基于机器学习的天然气管网分输站流量预测

本文基于机器学习算法对天然气管网分输站流量进行预测。与传统、单一的门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)模型相比,基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和门控循环单元的预测模型能更好地捕捉时间序列数据中的非线性关系和长期依赖性。以真实的天然气流量数据集进行数值验证,并采用平均绝对百分比误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)作为评估指标。结果表明,EMD-GRU模型相对于单一的GRU模型在天然气流量预测方面具有更高的准确度和稳定性。为天然气管网供应管理和规划决策提供了一定程度上的参考。

基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明:在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。

耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺研究

煤炭地下气化注入点可控后退(Controlled Retraction Injection Point,CRIP)工艺能够实现中深层煤炭资源的清洁高效原位开采,将我国富裕的煤炭资源转化为战略或缺的燃气资源。为取代CRIP工艺中氧气和点火液的注入、提高煤层气化反应活性,基于煤炭地下气化生产工艺和微波加热技术特点,创新提出了耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺设计,将气化剂和微波发生器产生的微波经由连续油管注入到地下煤层并在目标气化区释放。通过理论分析和实验研究,从微波的产生、传输、释放、与煤层作用、以及产业发展模式等方面分析了该工艺设计在工程实践中面临的难题和解决方案。研究结果表明,耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺在技术上是可行的;在煤炭地下气化过程中加热煤层所需的热量较大,大功率磁控管可以满足工业生产规模需求;微波能够通过双层连续油管镀铜的内管外壁和外管内壁间的环形空间远距离传输到地下煤层;微波频率越高,微波功率衰减越快,2450 MHz和915 MHz频率微波在双层连续油管中传输500 m时,其功率分别衰减至15.6%和32.1%,中深层煤炭地下气化应选用较低频率来远距离、低损耗输送微波;在双层连续油管前端的外管壁面上按一定规则割开缝隙,形成微波释能器,将微波从管线中泄漏出来辐射煤层;原煤在干燥、热解和燃烧阶段都能够较好地吸收微波能而被加热,在有氧条件下煤样温度升高到587℃时焦炭被点燃,最高温度可达1080℃;风光电−储能−煤炭地下微波气化融合产业模式能够充分利用绿色能源,实现中深层煤炭清洁高效原位开采。研究能够为微波辅助煤炭地下气化提供理论基础和技术支持。

爆炸荷载下埋地管道动力响应试验及数值模拟研究

基于设计开展油气管道浅埋爆炸试验与数值模拟,对油气管道在爆炸荷载下动力响应及CFRP(carbon fiber reinforced polymer)对防护效果进行研究。通过比对油气管道浅埋爆炸试验数据,验证了采用ALE(arbitraryLagrange-Euler)方法建立管-土耦合模型的合理性和有效性。研究结果表明,在爆炸荷载下,管道迎爆面发生凹陷变形,高应力区出现在正对爆心单元并向管道端部逐步延伸衰减。外部包裹CFRP可以有效减缓管道变形,且一定程度上增加CFRP层数可以有效降低管道等效应变,10层CFRP包裹加固的管道等效应变较6层CFRP包裹加固管道的等效应变降低56.4%。同时,在炸药量小于5kg时,浅埋爆炸荷载条件下埋地油气管道的变形不明显,爆心距大于0.6m时,管道最大有效应力衰减较快。

天然气液化系统露点的定量分析

在天然气液化系统中,水露点凝结而成的液滴会造成相关设备发生露点腐蚀,而烃露点凝结而成的液滴不会导致设备发生露点腐蚀,反而可以抑制露点腐蚀的发生。为找到天然气水露点和烃露点的临界点,采用Aspen Plus软件建立了天然气露点定量分析模型,对天然气液化系统中的轻组分天然气和含有微量重组分天然气的露点进行了定量分析,同时分析了天然气压力以及天然气中CO_(2)物质的量分数对露点的影响。结果表明,轻组分天然气的露点类型为水露点,会对天然气液化系统相关设备造成露点腐蚀;天然气中微量的C6重组分不会对露点温度及露点溶液组成造成影响,而微量的C7、C8和C9重组分则会改变露点温度及露点溶液组成。可通过向天然气中增添微量C_(9)及C_(10+)重组分来预防天然气液化系统相关设备发生露点腐蚀。

