电气设备中SF_6+CF_4混气比例检测技术的研究

介绍了电气设备中(SF_6+CF_4)混气比例检测技术,采用新型的微流量热导传感器,通过对气路流程的改进以及对标气的标定,研究了一种适合混合气体(SF_6+CF_4)混气比例的检测技术,且检测结果准确,误差<5%。

电气设备中SF_6混合气体混气比检测技术的研究

SF_6混合绝缘气体被认为是短期内最具发展前景的SF_6替代介质。开展电气设备中SF_6混合绝缘气体混气比检测技术研究,对SF_6混合绝缘气体电气设备开展状态评价工作具有重要作用。文中提出了基于微流量热导传感器原理的混气比检测技术,研制了混气比检测装置,可检测SF_6/CF_4、SF_6/N_2、SF_6/Air、SF_6/CO_2标准混合气体,检测值与标准值偏差均在1.5%以内;而且该检测装置可运用于现场混合气体电气设备中的混气比例检测,耗气量小,方便快速,大量试验数据验证了检测结果的准确性及现场检测的可行性。

大口径氢气长输管道投产混气规律研究

为解决工程实践中对于氢气管道的投产混气规律认识不明而带来的投产安全性问题,对大口径长输氢气管道投产中的气体置换规律开展先导性研究,建立氢气管道投产模型并验证模型的可靠性,探究置换速度和管道倾角对混气发展的影响规律。研究结果表明:根据混气特征和增长速率,混气过程可分为3个阶段;氢气管道的投产置换速度须明显高于天然气投产相关规范中规定的置换速度以确保混气安全性;水平管道相较于倾斜管道混气段更长,氮气用量更大,因此在实际工程中由水平管道所预测的混气量是最安全的。研究结果可为长输氢气管道投产的安全操作提供一定的理论建议,为氢气管道安全建设的相关标准体系提供参考。

海底气液混输管道蜡沉积及蜡管理策略研究

海上油气水混输管道蜡沉积及蜡管理是海洋油气管道流动安全保障重点关注的内容。本文以东南亚某海域新建油气水混输管道为例,运用多相流软件OLGA开展了典型年份的管道沿程温降、压降以及蜡沉积模拟,针对模拟结果,研究了不同方法的管道蜡治理策略,最终推荐了适用于该条油气水混输管道的蜡管理策略。

气液混输管道段塞流泄漏流场特征

气液混输是油气管道运输的常用技术,与单相管道相比,当气液混输管道泄漏时,由于气液相间相互作用,流动情况复杂。所有流型中,段塞流研究最为困难。为了研究气液混输管道段塞流型下泄漏的流场特征,对比单相管道与混输管道泄漏动态压力波的波形特点,基于动网格与UDF(user-defined function)模拟泄漏发生的全过程,分析泄漏过程以及液塞经过泄漏孔口过程的压力、流速、湍流强度变化,得到气液混输间歇流泄漏流场特征。结果表明:与单相管道相比,当泄漏方位为上部和中部时,混输管道段塞流泄漏瞬间形成明显的方向向下的动态压力波脉冲,持续泄漏则交替出现多个向上和向下的信号脉冲,且信号的幅值远大于正常流动信号的幅值。泄漏瞬间产生的方向向下的动态压力脉冲是由压力突然下降引起,泄漏瞬间引起的压力变化主要反映在管道压力上,通过管道安装的动态压力传感器可有效反映泄漏瞬间产生的压力变化。液塞到达与离开泄漏位置是影响管道压力波动的主要因素。动网格仿真模拟与试验结合的方法可用于研究气液混输管道段塞流泄漏的流场特征。

Ⅱ类广义气水混驱特征曲线的建立及应用

在Ⅱ类广义水驱特征曲线的基础上,引入了地下含气水率概念,类比建立了Ⅱ类广义气水混驱特征曲线。此类曲线对应的含气水变化规律数学模型在n、m取不同数值时,不仅可以转化为S型含气水变化规律,而且也可以转化为描述凸型、S-凸型、S-凹型、凹型等不同形态的含气水变化规律,丰富了气水混驱油藏开发效果评价方法。给出了Ⅱ类广义气水混驱特征曲线通式及其对应的含气水变化规律数学模型的求解方法,并分别评价了葡北油田三间房组油藏气水交替混相驱和锦州油田S31油藏气顶+边水混驱的开发效果,拟合精度较高,可供其他油藏开发借鉴。

