天然气管道可靠性增长预测方法研究

为减少天然气管道投产前的设计和制造缺陷,提高使用寿命、运行可靠性和安全性、减少后期维修费用,通过统计模型结合试验数据实现对天然气管道可靠性增长水平的预测,提出天然气管道可靠性增长预测方法;分析常用可靠性增长模型并结合天然气管道可维修、小子样的特点,将Duane模型与AMSAA模型应用于天然气管道,结合点估计、趋势检验、拟合优度检验、区间估计和标准差,得出天然气管道可靠性增长模型,预测可靠性增长并进行实例验证。研究结果表明:Duane模型与AMSAA模型作为天然气管道可靠性增长试验具有可行性;其中AMSAA模型更具优势,得出天然气管道的瞬时无故障工作时间(MTBF)估计值可达到试验目标值,并预测MTBF达到2000 h时所需要的试验时间为317954611.3 h,未来第51次故障预测区间为[848.4609,939.6226],误差为1.25%,方法具有良好的适用性,可有效预测天然气管道可靠性增长。研究结果可为天然气管道设计改进提供指导。

基于贝叶斯单源域领域泛化算法的天然气管道故障智能诊断

基于深度学习算法的故障智能诊断模型已被广泛应用于天然气管道运输安全领域,然而管道通常处于准稳态,使得训练集中的故障样本量受限。为此,针对天然气管道故障诊断中因训练集故障样本量有限,导致难以准确诊断的问题,提出了一种基于贝叶斯单源域领域泛化(BSDG)算法,部署了一种攻击防御策略,通过在攻击阶段明确伪目标域增强路径,并在防御阶段引导模型参数的后验分布向伪域样本得分更高的方向调整,增强模型在面对不同域扰动时的适应性和鲁棒性。研究结果表明:(1)基于贝叶斯网络建立的非定向攻击模型确保伪域样本既保留了与源域的相关性,又引入了足够的域差异来模拟潜在的目标域,由此提升了多源域和单源域设置下的领域泛化诊断准确率;(2)测试结果显示,BSDG算法在多源域泛化任务及两项单源域泛化任务中,相较于性能最优的对比算法,其准确率分别提高了9.79%、5.09%和27.98%;(3)裕度差异损失通过在学习决策边界的过程中引入不确定性,令分类器可以灵活且有效应对频繁的分布变化,显著性测试结果表明BSDG算法在多数场景下显著优于先进对比算法;(4)贝叶斯神经网络通过在权重上引入不确定性,有效提升了BSDG算法的泛化稳定性。结论认为,BSDG算法通过使用基于贝叶斯推理的攻击防御策略,有效扩展了源域模型的决策边界,解决了实际场景数据匮乏导致的深度神经网络泛化能力差的问题,为样本受限情形下的天然气管道故障诊断模型设计提供了理论支撑。

含H_(2)S天然气管道内腐蚀直接评价方法的改进

为了确定H_(2)S对天然气管道内腐蚀的影响,对NACE SP0110-2010标准提出的天然气管道内腐蚀直接评价方法(包括预评价、间接评价、直接评价、后评价四个环节)进行改进,即在该方法的间接评价环节引入了CO_(2)-H_(2)S腐蚀速率预测模型和积水概率参数,提高了推荐开挖点管道腐蚀程度的准确性。并以某含H_(2)S天然气管道为例,对改进后的评价方法进行了演示。结果表明:根据间接评价(多相流腐蚀模拟计算),极严重腐蚀出现在管道前500 m处,23%管段的积水概率为1;根据直接评价(现场开挖),5个开挖点处管道均属于极严重腐蚀,最大腐蚀速率为0.337 mm/a,与间接评价的预测结果一致;根据后评价确定了管道再评估时间间隔为1 a。改进后评价方法对预测多相流含H2S天然气管道内腐蚀高危点具有一定的借鉴意义。

COMSOL仿真模拟埋地天然气管道多孔瞬态泄漏与扩散

为研究埋地天然气管道多个泄漏孔下的扩散规律,以多孔介质中埋地管道的泄漏孔个数、泄漏孔间距、管道埋深为变量研究流体运输扩散现象.使用COMSOL软件构建三维模型,基于多孔介质中气体扩散物理模型,设置土壤域为多孔介质域观察管道非稳态过程泄漏扩散现象,并采用有限元法模拟多物理场耦合作用.结果表明:土壤域内多个泄漏孔释放的甲烷气体达到饱和时间比单孔泄漏约缩短120min;泄漏孔间距为300mm比间距为100mm时形成土壤表面危险半径约增加1.5倍;埋地管道上方覆土厚度与固定时间内土壤表面气体浓度变化呈负相关;泄漏孔个数和孔径的增加与土壤内甲烷含量变化呈正相关.研究结果可为天然气泄漏事件应急预案的制定提供技术支持.

