滩海埋地管道变形相似试验与抗漂浮数值计算

研究滩海天然气管道的变形规律和抗漂浮问题,可为该方面设计和计算提供参考依据,对保障管道安全运行有着重要意义。设计了滩海埋地天然气管道变形相似试验,模拟了在预定工况下滩海管道的变形过程,并采用有限元软件ANSYS计算了相同工况下的管道与土体的受力变形结果,与试验结果进行了对比,从而提出了一套关于滩海管道抗漂浮计算的有限元计算方法。采用ANSYS对实际工程管道的抗漂浮计算结果表明：在管道模型两端约束区,局部应力集中现象比较严重;远离约束区的管道各截面变形趋于一致,属于平面应变问题;随着管道埋深的减小,受浮力作用段管道的y向位移加速增大。（图13,表3,参12）     

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。     

冻土区管道弯曲应变及位移监测方法

针对冻土区管道易受融沉、冻胀等地质灾害的影响而发生管道位移、形变的问题,开发了一种高精度的惯性导航系统对管道实施内检测,从而获得检测器的位置、姿态信息,并在此基础上,提出了管道弯曲应变及位移的计算方法。在计算位移时,针对管道计算轨迹发散的问题,提出了使用外部特征点修正误差的方法;在计算管道位移或弯曲应变的变化量时,针对重复检测中存在里程差的问题,提出了将固定长度管道数据对齐后再做对比的方法。通过现场实际应用验证了该系统及方法的可行性及检测精度,为管道事故的预防和合理维护提供了科学依据,对保证冻土区长输油气管道的安全运行具有现实意义。     

中缅管道初设阶段水工保护工程量优化计算方法

水工保护结构是油气长输管道的关键附属工程,针对目前油气管道初步设计阶段水工保护工程量的计算难以满足工程概算精度的实际问题,以中缅管道为例,提出了管道初步设计阶段水工保护工程量的优化计算方法。通过分析已建油气管道初步设计阶段与竣工阶段的水工保护工程量偏差因素,梳理了中缅管道水工保护工程量的9种计算要素,针对不同材料和结构形式的水工保护建立了新的工程量计算公式。采用Global Mapper和ArcGIS等GIS软件提取中缅管道沿线的坡度和长度系数,确定了优化计算公式中的部分参数。中缅管道工程竣工后,对比了初步设计阶段水工保护工程量与竣工工程量,结果表明:初步设计阶段水工保护工程量的计算准确率相对较高,证明该计算方法可行,能够为精确计算初步设计阶段水工保护工程量提供新思路。(图5,表5,参20)     

埋地含蜡原油管道停输再启动压力计算

针对中洛输油管道运行过程中不可避免地会遇到停输再启动的问题,在管流分析与启动压力计算的基础上,提出了若干理论与计算方法,建立了管道再启动水力模型,同时对中洛输油管道不同月份停输再启动压力计算结果进行了分析,为中洛输油管道的安全运行提供了一种安全评价手段,对管道优化运行,提高管道运营效益具有一定的指导意义.     

基于内检测数据的管道凹陷应变计算北大核心

针对内检测中发现的凹陷对管道结构强度的影响问题,开展凹陷应变的计算分析,以期有效指导管道凹陷的开挖验证及修复工作。总结了基于内检测数据的凹陷应变计算方法和技术路线,指出了滤波分析的必要性和可行性。依据ASME B31.8-2010的相关规定,结合实际的管道内检测数据,得到了7种典型滤波方法下的应变计算结果。通过对比应变计算结果,分析了不同滤波方法对管道凹陷数据处理及应变计算的影响和适用性。结果表明:基于管道凹陷内检测数据的应变计算技术可行,低通滤波方法对管道凹陷数据的滤波效果较好,可获得较合理的凹陷应变计算结果;低通滤波方法中,选择合适的截止频率参数对凹陷应变的准确计算至关重要,截止频率的取值与内检测信号的噪声大小密切相关。     