气水混压增透技术在低透气性煤层中的试验研究

小宝鼎煤矿地质条件极其复杂,煤层瓦斯含量大,且透气性差,从而导致煤层钻孔抽采效率低。在水压预裂机理的基础上,提出气水混压增透技术,并确定该技术的增透工艺及参数。通过实施气水混压增透技术,煤层钻孔的抽采浓度增大3倍以上、抽采纯量增大4~6倍、煤层瓦斯含量整体降幅在43%~46%,平均降幅在45%以上。通过该技术能够极大缩短煤层瓦斯灾害治理时间,解决矿井采掘接替紧张的问题,为矿井的安全生产提供保障。

气水两相下降流中泡状流与段塞流转换边界研究

针对塔河油田气水混注驱替“阁楼油”过程中泡状流与段塞流转换边界不清的问题,利用数值模拟方法对气水两相下降流中泡状流与段塞流进行了模拟分析。结果表明:在气相表观流速为0.01~1.00 m/s、液相表观流速为0.03~2.00 m/s、管径为76 mm的模拟条件下,管道中主要为泡状流和段塞流;与模拟结果相比,Barnea、Kokal、薛玉卿模型预测的转换边界偏小,Bhagwat和Yijun模型预测的转换边界偏大;随着气相表观流速增加,泡状流向段塞流转换时所需液量逐渐增大;在低液量条件下,越靠近管道中心,气泡数量越多,空隙率越大;随液量增加,单个小气泡体积减小,气泡在整个管道横截面上分布越均匀。基于漂移模型,考虑气泡群滑脱速度,建立了新的泡状流与段塞流转换边界模型,216组文献数据验证结果显示,新模型准确率为95.37%,准确度较高。建立的泡状流—段塞流转换边界模型,不仅可提高井筒压力、温度模型的计算精度,同时对塔河油田现场注入井井口参数优化、注入设备优选和提高“阁楼油”驱替效率有很好的理论指导意义。

气相压缩性对气液混输泵设计工况点性能的影响

为研究气相压缩性对气液混输泵性能的影响规律,以螺旋轴流式气液混输泵为研究对象,采用欧拉-欧拉双流体模型,在20%~80%进口含气率范围内对混输泵设计工况点进行数值计算,分析气相压缩性对混输泵外特性曲线和内流场的影响。研究表明,在高含气率下气相可压缩性对混输泵的外特性预测结果影响明显增大;考虑气相压缩性后,混输泵叶轮单个流道内最先出现气堵问题,并且气相压缩性明显影响叶轮叶片上压力载荷分布以及叶轮内的气液两相的相间速度差分布。

双腔式气液混输装置的流动性能分析

为探究气液混输装置的流动特性,提高油气集输设备的性能及效率,选取一种双腔式气液混输装置作为研究对象,运用FLUENT流动计算软件的VOF多相流模型对该装置气液两相在入口含气率α=20%,动力泵流量Qby=16 L/s的工况下进行流动性能模拟计算,计算得到了装置内气液两相流场、压力、温度、罐内液位、装置出口流量等参数与时间的周期性关系。结果表明,装置的一次工作循环可分为“吸入—压缩—排出”3个过程,循环周期可按本文所提供的公式计算;装置内气液两相压力大小和变化规律基本一致,排出腔和吸入腔内的压力分别与装置的出入口压力基本一致,为0.83,0.28 MPa,但气液两相的温度大小和变化在压缩阶段有明显差异,其最大温差变化分别为23,6℃;在罐内压缩阶段,出口阀门处于关闭状态,使得装置出口流量为零,在工程设计中,气体的压缩过程可近似认为等温压缩。现场实测性能数据与计算结果的对比表明本文的计算方法切实可行,可为双腔式气液混输装置的性能优化提供理论依据。

