近海海底管道阴极保护有效性的评估方法及应用

以某在役海底输油管道牺牲阳极阴极保护系统为应用对象,采用室内试验结合数值模拟方法,及海底管道电位实测和牺牲阳极取样测试等方法,获得了海底管道保护电位水平并预估了牺牲阳极寿命。结果表明:牺牲阳极在所处海域的电化学行为与初始设计选值稍有偏差,结合数值模拟结果,牺牲阳极寿命能够满足初始设计要求(35 a),且寿命期内海底管道保护电位达标,管道处于有效保护状态。数值模拟方法结合实际检测对评估海底管道牺牲阳极阴极保护状况具有较好的一致性和互补性。

耐高温缓蚀剂的制备及缓蚀性能研究

利用喹啉和氯化苄为原料,按照1∶1.1摩尔比合成喹啉季铵盐。将喹啉季铵盐作为耐高温缓蚀剂的主要成分,与表面活性剂、丙炔酮等复配得到缓蚀剂。通过高温静态失重法对缓蚀剂样品的缓蚀效果进行测试。通过系列合成条件以及测试摸索出缓蚀剂的最佳合成条件。与此同时,通过对照实验以及单因素实验探索出缓蚀剂的最佳复配配方。缓蚀剂的最佳合成条件:反应温度150℃,反应时间5 h。之后通过与增效剂、表面活性剂的复配使得缓蚀剂的缓蚀效果明显提高,即在喹啉季铵盐∶丙炔醇∶甲酸∶OP-10=63∶25∶6∶6的条件下,样品的腐蚀速率为44.5 g/m^2h,取得较好的缓蚀效果。

直线同步电动机磁悬浮系统非线性神经网络自适应反步控制

提出一种非线性神经网络自适应反步控制方法来提高电励磁直线同步电动机(EELSM)磁悬浮控制系统的性能。研究EELSM的结构及其运行机理;建立EELSM磁悬浮系统的状态方程与数学模型;为克服EELSM磁悬浮平台运行过程中存在的不确定性扰动,设计了非线性神经网络自适应反步控制器对扰动进行估计,通过构造Lyapunov函数证明系统的稳定性。用MATLAB软件对控制系统进行计算机仿真,仿真结果验证所提方法的有效性。

基于ESO的磁悬浮直线同步电机变增益自适应迭代学习控制

对于可控励磁磁悬浮直线同步电机(CEMLLSM),常规迭代学习控制(ILC)精度低、抖振大,且抗外部扰动能力差。为提高跟踪精度,设计了一种基于扩张状态观测器(ESO)的变增益自适应ILC算法。首先,研究CEMLLSM的工作原理及数学模型。其次,设计基于ESO的变增益自适应迭代学习控制器,为控制器中固定增益部分引入指数可变增益,增加自适应迭代项对控制律中的未知参数进行迭代学习,从而减小系统抖振与误差并加快系统收敛速度。通过引入ESO观测系统的外部干扰,对控制量进行补偿,进而提高系统的抗扰动能力。最后,用MATLAB对控制系统进行仿真分析,仿真结果表明该算法能够有效减小跟踪误差,并对扰动有良好的抑制作用。

蒸汽管线绝热材料保温性能衰减影响研究

绝热材料是保证蒸汽管线保温效益的关键,而绝热材料老化则会造成保温性能衰减影响其保温效益。为提高保温性能,建立了蒸汽管线保温效益理论分析模型,研究了三种绝热材料老化引起保温性能衰减对蒸汽管线保温效益的影响,并分析了绝热材料服役年限的影响。研究结果表明:服役时间为20 a时,硅酸盐毡绝热材料老化对其保温性能影响结果最大,与未考虑老化时相比,其经济厚度、热量损失以及年平均总费用增幅分别为15.15%、36.14%、33.83%;服役时间较短时建议选用硅酸盐瓦绝热材料,当服役时间较长时选用气凝胶绝热材料。

基于视/力多源信息融合的机器人精密装配研究

以实现机器人智能精密装配为目标,搭建一套基于视/力多源信息融合的机器人精密装配系统。基于YOLOv5深度学习框架目标检测算法实现对目标物的识别检测,通过HSV+Canny分割算法实现对目标物的精确定位,结合力反馈导纳控制模型以及基于等距螺旋线的搜索策略,实现多种典型场景下的精密装配任务。

