城市埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城市埋地天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,利用Gambit 2.4建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,利用Fluent 6.3分别对天然气管道上部、下部及背风侧3种泄漏工况下,气体在土壤中和空气中的扩散规律进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏在土壤和空气中的危险范围最大,关闭泄漏管段两端阀门以后,气体扩散危害范围逐渐变小。研究结果为城市埋地天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。

架空天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,分别对天然气管道上部、下部、迎风侧及背风侧等4种工况的泄漏扩散进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏比上部泄漏气体更贴近地面且不易扩散,且横向危险范围也比上部泄漏大30～70m;迎风侧泄漏与背风侧泄漏情况相似,但迎风侧泄漏危险区域的纵剖面面积更大,更危险。应用数值方法模拟管道穿孔扩散问题,给出了不同工况下的泄漏范围,为天然气管道泄漏的安全输送及安全抢修提供了理论依据。

输油管道防腐技术存在问题及解决办法

针对某油田输油管道防腐现状,分析了输油管道现阶段存在的问题:管道防腐层存在缺陷;输油管道不具备断电电位测试条件;多条输油管道共用阴极防腐站;管道保护电位未达到标准要求;杂散电流对管道阴极保护影响过大;阴极保护系统设施不完善。结合实际生产,提出了相应的解决措施:对防腐层进行修复;测试输油管道断电电位;采用先进的管道阴极保护电位监测系统;对管道杂散电流测试,必要时进行排流处理;完善阴极保护设施。通过上述措施,确保管道处于安全、良好的运行状态。

建筑群外埋地燃气管道泄漏的风险性评估

针对建筑群外埋地燃气管道穿孔泄漏问题,利用Gambit2.4建立三维仿真模型,并运用CFD软件Fluent14.0分别对不同环境温度、湿度条件下,燃气在土壤和大气中的连续泄漏扩散工况进行了数值模拟。对比分析了环境温度、相对湿度耦合作用下对燃气扩散的影响及浓度分布规律。研究结果表明,从泄漏口喷出的燃气首先在土壤层中迅速扩散,致使上方地表附近的浓度值很快达到了爆炸下限和上限。透过地表的燃气遇到两侧建筑物时,在迎风侧和背风侧方向分别形成不同的浓度扩散区域。受不同湿度和温度的影响,部分建筑物表面的预警浓度所处高度发生了明显的变化。案例研究结果可评估燃气泄漏事故的范围大小和指导人员及时有效地疏散。

埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对天然气管道不同损伤过程中的泄漏扩散问题,利用FLUENT软件,建立CFD仿真模型,研究了泄漏口大小对天然气泄漏扩散范围的影响。以山区与城镇交界处的天然气埋地管道为例,考虑风速随高度的变化和关闭阀门后泄漏率随时间的变化,对天然气泄漏扩散进行数值模拟,编写导入FLUENT的UDF程序并对风速和泄漏率进行了修正。实例计算结果表明,扩散范围随着泄漏口的增大而变大,在泄漏口直径为6.35、25.40mm和101.60mm时,天然气爆炸下限距地面高度分别可达92、122m和408m,天然气爆炸下限下风向距泄漏口的水平距离分别可达322、770m和1 291m;由于天然气受管道上层土壤的影响而损失大量湍能,因此泄漏气体在地表和土壤中扩散时,泄漏气体在地表的扩散范围大于在土壤中的扩散范围,其中泄漏口直径为101.60mm时扩散范围最大,天然气爆炸下限下风向距泄漏口的水平距离在地表和土壤中最大分别可达80m和105m。

辽河油田埋地集输管道剩余寿命的预测

以辽河油田曙四联至首站集输管道为研究对象,通过计算机求解得到管道腐蚀缺陷的极限尺寸;基于室内挂片试验方法,计算管道的腐蚀速率。基于RSTRENG准则的管道剩余强度预测模型,对输油管道进行剩余寿命预测。结果显示:在管道的最大腐蚀深度为6.71 mm,均匀腐蚀速率为0.229 mm/a条件下,管道的剩余使用寿命为9 a,考虑到点蚀与局部腐蚀更为严重及预测中不确定因素的疏漏,建议下一次腐蚀评价应为4 a后。