二维水动力数学模型在天然气管道穿越蓄滞洪区防洪影响分析中的应用

针对天然气管道穿越蓄滞洪区管线分布范围广,局部穿越河湖等重点区域的特点,采用基于MIKE 21软件的二维水动力数学模型,在模拟大区域洪水演进的基础上又兼顾局部重点区域的水情分析,为相应的防洪影响分析及冲刷计算提供基础数据。成果可为类似工程穿越蓄滞洪区的防洪影响分析提供参考。

安徽省埋地天然气管道检验与保护对策

根据对安徽省埋地天然气管道腐蚀与保护现状调研以及案例分析,本文从管道内壁保护、防腐层保护、阴极保护以及杂散电流保护等方面提出埋地天然气管道的腐蚀与保护对策,以提高管道运行安全性。

基于时序InSAR技术的中贵天然气管道天水市段沿线滑坡隐患识别与形变分析

中贵天然气管道天水市段沿线地处黄土高原,地貌类型多样、构造活跃、复杂地质条件下发育多种具有隐蔽性和潜伏性的地质灾害,其中滑坡灾害对中贵天然气管道的安全危害极大,因此,对中贵天然气管道天水段沿线滑坡隐患进行有效识别与分析具有重要意义。采用Sentinel-1A升降轨卫星数据,基于时序合成孔径雷达干涉测量(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)对中贵天然气天水段沿线滑坡隐患进行了解译识别、现场复核、发育特征与典型滑坡形变分析。研究区共识别17处滑坡隐患点,现场复核最终确定13处,其余4处为人类工程活动区,其中常沟村和磨峪沟村滑坡形变受降雨影响。统计发现研究区管道沿线滑坡多发生在坡度40°~50°,高差400~600 m,东北坡向和距管道100~150 m范围内,且岩土体强度较低,地层以第四系全新统冲洪积层(Q_(4)^(a1+p1))为主。结果表明:联合升降轨的时序InSAR技术可以有效识别管道沿线滑坡隐患,为油气管线的安全运营及今后油气管道选线提供重要的科学依据和参考。

掺氢环境下含腐蚀缺陷X52天然气管道的结构强度失效机理研究

[目的]旨在探究掺氢环境下含腐蚀缺陷管道的结构强度劣化规律。[方法]基于试验数据分析X52钢在不同掺氢比例下的承载性能,采用非线性有限元方法研究X52掺氢天然气管道在不同腐蚀缺陷下的结构强度失效机理。[结果]研究结果表明:掺氢比例增大到50.0%时,管道在组合载荷下达到失效的位移最小为2.58 mm,结构韧性劣化程度较大;掺氢比例为25.0%时,缺陷深度越大,结构失效程度越严重,通过对正方形和圆形缺陷的对比,发现正方形缺陷的最大应力高于圆形缺陷。[结论]基于材料性能构建的含缺陷管道模型能够实现对不同掺氢环境下天然气管道服役状态结构承载力劣化程度的评估,所做研究可为新能源管道设计及健康监测提供工程化建议。

地基非均匀沉降下天然气管道应力分析

湿陷性黄土在受水浸湿后产生了严重的地基非均匀沉降现象,对管道产生了附加应力,产生了肉眼可见的位移偏量,严重影响天然气管道的运输安全。针对志丹压气站天然气输气管道的复杂铺设结构进行了应力计算与分析,结合现场监测数据与数值模拟分析,给出关键点的应力和位移,验证了模型合理性,对输气管道应力状态进行预测分析,得到了对工程设计与改进具有重要意义的结论,为天然气管道的应力预测提供了理论依据。