基于遥操机器人的医疗超声检测系统设计与实现

基于高精度遥操作设备和协作机器人搭建一种新型医疗超声检测平台,可用于远程超声检查等应用领域。研究基于双边末端的位姿映射方法、双边力反馈方法与运动保护机制以及动态冲击力反馈与实时感知规避的柔顺控制方法,实现应用于远程医疗超声平台的遥操作机器人随动控制与临场力感知效果,保证遥操作医疗超声平台的实时平稳操作。通过实验验证:该平台具有较强的可行性和稳定性,可为未来超声检测提供新的工作范式。

变压器油纸绝缘绕组过载条件下的热老化试验方法研究

油浸式电力变压器在超过铭牌额定值运行时,绕组导体发热量增加,绝缘纸由于温度上升而发生热老化,缩短其使用寿命。传统试验采用加速热老化研究油纸绝缘材料的热老化速率以获得热寿命模型。变压器实际运行中,由于绕组结构及绝缘油的流动散热作用,绕组绝缘纸层间温度场并不均匀,且绝缘油温度也低于绕组热点温度。采用传统的整体加热方式,将会由于绝缘油在高温下性能的快速劣化而使试验结果严重偏离实际情况。该文提出了一种新的绕组油纸绝缘热老化试验方法,采用电流发生器产生电流使绕组发热,将安放于绕组上的温度传感器信号反馈至电流发生器的调压装置,以控制输出电流的大小,从而获得试验所需的恒定老化温度。基于该试验平台开展了绕组油纸绝缘加速热老化试验,测试了老化过程中绝缘纸的聚合度变化规律。结果表明,与传统的加速热老化方法相比,该文提出的加速热老化试验方法不但更贴近变压器运行的实际情况,而且可以在同一个容器中,同时实现多个温度下的加速热老化试验,大大节省了老化所需的时间及成本。

柔性管道骨架层压溃失效机理和安全评价方法研究进展

非黏结柔性管道作为深水油气开发领域的关键设备,是连接海底井口和海洋平台的主要纽带。海洋油气开发水深已经超过了3000 m,高静水压力是深水软管设计和安全评价的主要挑战,明确深水柔性管道压溃失效机理,并准确地预测柔性管道的压溃压力可以为柔性管道结构设计和安全评价提供依据,柔性管道的压溃压力与骨架层的几何形状以及骨架层之间复杂的相互作用有关,准确高效地预测压溃压力变得极具挑战性。针对柔性管道失效机理研究和压溃压力预测方法进行了总结,指出当前柔性管道压溃失效分析中薄弱的环节,为我国非黏结柔性管道的结构设计和安全评价提供参考。

油气管道内检测数据深度分析

介绍了管道内检测技术的工程背景,并从缺陷分布规律、缺陷发展与类型演化、数据符合性分析等方面详细介绍了管道内检测数据分析的基本方法和要点。最后,通过一典型案例对管道内检测数据分析进行了演示,根据内检测数据分析结果,提出相应的建议。

立式钢制储罐大角焊缝处裂纹的应力强度因子分析

为了研究大角焊缝处裂纹的断裂性能,建立了大角焊缝处含Ⅰ型裂纹的100 000m^3立式钢制储罐有限元简化模型,并基于断裂力学理论分析了裂纹最深处的应力强度因子K_I值及其与主要影响参数的关系。基于分析结果,根据裂纹的位置将大角焊缝附近的裂纹分为底板裂纹、焊缝裂纹和焊趾裂纹,并分别拟合了3类裂纹的K_I值计算公式,据此可以根据现场实际检测的裂纹尺寸和裂纹位置简单有效地对此类裂纹的断裂性能进行工程评估。

海洋非黏结柔性软管金属层失效机制研究进展

整合API RP 17B规范提出的海洋非黏结柔性软管9种常见失效模式,对国内外柔性软管金属层6种常见失效模式的研究进展进行较为详细的综述,并针对目前柔性软管金属层失效机制研究中存在的问题和短板,指出未来海洋柔性软管失效模式研究的下一步建议,为海洋柔性软管结构设计和完整性管理奠定基础。

浮顶罐中央排水管泄漏油气扩散激光检测研究

浮顶罐中央排水管油气泄漏研究对及时制定合理的应急措施、预防重大事故发生有重要意义。介绍了一种判断中央排水管泄漏的方法。通过数值模拟分析了不同泄漏位置对中央排水管泄漏后报警时间的影响,模拟发现3个泄漏位置的报警时间最大相差1308 s,说明泄漏位置对报警时间的影响较大。采用浓度为10%的甲烷代替油气进行了中央排水管油气泄漏激光检测可行性的实验验证。结果表明:TDLAS技术可用于中央排水管泄漏报警系统中油气浓度的检测,对浮顶罐中央排水管泄漏报警系统的设计有一定的参考意义。

