运过程中自吸性能的变化关系。在试验和统计的基础上给出了常用油类的自吸性能计算公式,并给出了油船码头和火车卸槽装置常用油类允许的最长水平管道长度和允许的垂直管道的安装高度。通过实例计算,较详细地给出了不同型号离心泵在油船码头卸油和火车卸槽时,水平、垂直管道在不同长度与不同高度下常用介质的自吸高度与自吸时间,为用户选型和合理使用泵提供了依据。     

变频调速技术在某成油品管道的应用

为了避免传统工频定速电机产生的能量损失,在输油泵机组上应用变频调速技术,可以满足管道低输量运行工况的要求,达到节能目的.详细叙述了变频调速的工作原理,以实际运行的某成品油管道为例,选用SPS仿真软件对固定转速泵和采用变频调速技术的可变转速泵在不同输量运行工况下分别进行了模拟仿真,据此对比分析了机组加装交频装置前后的节能效果,并进一步评价了输油泵应用变频技术后带来的经济效益.     

不同约束值变化对输油管道优化运行的影响

在提出结蜡处理方法的基础上，探讨了管壁结蜡及主要约束条件值变化对输油管道优化运行的影响，同时，又提出了结蜡危险区的概念，分析了管道承压能力与出站节流损失的关系。结果表明，由于结蜡、管道承压、进站压力、末站进站油温及泵特性等约束条件值不同，优化方案也不同。合理确定相关约束条件值对优化结果的实用性、安全性及经济性具有重要意义。在结蜡及管道低承压情况下，末站油温的确定尤应慎重，否则有可能形成末段瓶颈，影响管道的正常运行。     

天然气管道模糊优化设计

根据技术经济学原理 ,引入终值费用作为管道的经济指标 ,同时考虑管道强度、稳定性等约束条件中的模糊信息 ,建立天然气管道模糊优化设计模型 ,并通过最优水平截集法转化为普通优化模型 ,利用混合离散变量法进行求解。通过算例分析证明 ,与常规设计相比 ,模糊优化设计更符合工程实际 ,并能降低管输成本