混凝土泵送管道压力试验与分析

采用试验获取了混凝土泵送过程中泵送管道控制截面的应变数据,通过计算得到了混凝土泵送时管道的环向应力和轴向应力及管道内壁压力,分析了管道应变、应力和泵送压力损失的变化规律。研究结果表明:混凝土泵送管道的环向和轴向应力随泵压的增大而增大,且随着管道的延伸,泵送压力会发生损失。混凝土正常泵送时管道以环向应力为主,同一截面处环向应变约为轴向应变的2~4倍;弯管处存在应力集中现象,弯管段压力损失较直管大,1 m弯管段引起的压力损失值约为5.5 m直管段引起的压力损失值。研究成果为实时掌握混凝土的泵送状态提供了参考。

混凝土泵送管道的低碳技术与工程研究

针对市场上混凝土泵车的单层弯管不耐磨、双层弯管价格贵的问题,在耐磨管道方面进行颠覆性的低碳技术创新,设计出独特的新型组合结构耐磨管件,破解了轴承钢材料成型焊接等关键结构工艺难题。基于轻装、耐磨、低耗、廉价、高效的管道,首次提出我国混凝土管业资源节约型降耗的方案,主张管道的低碳技术与工程研究。

混凝土泵送管道振动监测与分析

为了实时掌握混凝土泵送状态,避免泵管振动位移过大而发生泵送故障或爆管事故,采用试验和理论分析相结合的方法研究混凝土泵送过程中泵管振动特征。在混凝土泵管控制截面上布置加速度传感器,以动态采集方式获取泵送过程中泵管控制截面的振动加速度,并采用IIR切比雪夫II型数字滤波器对采集的加速度数据进行降噪处理,通过时域积分计算获取泵管控制截面的振动速度和振动位移;在此基础上分析泵管泵送过程中的振动加速度和振动位移的变化规律。研究结果表明:在正常泵送阶段,靠近泵源处泵管振动加速度周期性不明显,但随着泵管延伸,泵管振动加速度变化的周期性加强;混凝土泵送时泵管以X方向振动为主,并定义了位移特征系数λx表征泵管的振动状态;泵管控制截面的最大加速度与泵送压力有良好的相关性,泵送压力越大,泵管振动的最大加速度越大;在正常泵送条件下,泵管控制截面的振动加速度在一定范围内变化,且泵管的振动位移与泵压呈线性关系,第1段水平直管振动位移最大,经过弯管后泵管振动位移大幅降低并趋于稳定。泵管振动监测及分析能及时发现混凝土泵送异常状态,泵送管道的支撑形式、位置及弯管对泵管振动加速度和振动位移影响较大。

泵送管道允许停泵时间试验研究

基于环管试验开展了泵送管道允许停泵时间试验研究,分别针对尾砂浆、水泥浆以及充填料浆进行了试验。低浓度料浆在低速输送的情况下,极易发生沉降,在高速输送的情况不发生沉降,但几乎都不允许停泵;而高浓度料浆,由于自身的抗分层离析能力强,临界速度降低,允许停泵时间随之增长,且灰砂比越大,料浆的允许停泵时间越长。

混凝土泵送管道的清洗方法

泵送管道的清洗,主要是指每次混凝土泵送作业完成后,立即用气和水把管内的混凝土全部清洗出管外,清洗质量的好坏,直接影响下一次的泵送作业,如果管道壁内残留有砂、石子、水泥浆等物,则有可能造成泵送压力升高,爆夹,甚至堵管、爆管等事故。因此,将管内的混凝土完全彻底清洗干净,是泵送混凝土一项很重要的工作。

塔河油田T1-5H井泵送桥塞分段加砂压裂工艺

针对塔河油田泵送桥塞分段加砂压裂施工中存在泵送桥塞工具串易遇阻遇卡,缺乏相配的井下工具,含硫化氢、井控风险较高等问题,以T1-5H井为例,提出了井下工具泵送模拟技术,提高工具串在复合套管中的通过性;形成了人工井底地质深度回归结合连续油管探底的高精度校深方法,保证首段射孔位置精确;采用大通径全封堵桥塞,解决高压气井组下生产管柱的难题。应用表明,T1-5H井泵送桥塞分段加砂压裂完井工艺4段5簇,注入地层总液量3210.7 m^(3),累计产能提高2401.6 t,有效提高了储层动用程度。该工艺为西北工区砂泥岩薄互储层改造提供经验借鉴,为实现超深石炭系储层大规模开发奠定了技术基础。