室内燃气报警器的安装位置优化

燃气属于易燃易爆的危险性气体,当在室内有限空间发生泄漏时,会带来相当严重的后果。针对燃气泄漏扩散的特点,利用Gambit建立室内燃气灶喷嘴处气体泄漏扩散的物理模型,并结合CFD流体动力学软件FLUENT模拟了燃气连续泄漏的扩散过程。对燃气在一定温度梯度、不同湿度条件下的扩散效果进行了对比,并监测了指定安装区域内不同安装点处的浓度,以期达到优化报警器安装位置的目的。结果表明,室内空气的相对湿度和安装位置是影响报警时间的关键因素;在相同安装点,当空气相对湿度增加15%时,报警时间延迟近6s;在一定的空气相对湿度下,报警器距离泄漏口水平位置增加1m,报警时间滞后4s。

L450钢在不同温度模拟土壤溶液中最大阴极保护电位

为深入研究稠油高温管道的阴极保护规律,明确温度对最大阴极保护电位的影响,采用恒电位极化结合慢应变速率拉伸测试(Slow Strain Rate Test),分析了L450钢在不同温度模拟土壤溶液中的最大阴极保护电位。采用扫描电镜观测慢应变速率拉伸测试试样的断面形貌,用X射线衍射分析试样表面沉积层组分。结果表明:在温度从20℃上升到60℃的过程中,施加相同阴极保护电位时,温度越高,氢含量和氢扩散速率越高,阴极析氢反应增强,更易导致氢脆现象发生;随着温度升高,断面收缩率损失系数越大,L450钢氢脆敏感性增强,最大阴极保护电位负向移动,从-1 200 mV(CSE)降低到-1 400 mV(CSE);增大施加阴极保护电位,拉伸断口形貌从典型韧性断裂向脆性断裂特征转变;而当温度升高至80℃时,溶液中Ca^(2+)离子与Mg^(2+)离子在L450钢表面形成沉积层,降低了氢扩散速率,因此L450钢试样断面收缩率损失系数较小,断口为明显的韧性断口形貌,不具有明显氢损伤敏感性,此时,L450钢的最大阴极保护电位不应超过-1 500 mV(CSE)。研究结果可用于评价管道运行环境的阴极保护准则,特别是高温运行管道的阴极保护准则。

油气管道盗孔接管修复结构强度分析

管道打孔现象作为第三方破坏的主要形式威胁着油气输送管道的安全运行。焊接接管是一种常见的管道盗孔修复补强方法,但焊接接管导致管道几何形状突变,破坏了原有的应力分布。建立管道盗孔接管修复结构的有限元模型,运用非线性有限元方法对管道在内压载荷作用下的应力分布进行了计算。研究结果表明:焊接接管导致了管道开孔附近区域局部应力集中,且随内压增加应力集中面积逐渐加大;最大应力点出现在管道开孔0o处(管道开孔内壁轴向位置);在保证焊接工艺的情况下,较小的接管管径、与管道主体壁厚相近的接管壁厚具有更好的修复效果。

停输前后顺序输送混油特性的数值模拟

在地形复杂的地区,输送成品油时难免会经过高差、停输、下坡等不同工况的路径,而管道的倾角、停输的时间对下坡管道的混油特性有很大影响。借助于CFD的多相流模型,以三维倾斜管道为研究对象,分别就停输时间、倾角、输送顺序对混油特性的影响进行了数值模拟。研究结果表明:停输前,当前行汽油后行柴油时,管道的倾角越大,混油量越小,管道倾角越小,越易出现混油;当前行柴油后行汽油时,混油尾较长,倾角越大,混油量越大,管道倾角越小,混油量越小,但倾角对混油的影响较小;倾角对前行汽油后行柴油时混油量的影响大于前行柴油后行汽油时混油量的影响。停输后,在相同倾角下停输时间越长,混油量越大;在停输时间相同时倾角越大混油量越大。当前行柴油后行汽油时,随着停输时间的延长,混油越来越均匀,其倾角和管道的倾角一致,停输时间和倾角对前行汽油后行柴油时混油的影响较大。