考虑轴向荷载和外压影响的非黏结柔性管道骨架层失效分析

非黏结柔性管道骨架层由不锈钢材料互锁缠绕而成,主要用于抵抗外压防止软管发生压溃失效。骨架层失效是柔性软管故障的最大风险,骨架层失效模式主要分为压溃失效和拉伸失效。采用非线性有限元方法并且考虑几何大变形、材料非线性、接触和摩擦等非线性效应的影响,对"S"型骨架层结构建立三维有限元模型,进行了单外压作用下的压溃失效分析和单一轴向拉力作用下的拉伸失效分析,而后开展轴向拉力和外压载荷组合作用下骨架层压溃失效分析。结果表明轴向拉力会一定程度上降低骨架层压溃承载力,相关结论可以为柔性软管结构设计和完整性评价提供参考。

基于逆向工程技术的含凹陷管道极限强度分析

凹陷作为常见的管道几何缺陷形式,可能会引起管道局部应力集中,进而导致其承载能力下降,同时也为管道的正常运行带来巨大的安全隐患。基于变形检测技术和3D扫描技术分别获得含凹陷管道的真实内外表面轮廓,利用逆向工程技术构建凹陷管道的三维实体模型,导入ABAQUS有限元软件模拟运行状态下凹陷管道的应力分布特征,准确地判断含凹陷管体的最危险位置,最后依据Mises屈服准则进行含凹陷管道的安全评估。结果表明,通过上述2种方法获得的凹陷管道应力模拟结果基本吻合,从而有效地验证了基于变形检测技术开展凹陷管道极限强度分析的可行性和精确性,该方法可以有效地避免开展3D扫描前的管道开挖工作。

进口原油海底输送管道内腐蚀预测及评价研究

某进口原油海底输送管道因结构问题无法进行管道内腐蚀检测,为了掌握该管道的内腐蚀状况,依据NACE相关标准推荐的做法,对管道的内腐蚀高风险位置进行了预测。采用腐蚀预测模型,对管道当前工况下的腐蚀速率进行了预测,并利用上游管道的内腐蚀检测数据对该部位腐蚀速率预测的准确性进行了验证。依据预测的数据计算其剩余寿命,给出了合理的再评价周期。

长输油气管道的定期检验探讨

通过近年来国内长输油气管道定期检验法规标准等研究,分析了管道常用外、内检测方法,如交流电位梯度法(ACVG)、Pearson交流电流法、直流电位梯度法(DCVG)、密间隔电位测试法(CIPS)、漏磁法检测技术(MFL)等,介绍了发展趋势,提出各种检验方法的特点,对长输油气管道定期检验提出改进建议。

基于ABAQUS的油气管道内部裂纹应力分析

文章建立了不同管道内压、裂纹深度及裂纹角下的油气管道模型,使用ABAQUS软件对环向裂纹管道进行了有限元分析。发现裂纹处存在明显的应力集中区,整体的应力值沿着管道轴线方向及裂纹走向逐渐减小。最大Mises应力值均随管道内部压力的增大而线性增大,随裂纹深度的增大而线性增大,最大应力值与裂纹深度呈指数关系。随着裂纹角θ/π的增大,管道裂纹处的最大Mises应力变化趋势逐渐减弱。

关于金矿采矿方法的优化选择及岩石力学研究

因为中国特殊的地质结构,金矿的开采在所有类别的矿石开采当中所占的比重较大。为保证充分地开采出合格的金矿,本文以实际的金矿开采为例,选用不同的方式进行金矿开采,对其采矿方法的优化选择和对周围的岩石力学进行了研究。

抛锚撞击作用下海底管道安全评估

文中以杭州湾册镇海底管道为研究对象,结合杭州湾真实海况,采用DNV-RP-F107规范计算方法,基于GB/T 546-1997《霍尔锚》规范选取不同船锚尺寸,研究不同船锚质量以及作业水深等对册镇海底管线的撞击变形以及安全评估。研究发现当册镇海底管道受到7800kg船锚撞击,裸露段存在失效的风险;一旦船锚撞击海底管道,其凹陷变形将超过5%;当册镇海底管道受到10500kg船锚撞击,即使埋深达到1.5m,也不足以保证管线安全,因此建议管线埋深达到2m,以避免管线发生失效破坏。