过程装备专业汉语课程建设与教学模式初探

专业汉语课程是非英语类外国留学生在我国学习专业知识的必经阶段,是从汉语沟通到专业知识学习的重要纽带。以校企合作定向培养本科国际学生为契机,针对非英语类外国留学生开设过程装备与控制工程专业汉语课程。基于课程的特殊性及留学生的思维习惯,创新性提出了纵横联合的课堂教学方式并将其应用于实践教学。创新课堂教学模式,结合VR实验室等先进的教学辅助工具,使学生的语言水平与专业知识同时进步,在学习完本门课程后,专业语言沟通能力和专业文献阅读能力均有大幅提高。

板间距和倾角对波纹板分离性能影响的数值模拟

应用FLUENT软件对含有粒径为1~50μm液滴的气体在波纹板内的流场进行了数值模拟,计算得到了不同进气速度、板间距及波纹倾角下波纹板的分离效率和压降。结果表明,较小幅度地改变波纹板倾角,对压降变化影响显著。在一定范围内减小板间距,可以有效提高波纹板的分离效率。

一种零泄漏密封技术—纳米磁性流体密封研究的进展

纳米磁性流体密封是一种新型密封技术 ,它具有零泄漏、无污染、无磨损、寿命长、结构简单等其他密封方式所无可比拟的优点。介绍了纳米磁性流体密封的原理、磁场和密封压差的计算设计方法、密封能力的影响因素等问题的研究现状。对纳米磁性流体密封的市场前景作了展望 ,对其中存在的问题作了简要评述 ,并指出了它的发展方向。

降温速率对过硫酸铵结晶介稳区影响的研究

用电阻法测定过硫酸铵溶液的结晶介稳区宽度;采用不同的降温速率进行了过硫酸铵结晶热力学数据的测定,得到了过硫酸铵各个降温速率下的过饱和浓度曲线,从而得到了过硫酸铵结晶的介稳区宽度.结果表明：在相同的降温速率下,过硫酸铵的过饱和浓度随温度的升高而增大,在温度为40～50℃的范围内,过硫酸铵介稳区宽度明显增大;在不同的降温速率下,介稳区宽度总体最大的是降温速率为40℃/h.这为过硫酸铵工业结晶的生产提供了理论依据.

气流中液化天然气液滴破碎数值模拟研究

基于流体体积法和k-ε湍流模型对液化天然气单液滴在气流中的变形破碎情况进行模拟研究。研究不同We对液滴形态和破碎模式的影响,分析液滴形态变化过程中速度、加速度和阻力系数随时间的变化趋势,并研究不同流场下液滴变形破碎情况。结果表明,不同的We下,液滴呈现出不同的破碎模式,液滴发生剪切破碎的临界We为80左右,同一We下不同直径的液滴临界破碎时间有所不同;随着气液相对速度的We的增大,液滴的无量纲变形时间先递减后趋向于平缓;液滴变形破碎过程中,速度随着时间的延长而增加,加速度和阻力系数随着时间的延长先增后减;与普通流场相比,带挡板的流场中液滴变形破碎时间明显缩短。

花-格管线腐蚀穿孔失效模型分析

为了寻找花 -格管线腐蚀穿孔的原因 ,对西起柴达木盆地西部的油沙山 ,东至其东部格尔木 ,全长 435.7km的花 -格管线运行以来的腐蚀穿孔次数进行统计分析和相关性计算 ,得出腐蚀穿孔累积数对数和运行时间的线性关系、腐蚀穿孔累积数和运行时间的指数关系 .模型表明腐蚀穿孔失效呈加速态势 ,其腐蚀失效机理是管道防腐层下电屏蔽的电化学自催化腐蚀和管道保温层中干湿交界处氧浓差腐蚀 .

不同酸性介质中2种不锈钢耐均匀腐蚀性能的研究

采用电化学方法完成了22Cr双相不锈钢和316L普通奥氏体不锈钢在H2SO4和HCl溶液、含甲酸的50％HAC、含HF和氯离子的磷酸溶液中的均匀腐蚀性能对比研究。结果表明，22Cr双相不锈钢的耐均匀腐蚀性能优于316L普通奥氏体不锈钢。

炼厂循环水中16MnR腐蚀电化学阻抗谱

在确定循环水系统的主要腐蚀影响因素为Cl-浓度、循环水温度、pH和Ca2+浓度的基础上,采用电化学测试系统对16MnR进行电化学阻抗试验并采用等效电路Rs(CtRP)对阻抗谱进行拟合;采用正交试验设计方案并通过极差分析确定各个因素对16MnR腐蚀影响的大小。结果表明,16MnR在炼厂循环水中的电化学阻抗谱为单容抗弧,控制腐蚀过程的参数为电荷转移电阻RP,随着RP值增大阻抗增大腐蚀速率减小;氯离子浓度和循环水温度对16MnR腐蚀影响最大。