基于内检测数据的管道凹陷应变计算

针对内检测中发现的凹陷对管道结构强度的影响问题,开展凹陷应变的计算分析,以期有效指导管道凹陷的开挖验证及修复工作。总结了基于内检测数据的凹陷应变计算方法和技术路线,指出了滤波分析的必要性和可行性。依据ASME B31.8-2010的相关规定,结合实际的管道内检测数据,得到了7种典型滤波方法下的应变计算结果。通过对比应变计算结果,分析了不同滤波方法对管道凹陷数据处理及应变计算的影响和适用性。结果表明:基于管道凹陷内检测数据的应变计算技术可行,低通滤波方法对管道凹陷数据的滤波效果较好,可获得较合理的凹陷应变计算结果;低通滤波方法中,选择合适的截止频率参数对凹陷应变的准确计算至关重要,截止频率的取值与内检测信号的噪声大小密切相关。     

硬质UPVC管材在黄羊灌区农村饮水安全工程中的应用

根据UPVC管材的施工经验,简要介绍了该类管材基本特征、选购与安装中应注意的问题,水利计算方法管道的铺设与安装要求及管道的试压中应注意的事项。     

用预测-校正法计算热油管道的轴向温降

针对长输埋地热油管道轴向温降计算误差大的问题,在充分考虑影响热油管道轴向温降各种因素的基础上,研究了油品物性(密度、比热容、粘度)和总传热系数与温度变化的关系,建立了热油管道稳定运行时轴向温降的数学模型,并采用预测-校正法求解数学模型.该模型较适用于有进出油点的管道,与常规的计算方法比较,该模型更接近实测值,精度较高.     

西南成品油管道混油量的计算

针对西南成品油管道顺序输送中产生混油的问题,通过比较常用的混油计算方法,并在变径或变流量处使用混油当量长度,以确定适合西南成品油管道混油量的计算方法.指出该管道各中间站的计算结果与实测数据差距较大,尚需开展深入的研究.     

埋地管道应力分析方法

油气输送管道大部分为埋地管道,其应力分析与工艺管道不同,关键在于准确模拟管道与土壤的相互作用。结合国际上广泛运用的CAESARII和AUTOPIPE软件设计思路,阐述了埋地管道应力分析模型中对埋地管道离散化的理论基础和方法,模拟土壤与管道相互作用的原理以及相关数据的计算方法;对比分析了ASMEB31.4、ASMEB31.8及国内相关油气输送管道设计规范对管道应力的校核要求;结合工程实例深化了埋地管道应力分析方法,对于开展管道应力分析工作具有积极作用,有利于增进对于管道应力分析及管道应力安全问题的认识。     

海底管道油水两相混合输送的数值模拟

建立了海底管道油水两相混合输送的数学模型,采用非结构化网格、有限容积法和均质流模型对海底管道的水力热力问题进行了研究,计算结果与某上岸管道运行数据吻合良好,说明该数值模拟方法是研究油水两相混输问题的一种有效方法.     

局部腐蚀油气管道失效压力的计算方法

针对管道局部腐蚀导致的失效事故越来越多,而国际上尚无适用于局部腐蚀油气管道失效压力分析评价方法的问题,验证了非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,运用该方法分析了局部腐蚀半径及局部腐蚀深度对管道失效压力的影响。借鉴平板加强筋强化理论,以数值模拟数据为基础,建立了一种局部腐蚀油气管道失效压力计算方法,与B31G(修订版)、DNV-RP-F101以及新近开发的PCORRC为代表的评价规范计算结果的对比表明:拟合得到的局部腐蚀油气管道失效压力计算方法误差小,且误差分布均匀,可以满足局部腐蚀油气管道失效压力的预测要求。     

油气管道设计的可靠度反分析方法

针对结构可靠性反分析问题,提出了用于计算可靠度的最优化方法,采用约束最优化法建立了可靠度反问题的计算模型。以压力管道为例介绍了可靠度反问题的应用,采用最优化法对管道作了可靠性及相应的反问题计算,并对结果进行分析。算例证明了该方法的有效性和适用性,可用于解决结构可靠度的反分析问题。     

俄罗斯与我国管道规范在工艺计算上的差异

介绍了俄罗斯管道设计规范与我国管道设计规范在管道壁厚计算、输油工艺计算及输气工艺计算等方面的一些主要区别,列出了两个规范中采用的主要计算公式,并对计算结果进行了比较.     