轴向叠层回流泵送槽干气密封泄漏特性及其参数影响研究

为改善干气密封低速动压弱不易成膜以及高速膜厚大易泄漏的问题,在动环内部设置泵出槽并通过导流孔与端面泵入槽相连通,提出了1种轴向叠层回流泵送槽(简称:叠层泵出槽)干气密封新结构.基于ANSYS Fluent商用软件模拟获得了干气密封的流场和稳态性能,对比研究了叠层泵出槽、经典螺旋槽和人字槽干气密封的稳态性能,研究了叠层泵出槽干气密封泄漏率和回流量与转速、外腔压力以及气膜厚度之间的定性影响规律和定量关联模型,探讨了叠层泵出槽结构中的关键结构参数及其优选值.结果表明:相较于经典螺旋槽干气密封,叠层泵出槽干气密封零速时开启力提高5%,高速时泄漏率降低35%,其开启力对转速变化不敏感,泄漏率随转速增大而略有下降,是1种具有低速高承载及高速低泄漏优异特性和适用于高转速且小膜厚条件下的密封结构,叠层泵出槽的回流泵送能力受到转速、外腔压力和气膜厚度三者的综合影响,且主要受到泵出槽深度、螺旋角和导流孔径向位置的影响,当槽深0.1 mm<h_(r)<0.4 mm、螺旋角10°<α<20°和导流孔径向位置0.11<R<0.23时,该型式密封具有良好的回流泵送能力和较低的泄漏率.

泵送碱式硫酸镁水泥混凝土的制备和性能

碱式硫酸镁水泥混凝土是新开发出来不久的混凝土材料,具有高抗拉强度、抗冲击和耐腐蚀等优点,但由于其较小的塌落度,限制了其工程应用。本文试验研究了不同掺量萘系减水剂对泵送碱式硫酸镁水泥混凝土塌落度和强度的影响,确定强度等级C30、C40、C50和C60的萘系高效减水剂适宜掺量分别为2.0%、1.2%、1.5%和1.8%。分别研究了掺粉煤灰型和矿渣型泵送碱式硫酸镁水泥混凝土基本力学性能及在海水浸泡、淡水浸泡1280 d后的强度保留率并进行机理分析,发现粉煤灰型泵送碱式硫酸镁水泥混凝土抗海水腐蚀性较好,适合东部沿海地区应用;随着海水暴露时间的延长,泵送碱式硫酸镁水泥混凝土的Df值呈现幂函数的降低关系。本文还对大气中暴露2400 d的钢筋泵送碱式硫酸镁水泥混凝土小梁进行观测,未有锈涨现象。本文为碱式硫酸镁水泥混凝土在工程领域的应用具有重大意义。

黏度改性材料对泵送混凝土性能的影响

通过引入新型滑管仪预测泵送压力,以表征黏度改性材料对混凝土施工性能的改善情况,并研究了黏度改性材料对C50泵送混凝土的力学性能、干燥收缩、耐久性能的影响。结果表明:掺入适量的黏度改性材料可以明显降低混凝土的泵送压力,改善施工性能,促进了后期强度发展,降低干燥收缩,同时提高抗氯离子渗透性能和抗冻性能;当黏度改性材料掺量为8%时,混凝土的综合性能最佳。