基于模糊综合评价的城镇埋地聚乙烯天然气管道风险评价

天然气管道一旦发生事故,往往造成巨大的经济损失和人员伤亡,故对天然气管道进行风险评价,以预防事故的发生显得尤为重要。本文分析了聚乙烯管的失效模式,在此基础上对风险因素进行辨识。利用层次分析法(AHP)确定各类风险因素的权重,采用多层次模糊综合评价方法对管道进行综合风险评价。并提出弱化失效可能性,强化失效后果的观点。评价结果表明,此方法可以将定性评价转化为定量评价,输出定量评价结果,并能清晰显示风险来源,具有较好的适用性。

高含硫天然气管道泄漏H_(2)S扩散规律研究

在高含硫天然气管道中,泄漏事故的风险较高,一旦事故发生,将对周围建筑和居民安全构成严重威胁。本研究聚焦于含5%硫化氢(H_(2)S)的天然气管道,利用计算流体力学方法对水平泄漏扩散进行了数值模拟。特别研究了风速对泄漏口上游建筑各楼层硫化氢体积分数的影响。主要发现包括:(1)通过在仿真的房屋模型中各楼层设置监测点,观察到随着楼层增高,H_(2)S气团扩散至房间的时间显著缩短。(2)随着风速的变化,位于高层(第11层至第24层)的房间内H_(2)S气团扩散时间随风速的增加而减少。而对于低层(第1层至第10层)的房间,在风速低于9 m/s时,H_(2)S气团扩散时间随风速增加而延长;但当风速超过9 m/s时,扩散时间随风速增加而缩短。这些结果为高含硫天然气管道泄漏事故的应急响应和安全管理提供了重要参考。

基于复杂网络的天然气管道网络风险传播研究

为改善管道安全监控与维护,探究天然气管道网络最优风险传播路径。首先,基于复杂网络理论构建网络拓扑结构,利用应用熵权—TOPSIS法对网络节点重要性排序。其次,构建天然气管道网络风险传播模型,定义网络节点失效率和脆弱度,得到蓄意破坏与随机破坏策略下节点的风险传播度和风险最优传播路径。最后,以上海市天然气管道网络为例进行实证分析,结果表明,级联风险情况下的蓄意破坏传播风险度总和大于随机破坏,为管道拓扑优化与维护提供依据。

次高压天然气管道喷射火形态及热辐射试验研究

若天然气管道泄漏,与外部火源接触可能导致形成喷射火,对附近的工作人员和设备带来巨大风险。因此,深入研究天然气管道中喷射火焰的燃烧行为显得尤为关键。选取尺寸分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm的6种孔径,压力分别为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 MPa,进行不同工况下的天然气管道喷射火试验。结果表明:当天然气燃烧达到稳定时,随着喷射压力和喷嘴口径的增大,火焰高度和热辐射逐渐升高;在孔径为3.0 mm时,火焰最长达到4.32 m,泄漏孔水平位置1.0 m处热辐射最大达到552 W/m^(2);当孔径在1.5 mm、压力为1.2 MPa时,火焰开始出现抬升现象,随着压力和孔径的增大,抬升现象更加明显。当泄漏孔径在3.0 mm、压力为1.5 MPa时,最大抬升到0.4 m。试验结果为处置天然气管道泄漏喷射火提供了数据依据。

跨国长输天然气管道清管器卡堵治理措施

长输天然气管道清管作业是保障长输天然气管道安全、平稳、高效运行的基础性措施,在实际运行过程中,清管器或因管道变形、冰堵、工艺流程错误及管道三通卡阻等系列原因造成清管器堵塞,影响安全运行。因此有必要分析清管器卡堵的潜在风险,并制定切实有效的解堵方法和防止措施,确保管道安全、平稳、高效运行。

埋地天然气管道泄漏振动信号传播特性研究

埋地天然气管道泄漏引起的气流会推动周边土壤产生振动。通过测量加速度可对振动信号在土壤中的衰减进行测量,从而判断有无泄漏。通过模拟埋地管道气体泄漏,使用加速度传感器测量泄漏孔径2、4、6 mm,泄漏压力1.5、2.5、3.5 MPa工况下的加速度信号,分析了不同泄漏压力条件下的加速度信号在不同土壤介质的传播特性。结合ABAQUS软件对不同土壤介质的加速度衰减规律进行了仿真。研究结果表明,峰值加速度信号在土壤中呈指数衰减特性,试验结果与仿真结果符合较好。研究结果可指导埋地天然气管道泄漏监测传感器的选型敷设和天然气管道的施工,防止事故的发生。

