天然气管道掺氢输送研究现状与分析

天然气管道掺氢输送是实现大规模、远距离和低成本氢气运输的手段之一,但氢气掺入天然气管道给管线运行工况、安全维护等带来了不容忽视的影响,具有一定的安全隐患。为此,围绕国内外天然气管道掺氢输送的技术研究与工程应用现状,讨论了影响天然气管道掺氢安全输送的主要因素,即掺氢引起的天然气物性改变、氢致失效和掺混不均,以及掺氢管道泄漏扩散和燃爆的安全问题。结果表明,天然气掺氢后,对现有管材提出了新要求,需开展相关实验以揭示氢致失效机理,掺氢天然气管道停输后是否发生气体分层与管道是否发生氢致失效密切相关。掺氢天然气管道泄漏扩散及自燃的安全范围、发生燃爆所需的最小掺氢比及燃爆机理尚不明晰,实验研究与实际运营存在差距。针对天然气管道掺氢输送的规范、标准及相关监管政策仍处于发展阶段,需要结合系统的研究数据及实践进一步完善。以上结果明晰了掺氢输送存在的风险,可为大规模掺氢混输的工程推广与实际运营提供参考。

基于非粮糖蜜的聚羟基脂肪酸酯发酵培养基优化与中试放大

为促进绿色生物基材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的发展,推进非粮糖蜜发酵等工艺标准化、规模化、绿色化运行,压缩PHA发酵成本,提高生产强度,该研究以盐单胞菌(Halomonos sp.)TD01为发酵菌株,基于非粮糖蜜原料发酵生产PHA。通过单因素试验和响应面法优化确定最佳发酵培养基配方,并调整补料培养基后进行中试放大验证。结果表明,生产PHA最佳发酵培养基配方为糖蜜添加量33.2 g/L,尿素添加量2.5 g/L,硫酸铵添加量2.2 g/L。在此优化条件下,PHA产量为3.12 g/L。通过2 L扩大发酵罐培养得到PHA总产量达到67.36 g/L,较优化前产量增长142.13%;5 kL中试发酵得到PHA总产量为51.16 g/L,较优化前产量增长了83.90%。

激光雷达SLAM算法综述

即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)是自主移动机器人和自动驾驶的关键技术之一,而激光雷达则是支撑SLAM算法运行的重要传感器。基于激光雷达的SLAM算法,对激光雷达SLAM总体框架进行介绍,详细阐述前端里程计、后端优化、回环检测、地图构建模块的作用并总结所使用的算法;按由2D到3D,单传感器到多传感器融合的顺序,对经典的具有代表性的开源算法进行描述和梳理归纳;介绍常用的开源数据集,以及精度评价指标和测评工具;从深度学习、多传感器融合、多机协同和鲁棒性研究四个维度对激光雷达SLAM技术的发展趋势进行展望。

2205 DSS在硫酸盐还原菌及铁细菌微生物环境下的腐蚀行为

针对页岩气田集输管道的细菌腐蚀问题,以2205 DSS为对象,采用SEM、EDS、AFM及电化学分析等方法,对比实验研究了其在无菌及有菌模拟介质[含2.5×10^(4)个/mL硫酸盐还原菌(SRB)和6.0×10^(3)个/mL铁细菌(FB)]中的腐蚀行为。结果表明:2种环境下2205 DSS均出现点蚀,但有菌模拟水中试样的点蚀情况更为严重;有菌模拟介质腐蚀试样表面存在许多分散的含Fe、O、S等元素附着物;通过阻抗分析,试样表面钝化膜在微生物影响下发生硫化,导致极化电阻有所下降;极化曲线分析表明,在微生物的影响下试样的腐蚀电位降低,说明其耐蚀性有所下降。通过实验结果分析,2205 DSS在页岩气输送环境下的腐蚀机理为:前期有氧气残留时,主要是FB的活动为主,会产生富含铁的厌氧环境,之后SRB在Cl^(-)作用下在厌氧区繁殖产生硫化物沉淀,加剧了不锈钢的腐蚀。

PHA生产工艺技术研究进展

随着生物基可降解材料领域逐步拓展,逐渐涌现出一批新兴的材料,聚羟基脂肪酸酯(PHA)便是其中之一,它具有完全可降解的特性,同时结合生物发酵催化合成技术已经实现了大规模工业化生产。然而PHA的生产成本一直是困扰研究和行业发展的重要难题,寻找和开发可替代单一碳源的高成本工艺及原料已经箭在弦上。阐述了混合微生物培养(MMC)技术、活性污泥发酵工艺以及非粮原料在PHA合成上的应用,希望能够给生物基可降解材料的深入研究提供新思路,同时也是对近20年来在该领域的技术发展动向进行总结,以期对PHA的工业化提供理论指导。