设平衡孔时气液混输泵内部流动及轴向力分析

本文采用两相混合模型进行数值模拟计算,探究了不同进口含气率条件下,设置平衡孔对气液混输泵外特性、内部流动及轴向力的影响。研究发现:各工况条件下,设置平衡孔后该混输泵的轴向力均明显减小;从平衡系统回流的高压流体对转轮内部流动状态产生扰动,同时能破坏和夹带转轮流道内聚集的气泡;综合考虑对混输泵的性能和轴向力的影响,在较低进口含气率时采用平衡孔方法平衡混输泵轴向力的方法是可行的;平衡系统进出口压力系数随比面积系数增大而非线性减小,平衡孔的直径过大会导致混输泵的容积损失问题,因此平衡孔直径设计存在最佳值;对比发现平衡孔设在转轮叶片吸力面时转轮的轴向力幅值和脉动相对较小。研究结论可为后期多级气液混输泵平衡孔平衡轴向力系统的设计和优化提供思路和借鉴。

考虑碳捕集和气网混氢的气电耦合系统低碳经济调度

针对气电综合能源系统低碳调度问题,气网混氢、碳捕集、电转气均是有效的技术手段,同时碳交易机制也是控制碳排放的有效经济手段。因此,本文构建了含富液罐和贫液罐的碳捕集电厂模型,结合电转甲烷技术模型,灵活回收利用系统中的CO_(2);同时,构建了气网混氢技术模型提高能效,并考虑气网混氢时节点热值变化约束,以奖励式碳交易成本和运行成本之和为目标函数;最后基于改进的比利时20节点天然气系统和IEEE 39节点电力系统模型开展算例测试,结果显示综合考虑碳捕集、气网混氢和奖励式碳交易机制能提高系统低碳经济调度水平,同时调节碳价和奖励系数能灵活调节系统碳排放水平。

广义气水混驱特征曲线的建立及应用

为解决目前气水混驱特征曲线评价油藏开发效果方法较少的问题,引入了地下含气水率,并类比水驱油藏含水变化规律广义数学模型,建立了广义气水混驱特征曲线及其对应的广义含气水变化规律数学模型。新的广义气水混驱特征曲线在n=0和m=0时,为甲型气水交替驱特征曲线;在n=1和m=0时,则为乙型气水交替驱特征曲线。n和m取不同数值时,广义气水混驱特征曲线可以转化为S型气水混驱特征曲线,也可以转化为凸型、S-凸型、S-凹型、凹型等气水混驱特征曲线。为了便于矿场应用,给出了气水混驱特征曲线通式及其对应的含气水变化规律数学模型的求解方法,并应用于葡北油田三间房组油藏气水交替驱和锦州油田S31油藏气顶气+边水驱开发效果的评价,拟合精度较高,可供其他油藏借鉴。

MgO溶液混气式喷涂过程的数值模拟

基于欧拉多相流模型和颗粒动力学理论,对MgO溶液混气式喷涂气液两相耦合过程进行数值模拟,研究了辅助雾化压力和喷涂压力对气雾流场中MgO液相分布、液滴粒径分布及涂料沉积分布的影响。结果表明,在辅助雾化空气冲击作用下,涂料沿Z轴的扩散范围要大于沿X轴的扩散范围,并且同一喷涂压力下,辅助雾化压力越大,涂料雾化越充分;随着喷涂压力的增大,喷涂流场中MgO液滴粒径逐渐减小,但小粒径液滴在流场中易受气流影响发生逸散,成膜区大粒径液滴撞击壁面后会破碎成小液滴并附着在壁面形成涂膜;当喷涂压力从6 MPa增至12 MPa,涂层厚度减小39.7%,涂层有效覆盖面积增大26.9%,涂层沉积分布形态呈圆形→椭圆形→椭圆环形的变化趋势。

关井阶段CO_(2)作储气库垫层气的动态影响规律

目的为应对地下储气库中的垫层气损失,采用经济气体CO_(2)作为垫层气,目前,CO_(2)作垫层气在实际应用中存在各种条件限制,且对其在关井阶段的应用研究较少,有必要对在关井阶段CO_(2)作垫层气对天然气储气库的运行影响因素进行研究。方法利用有限元模拟CO_(2)作储气库垫层气时,研究关井阶段储气库动态参数(注气压力、注气速率和CO_(2)垫层气比例)对混气带的影响规律。结果注气压力对混气带的影响不大,将其控制在12 MPa左右最为合理,此时混气带占储气面积的比例为23.7315%;混气带面积占比随注气速率的增大而减小,但是在注气口附近会出现混合区域,导致回采天然气时出现大量的混合气体,所以注气速率控制在0.7×10^(8) m^(3)/d时最为合理,这时混气带面积占比为18.3246%;CO_(2)作垫层气的比例对天然气-CO_(2)之间的混合影响明显,当CO_(2)垫层气比例为20%时,混气带面积占比为7.2365%。结论根据实验结果设计针对混气带的控制措施,当注气压力控制为12 MPa时,注气速率为0.7×10^(8) m^(3)/d,当CO_(2)垫层气比例为20%时,能让储气库的运作更为经济,实验结果可为实际储气库的建设提供参考。