翻越点铺设变径管混油特性的数值模拟

针对成品油管道沿线落差较大且出现翻越点时,管路变径对成品油顺序输送混油比例产生影响的问题,应用CFD软件多相流模型,以汽油和柴油作为交替输送对象,建立顺序输送混油控制方程,分别对变径位置在弯管前和弯管后两种情况进行数值计算,得到了混油量分布云图,分析了不同输送顺序对混油体积分数的影响。结果表明,弯管前变径时,后行柴油和后行汽油的混油段长度大致相等,后行柴油楔入到前行汽油中的量较多;弯管后变径时,后行柴油的混油段较长,沿轴向各截面的平均体积分数不均匀。因此,成品油管道通过翻越点时,选取变径位置在弯管前,并多采用前行柴油后行汽油的输送方式有助于减少混油量。

新疆油田长输管道阴极保护效果评价

在调研管道运行工况和阴极保护系统运行环境的基础上,依据广泛性、代表性、针对性原则,选取典型管道和测试点,通过现场挂片法测得管道的腐蚀速率和阴极保护度,以评价管道的阴极保护效果。结果表明:依据GB/T 21448-2017规定的最小保护电位和阴极电位负向偏移准则,对管道施加阴极保护后,管道的腐蚀速率明显低于0.01 mm/a,保护度在85%以上,总体阴极保护效果良好;对土壤电阻率较大的管道,建议采用100 mV阴极电位负向偏移准则。在管道阴极保护的实际运行过程中,需要对管道所处土壤的微生物含量和种类、杂散电流和最大保护电位进行重点监测,以便及时调整管道的阴极保护电位,避免管道产生较为严重的均匀腐蚀和局部腐蚀、氢损伤以及造成不必要的资源浪费。

天然气管道泄漏扩散规律的数值模拟

近年来,由于天然气管道泄漏而导致火灾、爆炸的风险,对群众的安全、企业财产和环境等造成极大的威胁,因此,通过分析管道的泄漏模型,制定相应的对策保障天然气管道系统的安全、可靠的运行是非常有意义的。本文利用FLUENT对天然气管道泄漏扩散规律迚行了数值模拟,得到了甲烷的扩散规律及浓度分布规律,为有效预测天然气泄漏扩散的影响范围提供了依据。

外腐蚀管道剩余寿命的有限元分析

预测油气管道的剩余寿命,对避免管道泄漏事故的发生和节省维修费用具有重要意义。针对国内某成品油管道开挖点处的两个腐蚀缺陷,基于有限元分析方法,建立了管道椭球形缺陷的三维有限元结构模型。以管道实测缺陷尺寸为依据,在已知腐蚀速率的情况下,采用非线性分析技术对腐蚀管道进行了应力分析,依据塑性极限状态失效准则预测了管道的剩余寿命。结果表明,两个腐蚀缺陷的剩余寿命分别为8a和13a,预测结果可为管道的维护维修提供理论依据。

高温埋地输送管道缓蚀剂防腐措施研究

通过固体缓蚀剂的释放率测试、缓蚀效果评价,结合线性极化、动电位极化和交流阻抗图谱(EIS)等电化学测试分析,探讨其缓蚀作用机理及在高温埋地输送管道防护中的适用性。结果表明:在管输工况条件下,固体缓蚀剂释放时间为33 d。当固体缓蚀剂加药量为5000 mg/L时,可以显著降低T/S-52K钢的腐蚀速率,在模拟管输工况条件下,其缓蚀效率为89.16%。添加固体缓蚀剂后,T/S-52K钢的极化电阻R_(p)迅速升高,电极反应阻力增大,自腐蚀电位显著正移,腐蚀速率明显降低;缓蚀剂成相膜层主要通过阻滞阴极电化学反应,发挥缓蚀作用。固体缓蚀剂的释放组元可在金属表面形成"成相的"膜层,随着腐蚀时间的延长,缓蚀剂成相膜层的膜阻R_(m)显著增大。通过简单有效的评价方法得到固体缓蚀剂的释放速率及最佳加药量,对固体缓蚀剂的实际应用具有指导意义。