可见光辅助无人机通信网络容量优化方法

针对无人机(UAVs)网络高速数据传输和高能效接入问题,开展了可见光通信(VLC)辅助UAV网络容量和位置部署优化技术研究。首先,考虑到非正交多址接入(NOMA)高能效和大连接特点,构建了基于NOMA的VLC辅助UAV网络模型;其次,提出了面向多约束的以系统容量优化(SCO)为目标的资源分配策略,旨在保证服务质量与照明需求、人眼安全、功率限制前提下实现总速率和UAV部署联合优化;然后,构建SCO资源分配模型并运用最优化理论求解;最后,仿真发现,SCO策略下的系统容量相较于现有方案提升了35%;当存在残存干扰和链路遮挡时,系统容量将提升184.8%,证明了该方法的有效性。因此,与现有方案相比,SCO策略在提升UAV-VLC网络容量和用户接收性能方面更优。

生态环境风险预防原则的法律构造及其功能阐释

当前学界对生态环境风险预防原则的界定大多与环境损害预防相区分,予以狭义的界定。这将会导致生态环境立法的不连贯性和不系统性。生态环境风险预防原则应包含现行环境法所规定的预防原则及德国环境法所不予考虑的“剩余风险”。根据“风险”的可靠性、紧迫性和科学性,生态环境风险预防应当进行广义阐释,包括“危险阻止”“风险预防”“未来预警”。生态环境风险预防原则应分为三层法律构造,即生态环境损害“危险”预防、可预见性的风险预防和科学不确定性的风险预防。生态环境风险预防原则具有三种不同功能,即价值性功能、概括性功能和具体性功能。功能是横坐标,构造是纵坐标,二者相交便构成了生态环境风险预防原则在生态环境法规范中的表达。

基于仿真的市域(郊)铁路与高铁综合枢纽客流换乘衔接优化研究

优化市域(郊)铁路与高铁综合枢纽的客流换乘衔接过程对于提升城市群轨道交通服务水平、居民通勤出行便捷性具有重要意义。文章在阐述城市群市域(郊)铁路发展前景的基础上,提出合理组织市域(郊)铁路与高铁综合枢纽间换乘客流的重要性;然后,基于枢纽内客流换乘理论,介绍客流换乘特性、换乘瓶颈问题和换乘优化方法,并以北京朝阳站与北京市域(郊)铁路东北环线的线路衔接部分为例,运用Anylogic仿真软件构建朝阳站模型,运行并分析高峰期现状客流问题,针对性提出客流换乘优化措施,再通过量化指标验证优化措施的可行性;最后,总结市域(郊)铁路与高铁综合枢纽间客流换乘优化方法,为市域(郊)铁路客流换乘的研究和实践提供参考。

面向智能制造系统级人才培养的实训平台建设

在分析智能制造时代人才需求基础上,建立了系统级人才立方体模型,指出智能制造系统级人才需要掌握产品的全生命周期,并熟悉具有较高复杂程度的单元或系统。实例阐述了面向智能制造系统级人才培养的实训平台建设方案,以国家智能制造系统标准架构为参考,包含智能制造生产线和数字孪生两部分,由网络层、设备层、控制层、运营管理层以及智能应用层组成。实践表明,该实训平台可满足智能制造工程专业对人才的培养需求,能够用于各类智能制造相关比赛训练。

天然气管道注氢掺混过程数值模拟研究

将氢气掺入已有天然气管道混合输送,被视为低成本转运绿色氢能的重要手段。利用计算流体力学方法数值研究了不同浓度氢气注入天然气管道后的混合过程,对比分析了不同注氢位置、不同注氢管径以及不同注氢量对均匀掺混距离的影响。结果表明:相较于从管道上部或下部注入,从管轴注入达到均匀混合的距离最短,这与注氢口下游气流的湍动强度有关;当从中部注入时,随着注氢管径的增加或注氢量的减小,管内气流湍动强度增强,均匀混合所需的距离缩短。因此,在工况允许的条件下,将注氢口伸至天然气管道管轴处,并适当增大注氢管径,可以实现较快的均匀掺混。

基于虚拟仿真与深度强化学习的作业车间集成调度

针对求解最小化最长完工时间的作业车间调度问题,提出一种基于虚拟仿真与深度强化学习联合优化的方法,旨在缩小调度问题模型中理想与实际生产车间之间的差距。在Plant Simulation平台搭建仿真车间模型作为强化学习环境,以套接字方式交互反馈奖励值。应用近端策略优化强化学习算法对动作选择策略网络与状态评价网络进行训练。算例表明,该虚拟仿真技术与强化学习的集成调度具有良好的鲁棒性与泛化性,且相较于其他算法优化了调度性能,加快了求解速度。为智能制造工程及相关专业基于问题式学习的实践类课程提供了典型应用案例。