隧道内埋地掺氢天然气管道泄漏扩散研究

氢能作为一种理想的清洁能源备受青睐,将氢气掺入到天然气管道中是实现氢能大规模输送的有效途径。在输送过程中,管道一旦发生泄漏便会严重影响管道的安全运行,目前隧道内埋地掺氢天然气管道的泄漏扩散规律尚不明确。建立了隧道内埋地掺氢天然气管道泄漏扩散数值模型,探究了掺氢比(体积分数)、泄漏孔径和来流风速对混合气体泄漏扩散特性的影响。结果表明,掺氢天然气泄漏后在隧道顶部大量积聚,呈现出中心区域浓度高、边缘区域浓度低的现象。随着掺氢比增大,混合气体爆炸下限降低,相同时间内的泄漏量增多。因隧道空间密闭,混合气体在短时间内不能充分扩散,因此掺氢比越大,爆炸危险区域越大,达到爆炸极限的时间越短。当掺氢比由5%增加到20%时,爆炸危险区域增加了3.18%,混合气体达到爆炸极限的时间缩短了3.7%。泄漏孔径越大,混合气体泄漏量越大,爆炸危险区域越大,混合气体达到爆炸极限的时间越短。当泄漏孔径由20 mm增大至100 mm时,沿隧道径向的爆炸危险区域由距地面1.49 m减小至0.30 m,轴向爆炸危险区域由13.4 m增大至91.9 m,达到爆炸极限的时间由95.2 s缩短至11.3 s。来流风速的平流输送作用促进了混合气体沿隧道轴向的扩散,缩小了隧道顶部的高浓度区域,爆炸危险区域显著缩小。当来流风速由0.5 m/s增大至2.0 m/s时,爆炸危险区域缩小了81.7%。因此,隧道内气体发生泄漏时应及时通风,避免燃烧爆炸等事故的发生。该研究结果可为隧道内埋地掺氢天然气管道的安全运行提供理论依据。

基于无人机的天然气管道巡检系统研究

在长输天然气管道巡检过程中,往往存在地形复杂、巡线距离长、人工巡检效率低等问题,紧急情况发生时人员无法快速到达指定地点。结合无人机飞行技术、泄漏检测技术、地表微变形检测技术、图像识别技术、通信技术等,开发了基于无人机的天然气管道巡检系统,介绍了该系统的架构,给出了该系统中无人机巡检综合管理平台的总体设计和软件平台的功能设计,实现对无人机巡检全流程管理,并通过现场应用,验证了该系统的可行性。

TGNET在氢气和天然气管道泄漏对比模拟研究中的应用

以某输气管道项目为基础,利用TGNET工艺模拟软件,建立氢气管道、天然气管道模型,分别对管线阀门不关闭、管线阀门关闭两种工况氢气、天然气管道泄漏进行模拟分析,并对两者进行对比分析,得到了氢气管道、天然气管道发生泄漏后泄漏点、气源及分输用户在压力、峰值流量、累积流量的不同变化规律,用于指导氢气管道的泄漏检测与预警设计。

光纤光栅技术在天然气管道安全监测中的研究进展

基于光纤光栅的管道安全监测技术具有本质安全和无电磁干扰等优点,适用于易燃易爆环境。文中介绍了光纤布拉格光栅(FBG)的技术现状,对不同安装方式的FBG传感器实现原理、主要参数及性能特点进行了对比分析,介绍了超弱光纤光栅传感阵列的技术优势和应用场景,提出了基于FBG传感的管道安全监测技术研究难点和发展方向,为构建天然气管道安全监测技术体系提供参考。

天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施

天然气管道腐蚀的形成原因包括环境因素、介质因素和材料本身的因素,这些因素相互作用,导致了天然气管道的腐蚀问题。天然气管道腐蚀问题需要在设计、材料选择、运行过程中进行综合考虑和处理,采取相应的防腐措施和定期检测维护工作,不断改进现有的防腐保护技术,提高天然气管道的防腐保护水平,加强对管道腐蚀情况的监测和评估,才能确保天然气管道的持久安全运行,减少对人们生活和社会安全造成的威胁。