温度对L450管线钢最小阴极保护电位的影响

通过动电位极化以及恒电位极化试验,采用失重法、阳极Tafel直线段反推法等技术手段,针对温度对最小阴极保护电位的影响,探究了不同温度条件下模拟土壤溶液中埋地管道L450的最小阴极保护电位,以期阴极保护系统达到最佳的保护状态,避免因阴极保护不足而造成管道腐蚀穿孔的现象,从而科学有效地提升管道腐蚀防护的适用性和正确性。结果表明:对于运行温度≤40℃的管线,最小阴极保护电位应为E P≤-850 mV(vs CSE,下同);对于运行温度40~60℃的管线,最小阴极保护电位应为-850 mV≤E P≤-950 mV;对于运行温度60~80℃的管线,最小阴极保护电位应为-950 mV≤E P≤-1000 mV;对于运行温度>80℃的管线,E P≤-1000 m V。

电力通信在智能电网中的应用分析

近阶段电力行业取得了日新月异的发展,而电力通信在智能电网中的作用也逐渐凸显出来。要想全面推进电力行业的建设,关键是要实现智能电网的建设。在此过程中电力通信是十分重要的支撑点,它能够有效地推进智能电网的构建。文中将电力通信作为研究重点,阐述了电力通信在智能电网中应用的要求,重点研究了电力通信在智能电网中的具体应用。

基于CFD的微流体滤波器数值模拟及优化研究

随着微机电系统的不断发展,微流体控制系统已成为目前乃至今后研究的重点问题。微通道内流体流动稳定性对系统结果分析有较大影响,消除流体脉动分量,研究影响流动稳定性的各因素至关重要。基于数值方法,计算了微流体滤波器周期性流动过程,分析了周期平均速度、脉动速度振幅、脉动频率对滤波效率的影响。研究表明:微流体滤波器第一级滤波腔的滤波效率受周期平均速度影响较大;周期平均速度相对越大,滤波效率越低;而第二、第三级滤波腔的滤波效率受周期平均速度、脉动速度振幅、脉动频率的影响均较小,可忽略不计。

阴极保护电位对稠油输送管道氢脆敏感性影响的研究

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验,结合断口形貌分析,研究了在稠油输送模拟工况下不同阴极保护电位对Q235钢和L450钢氢脆敏感性的影响。结果表明,Q235钢的氢脆敏感性高于L450钢的。随着阴极保护电位负移,Q235钢和L450钢断口形貌逐渐由韧窝型韧性断裂向解理断裂转变,断面收缩率和断面收缩率损失系数增大,氢脆敏感性逐渐增加。在此工况条件下,Q235钢的最大保护电位应正于-1200 m V,L450钢最大保护电位应正于-1400 m V。

高温稠油输送管道外腐蚀原因分析及防治措施

为了解决高温稠油输送管道的腐蚀问题,通过典型稠油输送管道的外腐蚀分析,结合室内试验和现场测试,明确埋地保温稠油输送管道的腐蚀原因,进而提出相应的防治措施。结果表明:检测管段在补口位置未安装防水帽,搭接片处出现明显渗水痕迹,土壤水介质沿管道渗入导致整个渗水管段中下部发生较为严重的腐蚀。腐蚀最严重部位位于管道周向135°~180°,距补口渗水处10 cm,管道最小剩余壁厚为4.54 mm,最大点蚀深度为2.51 mm,底部力学性能显著降低;阴极保护电流屏蔽、最小阴极保护电位过高,以及管道服役时间过长、管输温度高是导致该稠油输送管道发生外腐蚀的主要原因。针对该高温稠油输送管道的腐蚀原因,从阴极保护实施方式和准则、防腐层材料选择、缓蚀剂防腐以及管输技术等方面,提出了相应防治措施,可以有效地解决相关问题,为管道的设计、建设、运营提供技术支撑。