“绿氢”工业化碱性催化剂研究现状及未来展望

电解水制氢技术的发展对于加快实现全球碳中和目标具有重要意义。然而,碱性介质中缓慢的析氢/析氧反应动力学过程目前是阻碍该技术发展的瓶颈问题。基于此,本文首先综述了碱性环境下析氢反应与析氧反应不同的动力学理论机制,总结了针对改善动力学反应过程的理论设计策略。随后,介绍了目前电解水催化剂的设计理念及方向。对新兴的“绿氢”技术而言,探索在高电流密度下高性能电催化剂对这项技术在工业化应用推广中起着核心作用。同时,大规模合成策略是辅助合成工业电极的关键技术。进一步,我们在推进“绿氢”工业化应用的基础上总结了目前常用三种电解槽,介绍了目前电解槽设计的局限性及对应解决方案。总之,深入研究适用于碱性环境中的工业电催化剂、商业膜或电解槽的设计,提高对工业设计原则的理解,对于获得效率更高、安全性更高、实用性更强的工业电解槽具有重要意义。

基于PIV/PTV的平板裂缝支撑剂输送试验研究

为了解水力压裂过程中水力裂缝内支撑剂的铺置规律,基于平板裂缝开展了支撑剂输送试验,分析了泵注排量、压裂液黏度、注入位置、支撑剂类型对支撑剂铺置过程的影响;运用PIV/PTV技术,测试了压裂液-支撑剂两相运动速度,从颗粒运动角度分析了不同因素对最终砂堤形态的影响。试验发现:平板单缝内支撑剂铺置存在“裂缝前端先堆积至平衡高度,再稳定向后端铺置”和“砂堤整体纵向增长,稳定向后端铺置”2种典型模式,2种模式可以在泵注的不同阶段出现并转换;砂堤不同位置形态主控因素存在差异,注入位置与排量主要控制前缘形态,黏度与排量主要控制中部形态,黏度主要控制后缘形态;在裂缝远端,支撑剂沉降存在“回流式”和“直接式”2种模式,前者受涡流控制,后者则仅依靠重力沉降;现场施工时可考虑“定向射孔+大排量中高黏70/140目石英砂(主体支撑剂)+40/70目陶粒架桥+大排量中高黏70/140目石英砂长距离输送+排量尾追40/70目陶粒”,兼顾缝长方向远距离铺置和近井地带裂缝与井筒的高连通性。平板裂缝内支撑剂运移与铺置规律试验结果可以为页岩储层压裂主裂缝内支撑剂高效铺置及储层改造工艺参数优化提供参考。

核电厂开关电源失效分析过程概述

开关电源承担着对电能进行转换、加工和调节的任务,在核电领域广泛应用。据不完全统计,单台CPR1000核电机组的分散控制系统(Distributed Control System,DCS)含有开关电源500余块,其可靠性对电子系统乃至于整个核电机组的运行有着决定性作用,在一定程度上讲,开关电源几乎可认为是电子系统中最重要的部件。随着核电运行时间增加,部分开关电源开始进入老化末期,故障频现。结合国内某核电厂开关电源的失效案例进行分析,为核电厂开关电源失效分析过程提供参考。

护理人文关怀教学模式在基础护理学实训中的应用研究

目的探讨护理人文关怀教学模式在基础护理学实训课程中的应用效果。方法采用便利抽样法,选取安徽省某高校2021级专升本护理专业学生128名为研究对象,将其分为对照组(65名)与试验组(63名)。对照组采用常规教学法;试验组实施护理人文关怀教学模式,包括创设情境、激发情感、躬行实践和引导感悟4个步骤。课程结束后通过比较两组的课程成绩、人文关怀能力得分,以及分析反思日记评价教学效果。结果课程结束后,试验组人文关怀能力得分高于对照组(t=7.853,P<0.001)。从反思日记中提炼出3个主题:理解了护理人文关怀的内涵,坚定了践行护理人文关怀的信念,提升了自主学习能力。结论护理人文关怀教学模式能够提升学生的人文关怀能力,坚定学生践行人文关怀实践的信念,提升学生的自主学习能力。