波纹板气液分离过程中液滴与液膜作用的动力学过程研究

基于流体体积法法研究了We、碰撞入射角与液膜厚度对液滴与液膜碰撞行为结果的影响,得到碰撞过程发生吸收、破碎、飞溅的特性条件。实验研究表明,当0<We<137,50μm<d0<100μm(d0为初始液滴直径)时,液滴入射角度由36°增大到90°,碰撞结果演变由吸附-破碎的临界We减小,由破碎-破碎并飞溅的临界We增大;液滴入射角度由30°增大到36°,碰撞结果演变由吸附-吸附并飞溅的临界We增大,由吸附并飞溅-破碎并飞溅的临界We减小;液滴垂直撞击液膜时,随着无量纲膜厚度的减小,碰撞结果由吸附-破碎的临界We依次减小,由破碎-破碎并飞溅的临界We也依次减小。

BP神经网络预测石化塔顶系统腐蚀的应用研究

塔设备是石化企业一个非常重要的系统,塔设备的腐蚀问题十分严峻。根据某石化企业分馏塔塔顶系统的腐蚀监测数据,探讨利用BP神经网络建立腐蚀预测模型解决石化塔设备在腐蚀过程中产生的问题。本文分别使用min-max和z-score标准化方法对腐蚀监测数据进行处理,比较两种方法对腐蚀预测结果精度的影响;并且分析训练样本个数变化对腐蚀预测模型预测结果产生的影响。结果显示:利用BP神经网络建立的腐蚀预测模型可以为炼油厂的腐蚀控制提供依据;使用min-max标准化方法处理的数据,能够得到更高的预测精度;当训练样本超过20时,模型预测结果的精度和稳定性均较好。

用回归正交设计法建立磁极结构参数与磁性流体密封压差的经验公式

在磁性流体密封压差分析领域引入回归正交分析,采用回归正交设计得到了磁性流体密封的磁极结构参数与密封压差的回归经验公式,并对回归经验公式进行了简化。结果表明:回归经验公式计算结果与有限元模型计算结果和实验结果相差不大,能够满足工程上的应用需要。

湍流模型对旋流燃烧数值模拟的影响

通过FLUENT数值模拟软件,选取标准k-ε模型和可实现k-ε模型结合非预混PDF火焰模型对旋流燃烧器的湍流流场进行了研究。对比湍流模型理论构建与实际应用所体现出的差异,发现在强旋流燃烧下,可实现k-ε模型能够更准确的模拟计算旋流燃烧的回流区和速度分布等流动特征。

加氢装置空冷器管束变形分析及防止

基于加氢处理现有的工艺原理和生产参数 ,对该装置干式空冷器管束弯曲变形原因进行了分析 ,对几种常见工况管束轴向应力进行了计算及校核。可通过拆除管箱浮动端的约束 ,严格控制操作工艺参数 。

天然气储运系统法兰连接密封性分析

目前油气储运系统中的法兰连接设计多采用基于m (垫片系数 )、y(最小预紧比压力 )系数的法兰设计标准 ,该方法不能真实地反映出当设计压力、温度、流体介质参数变化时而出现的泄漏量或密封性的变化。介绍了美国压力容器研究会的PVPC设计法 ,该方法提出的新的垫片密封参数 ,不但考虑了垫片材料、结构和厚度的关系 ,而且还介入了垫片尺寸、介质性质、压力、温度等因素的影响 ,较客观地描述了垫片的密封特性。按PVPC方法计算了直径为 15～ 4 0mm、压力为 0 .6～ 4 .0MPa的焊钢制管法兰在标准螺栓载荷下的泄漏率 ,结果表明 ,同样的垫片 ,在同样压力下 ,直径越大 ,密封性越差 ;在不同工作压力下 ,随着压力的增大 ,泄漏率增大 。

采用金属石墨缠绕垫的法兰连接密封性

采用金属石墨缠绕垫的法兰连接设计是基于m ,y系数的法兰垫标准 ,依此设计的法兰垫可保证法兰连接的安全性 ,但不能确定法兰连接的密封性 ;采用基于金属石墨缠绕垫密封系数Gb,Gs,a的设计方法 ,分析了直径为 15～40mm的标准系列管法兰在标准螺栓载荷下的泄漏率 ,其质量泄漏率为 0 .2 75～ 2 8.80 0 μg/ (s·mm) ,密封度等级于经济、标准级之间 ;直径为 40mm、压力为 1MPa的管法兰连接处每天的气体泄漏量达 8L(标准状态 ) .结果表明 ,应用基于垫片密封系数的设计方法 ,可保证法兰连接的密封性 .