扩压式自泵送流体动压机械密封综合性能研究

扩压式自泵送流体动压机械密封作为1种新的密封结构形式具有优异的密封性能和广泛的应用前景.分别设计出具有等截面型扩压环槽、发散型扩压环槽、收敛型扩压环槽和圆弧型扩压环槽4种扩压式自泵送流体动压机械密封,引入综合评价因子η,通过Fluent数值模拟分别对其综合密封性能进行了分析.基于最佳的扩压环槽结构,通过正交试验,对密封面结构参数进行优化.结果表明:等截面型扩压式自泵送流体动压机械密封综合密封性能最优;在试验参数范围内,螺旋槽数Ng和密封环外径rk对泄漏率均有影响,且螺旋槽数Ng影响最为显著.密封环外径rk和螺旋角α对开启力均有影响,其中密封环外径rk的影响更为显著,随密封环外径的增大,开启力迅速增大.依据正交试验分析结果,对密封面结构参数进行了优化,在其他边界条件均不变的情况下,新的因素水平组合得到的泄漏率最低为0.784361 ml/h,此时开启力大小为3.958962 kN.

高浓度超细尾砂泵送充填智能调压控制系统

高浓度尾砂充填由于其尾砂利用率高、料浆泌水率低等优点,在我国矿山充填领域得到迅速推广应用。针对高浓度料浆输送过程中出现的管路堵塞甚至爆管等问题,通过探究充填管路堵塞、爆管机理,分析管路压力变化及控制方式,开发了泵送充填智能调压控制系统。基于长短期记忆网络(LSTM)及PID控制原理建立堵塞预测模型并设计了联合控制方案,开发了控制系统可视化软件。利用自主研发的管输环流装置进行充填实验。结果表明,采用70%浓度铁矿超细尾砂进行泵送充填时,泵送充填智能调压控制系统预测堵塞概率可达80.2%,联合控制方案可以自动采用不同的调压方式,防止充填管道堵塞、爆管。为矿山智能化充填提供了一种新的思路和方法。

超高桥塔混凝土泵送性能优化试验研究

以常泰长江大桥工程为背景,采用一种基于流变仪摩擦计测试流变性能的试验方法,研究了水胶比、同胶凝材料总量、砂率对超高桥塔混凝土工作性及泵送性能的影响,并分析了泵管管径、泵送排量对泵送性能的影响。结果表明:适当提高水胶比、增加胶凝材料总用量、增加砂率均对改善混凝土的工作性与泵送性能有利;流变改性材料的掺入可大幅降低润滑层的黏度系数与混凝土的泵送阻力。

泵送陶粒混凝土的性能及应用研究

陶粒混凝土具有轻质、保温、耐久性好等优点。文章结合某工程训练中心大楼屋面建设需求,研究陶粒预处理、黏度改性剂用量、调凝剂用量等因素对泵送陶粒混凝土工作性能及力学性能的影响,得出满足工程需求的配合比,并成功应用于屋面工程。试验结果为建筑屋面泵送陶粒混凝土的设计与工程应用提供了试验数据和参考。

基于数值模拟的新拌混凝土竖直泵送流动行为

借助数值模拟研究了3种流动性的混凝土在竖直向上泵送时的管内流动行为,分析了混凝土内部压力和流速的分布规律.结果表明:泵送压力主要受润滑层性质的影响,其纵向分布与管壁阻力沿程变化规律有关,截面中心的泵送压力略高于管壁处;混凝土在管内的流动存在“前进—扩散—滞留堆积—汇聚”的行为特征,并据此分析了润滑层的形成和粗骨料的迁移,解释了泵送离析和堵管的原因.

表面波度对液体椭圆孔端面密封上游泵送特性的影响

表面波度与端面几何型槽的耦合影响使得密封性能的变化规律更为复杂。基于粗糙和波度表面假设,建立空化效应下端面椭圆孔液体上游泵送密封的理论分析模型,对上游泵送端面密封的压力分布和泄漏率进行数值求解计算,分析周向表面波度幅值、数量等几何参数和转速、密封压力等操作参数对开启力和泄漏率的影响规律。结果显示:表面波度使得密封端面产生更高的流体动压效果,并减弱上游泵送效果,容易导致密封介质的泄漏;随着波高和周向波数的增加,开启力略有增加;泄漏率随着波高的增加呈现正向增强趋势,但波数对泄漏率没有明显影响;在空化效应和表面波度的影响下,速度剪切产生的密封端面开启力可增加50%以上,并形成流体的完全上游泵送;密封压力和膜厚的增加,使得流体的上游泵送性能和密封性下降。