非布司他致白细胞、中性粒细胞减少1例并文献分析

目的探讨非布司他致白细胞、中性粒细胞减少的临床特点,以加强非布司他用药监护,促进其临床合理用药。方法对1例老年慢性肾脏病患者应用非布司他致白细胞、中性粒细胞减少的病例进行关联性评价及文献分析。结果患者先后2次服用非布司他片40 mg qd,约4周后均出现白细胞减少、中性粒细胞,最低值分别为2.74×10^(9)/L、0.69×10^(9)/L,均经停药及对症处理后恢复正常。结论非布司他可引起白细胞、中性粒细胞减少。该不良反应可能与免疫介导及直接毒性有关,此外,老年人及肾功能不全患者可能为该不良反应发生的高危人群。临床药师在非布司他使用过程中应加强监护,尤其是老年人和肾功能不全的患者,警惕该不良反应的发生,保障药物安全有效使用。

降糖丸抑制TGF-β1改善糖尿病肾病小鼠肾损伤及纤维化

目的探讨降糖丸对糖尿病肾病小鼠的治疗作用,研究其改善糖尿病肾病肾损伤及纤维化的分子机制。方法C57BL/6小鼠随机分为4组,分别为正常组、模型组、二甲双胍组和降糖丸组。造模小鼠腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)合并高脂喂养诱导糖尿病肾病模型,持续8周。记录小鼠体质量、空腹血糖变化;检测尿蛋白、血肌酐评价肾功能;检测血清TC、TG评价脂代谢情况;HE、PAS、Masson染色观察肾脏病理变化;IHC检测小鼠肾组织纤维黏连蛋白(fibronectin,FN)蛋白表达;RT-PCR检测FN、TGF-β1、CollagenⅣ的mRNA表达水平;Western blot检测小鼠肾脏中FN、Smad 3及p-Smad 3蛋白的表达。结果与正常组相比,模型组空腹血糖明显升高(P<0.01);24 h尿量、24 h尿蛋白含量、血肌酐值、血清TC、TG明显升高(P<0.01),糖原堆积、间质纤维化明显增加;小鼠肾组织中FN蛋白表达明显增多(P<0.01);FN、TGF-β1与CollagenⅣ的mRNA表达明显升高(P<0.01);小鼠肾脏中FN、Smad 3及p-Smad 3蛋白的表达量明显升高(P<0.01或P<0.05)。与模型组相比,降糖丸组能够明显逆转上述变化。结论降糖丸能够有效地改善STZ合并高脂饮食诱导的小鼠糖尿病肾病,其机制可能是通过抑制FN及TGF-β1的表达从而改善肾间质纤维化。

添加不同生物炭对人工窖泥培养微生物群落影响

基于高通量测序技术,分析添加不同生物炭对人工窖泥微生物群落结构、菌群网络及内部菌属与理化因子相关性的影响。结果表明,添加马弗炉慢速热解丢糟生物炭人工窖泥,微生物群落多样性、丰度及优势菌属(Clostridium_sensu_stricto_12等)相对丰度更高;其不影响微生物网络稳定;窖泥微生物种群以Caproiciproducens等功能微生物为中心,并与Clostridium等功能菌菌属有较强相关性,从而有利于人工窖泥中Clostridium_sensu_stricto_12等的富集,同时抑制Lactobacillus菌属生长,进而促进人工窖泥向优质窖泥转化。该文对不同生物炭添加至人工窖泥培养后微生物群落进行了分析,为揭示添加生物炭以加快人工窖泥向优质老窖泥转化提供了一定的微生物学理论基础。

建筑垃圾再生材料在城市道路中的应用研究

近年来,我国建筑事业取得显著成就,但工程施工中容易产生大量建筑垃圾,在绿色发展理念下,对建筑垃圾再生材料进行再利用有助于减轻环保压力,避免资源浪费。文中围绕建筑垃圾再生材料在城市道路中的应用展开研究,对加工工艺类型进行了分析,并结合具体案例进一步探索应用要点及效果,助力建筑行业绿色发展。

基于桥梁挠度监测的斜拉桥拉索损伤识别研究

斜拉桥是公路建设中常见的大型结构,被广泛应用于沟壑、河流等复杂地形环境。斜拉桥在长周期运营下极易出现自然环境、突发事故,导致损伤,直接表现为斜拉桥主梁挠度、拉索索力产生剧烈变化,最终引发结构强度丧失。文章依托湖南省某曲线双塔三跨斜拉桥工程,构建Midas Civil三维空间模型,对单索在不同程度损伤下(折减面积11.1%、33.3%、77.8%)的拉索索力、梁体挠度变化进行分析。研究结果表明,相对于无损伤状态,主梁锚固点处挠度随着拉索损伤程度的加剧而增大;损伤程度一致时,主跨锚固点处挠度变化大于边跨,且边跨锚固点处挠度变化分布要比主跨分布更明显。