二氧化碳作天然气地下储气库垫层气的可行性

CO_(2)用作天然气地下储气库垫层气,在储气库运行过程中,注采参数等因素不合理导致CO_(2)与天然气之间过渡混合和天然气采收率低等问题。开展了CO_(2)和CH_(4)物性对比及混气实验,论证了CO_(2)作垫层气的可行性;建立储气库二维模型,模拟CO_(2)作垫层气注采过程,对影响CO_(2)-CH_(4)混合程度的地层参数和运行参数进行分析。研究结果表明:CO_(2)垫层气比例不超过20%,采出气中CO_(2)摩尔含量不高于3%,CO_(2)-CH_(4)混合程度、储层平均压力下降幅度较小。渗透率越大,工作气回采携带CO_(2)垫层气量越多,实际CO_(2)垫层气量占比减小,CO_(2)垫层气量不足以为工作气开采提供“助力”。孔隙度对CO_(2)-CH_(4)混合程度几乎没有影响。合理控制采气速度能有效抑制混合带发展,即在用气高峰适当提高采气速度,用气低谷减小采气速度保证最低用气标准。研究结果为CO_(2)作天然气地下储气库垫层气的工程实践提供理论指导。

焊接保护气同轴快速混气装置的设计与优化

为了实现二元保护气快速均匀混合,本文设计了一种同轴混气装置。采用了ANSYS FLUENT软件的标准k-ε湍流模型、物质输运模型和变N 2含量焊接方法,研究了同轴混气装置的结构尺寸对混气效果的影响,及其对焊缝铁素体含量的控制作用。研究结果表明:减小导气管管径,混气时间变短,混合气均匀性提高;增大同轴送气管长度,混气稳定性提高;采用本文设计的同轴混气装置,实现了调控奥氏体不锈钢熔敷金属内铁素体的含量和尺寸的目的。本文研究为焊接二元保护气混气提供了思路,尤其对不锈钢熔敷金属铁素体调控有一定指导作用。

液化气混空气燃气与天然气的互换性

燃气互换性问题存在于城市燃气供应的始终,在供气气源的性质发生较大变化时问题尤为突出。在液化气混空气为主要气源的城市燃气供气系统中,将来引进天然气时,所遇到的问题中最重要的就是液化气混空气燃气与天然气之间的互换性问题。作者采用美国燃气协会(A.G.A.)互换性判定方法,对这两种燃气的互换性进行了判定分析,并根据燃气用具的运行特性,分析了以液化气混空气燃气作为基准气设计和进行初调整的燃气用具,使用天然气后可能出现的问题。为将来天然气能顺利地与液化气混空气置换提出了合适的液化气混空气比例。

海上平台降低混输海管内段塞流对流程影响的方法

本文旨在研究气液混输海管中的严重段塞流对生产流程的影响,并提出了一种旁路泄压法以缓解登陆端压力对生产流程的冲击。通过分析严重段塞流的周期性和阶段性,结合实例,论文介绍了旁路泄压法的原理和流程,提出了适用范围和局限性,并进行了讨论。结果表明,该方法适用于单向流动的海管,具有实用性和经济性。本文的主要贡献是提供了一种针对气液混输海管生产过程存在的严重段塞流对生产流程造成冲击的解决方法,以期能为相关领域的研究和实践提供一定的参考和借鉴。

曝气-混凝一体法去除碱性废水中砷的研究

采用曝气－混凝一体法处理碱性含砷废水。氧化方式研究表明，以曝气替代混凝机械搅拌过程，既起到氧化作用，又完成了混合作用，同时具有较好的处理效果；采用该法结合二次混凝工艺处理高浓度碱性含砷废水（砷浓度达４１４．９４ｍｇ／Ｌ），聚合铁为絮凝剂，总Ｆｅ／Ａｓ＝３．０，砷去除率９９．９２％，出水中砷浓度０．３３ｍｇ／Ｌ；在所选用的三种混凝剂中，聚合铁处理效果最佳。