轴向腐蚀缺陷宽度对管道极限内压荷载的影响

针对海底管道的中高强度钢腐蚀极限内压预测问题，采用有限元弹塑性分析方法，考虑材料非线性和几何非线性，建立非线性分析模型并与试验数据进行对比分析，验证了有限元模型的合理性和准确性。基于有限元计算结果分析得出腐蚀深度、腐蚀长度及腐蚀宽度对海底管道极限内压的影响，并回归得到了适用于轴向腐蚀管道极限荷载的计算公式。通过与腐蚀管道爆破试验数据和现有腐蚀管道计算方法的比较分析，验证了该方法能够得到较准确的结果，可为海底腐蚀管道在内压荷载作用下的评估提供一定的依据。     

高浓度浆体管道摩阻损失计算方法研究

由于固体物料的管道输送具有效率高、技术可靠、管理简便、投资省、运输费低、无严重污染等一系列优点,目前已成为与传统运输相竞争的新型运输方式。 在设计长距离浆体管道系统时,正确计算管道的摩阻损失是十分重要的,它关系到泵与泵站 的选择和配置、管道壁厚的确定、系统能耗和钢耗的大小等重大问题。 对于大多数工业应用的浆体管道而言,物料的粒径分布有一定的范围。但目前大多数计算摩阻的方法,都是建立在具有较窄粒级范围的物料试验资料基础上的。为了使现有摩阻损失计算方法应用于具有多种粒级的物料输送,本文在试验数据的基础上改进了瓦斯普(WASP)的方法并给出了系数值。 本研究所发展的计算方法给出了相当满意的预测结果,获得了计算值与实测值之间较好的一致性。     

基于微粒群算法的管道运行优化研究

管道运行优化问题是复杂的整数规划问题,较常用的求解方法有动态规划法和遗传算法,但其计算复杂且求得的解常大大偏离最优解。基于群智理论的微粒群算法对管道运行优化模型进行了求解,结果表明,微粒群算法具有计算精度高、收敛速度快等优点,能很好地应用于管道优化问题的研究。     

长输管道稳态气体泄漏率的计算

应用计算流体力学理论给出了长输管道稳态气体泄漏率的计算方法，计算结果表明，给出的新模型是一个通用模型，它包含了孔模型和管道断裂模型，可用于计算不同孔径条件下的气体泄漏率，当管道破坏的孔径较小，为小孔泄漏时，新模型与孔模型计算结果一致，而当管道发生全截面断裂时，则与管道模型计算结果相近，当管道破裂的孔径大于小孔而小于管径时，则采用新模型计算气体泄漏率更符合实际情况。     

基于并行SAGA的成品油管道开泵方案优化

为了降低管道运行能耗,针对成品油管道开泵方案的优化求解方法主要包括动态规划算法(Dynamic Programming,DP)和基本遗传算法(Simple Genetic Algorithm,SGA),其存在管道较长时计算效率低及求解结果最优性不高等问题。在对成品油管道运行过程中开泵方案优化问题深入分析以及对并行计算技术深入理解的基础上,应用模拟退火遗传算法粗粒度模型(Coarse-Grained Simulated Annealing-Genetic Algorithm,CGSAGA)进行较大规模的成品油管道开泵方案优化研究。以某实际运行的成品油管道为例进行计算,结果表明:CGSAGA的求解效率与结果最优性均优于传统串行算法,因而为成品油管道开泵方案优化快速、准确制定提供了有效的途径。