低温季节泵送混凝土结构施工期温控防裂研究

低温季节施工时针对泵闸等结构泵送混凝土防冻与防裂的技术难题,以SYG工程为例,结合工程实际施工过程及现场温控监测成果进行大体积泵送混凝土温控防裂反馈分析;对比分析了不通水工况与实际通水工况下的应力曲线与混凝土容许拉应力曲线,并结合现场温控过程中存在的主要问题探讨了低温季节下泵闸工程的温控防裂技术.结果表明,在-8℃的较低温度下,采取充分的水管冷却和严格的表面保温措施可有效控制结构内部最高温度、内外温差以及最大拉应力水平,减小水闸结构开裂风险.本工程温控实践经验可为类似条件下的泵闸工程提供参考.

基于新型粒子群算法的泵送射孔井口压力预测方法研究

泵送射孔施工广泛应用于页岩气储层水力压裂技术中,但目前缺少有关泵送射孔井口压力计算的研究。基于间隙流的伯努利方程,提出了泵送摩阻模型,结合沿程摩阻和射孔摩阻建立泵送射孔井口压力数学模型,采用新型粒子群算法与最小二乘法,建立基于射孔炮眼特征及裂缝压力的泵送射孔井口压力自动拟合方法,并通过分析某井连续4段泵送射孔施工数据进行方法验证。研究发现,提出的井口压力历史拟合方法的拟合均方误差为1.29,摩阻模型计算得到泵送射孔时炮眼摩阻、沿程摩阻与泵送摩阻比例约为17∶3∶1;泵送射孔与压裂施工结束时间间隔长时,裂缝压力、流量系数及炮眼开启数量降低,炮眼摩阻、泵送压力增加。提出的方法可以有效预测泵送射孔时的井口压力,同时泵送射孔与压裂施工间隔时间长时,井下裂缝已闭合,而时间间隔短时井下裂缝仍然开启。因此,为避免射孔泵送过程中,闭合裂缝突然张开导致的压力突降,推荐压裂后立即进行泵送射孔施工。建立的泵送射孔井口压力模型可以为泵送施工提供更准确的压力预测,对指导泵送射孔施工具有重要意义。

基于泵送频率的往复泵活塞故障诊断方法

为了确保往复式钻井泵的高质量运行,实施在线故障监测至关重要。从BW-250型钻井泵液力端的易损件入手,设计了试验探究钻井泵的振动信号的成分;通过对频率成分的分析,揭示了泵送频率幅值与活塞刺漏故障之间的关系,并依据机理提出了以泵送频率幅值作为诊断指标的钻井泵活塞故障检测方法,进一步结合最大相关峭度解卷积滤波及包络谱分析等方法从泵送频率处能量变化的角度,对活塞刺漏这一故障进行了诊断;结合实验室以及钻井现场采集的数据对该方法进行了验证,并将诊断结果同其他振动指标做了对比。结果表明,该方法对于往复泵活塞故障诊断的准确率为91.1%,相较于均方根诊断准确率提升了3.6%、相较于脉冲因子、裕度因子和峭度3种统计指标诊断准确率提升了9%以上。该方法取得了良好的结果,为往复泵活塞组件的故障诊断提出了一种较好的解决思路。

不同岩性骨料对高强泵送混凝土性能影响研究

为研究不同岩性粗骨料对高强泵送混凝土性能的影响,利用片麻岩、石灰岩、玄武岩和辉绿岩4种岩性粗骨料配制了C70和C902种强度等级混凝土,并开展了对比试验研究。结果表明,4种岩性骨料在试验配合比下均能保持良好的工作状态;混凝土的力学强度和体积稳定性与骨料吸水率有关,吸水率越高,混凝土的力学强度越低,干燥收缩性越大;C90孔径分布范围较C70小,辉绿岩和玄武岩混凝土孔径主要分布在5~10 nm,片麻岩和石灰岩混凝土孔径主要分布在10~100 nm;辉绿岩骨料相比其他3种骨料,混凝土浆体的连续性和致密性更好。