一种基于MSP430单片机无位置传感器的非金属管道倾角度的检测及实现

通过研究研究管道内钢珠运动特性,设计并开发了基于MSP430的无位置传感器非金属管道倾角的检测,并将相关的结果显示在MHI接口中,实现了人机互动。该装置性能稳定、可靠,为学习和研究管道倾角检测的相关人员进行一定的借鉴,有一定的科研和推广意义。

基于球形内检测器的管道倾角测量新方法

在利用球形内检测器测量管道倾角时,因管道磁屏蔽模型难以标定导致误差较大。针对此问题,通过分析球形内检测器中的传感器在管道中运动轨迹为摆线和管道单侧磁化后管道内径向磁场分布不均匀的特点,结合坐标变换方法,提出了一种不使用管道磁屏蔽模型的管道倾角测量新方法。该方法先通过加速度信号求解旋转矩阵,然后根据磁场信号的极大值点位置求解管道倾角。同时建立了相应的数学模型并通过算法加以实现,然后通过仿真和实验对该方法进行验证。结果表明,实验结果与仿真结果吻合度较高,该方法的测量精度较高,最大相对误差为3.55%。

管道倾角和壁面粗糙度对高速运动液体段塞脱落率影响的数值模拟研究

当对复杂地形条件下的输水管道系统进行维护时,流体会在低洼处汇集形成液体段塞。系统重启时,在上游驱动压力作用下,段塞将不断被加速。受到诸如管道倾角、壁面粗糙度等因素的影响,液体会从高速运动的段塞中脱落,导致段塞质量和长度发生变化。针对高压气体作用下管道内单个高速运动段塞的质量脱落问题,采用VOF两相流技术,通过三维CFD数值模拟试验,绘制了不同工况下液体段塞脱落长度与运动距离之间的关系曲线,研究了管道倾角以及壁面粗糙度对液体段塞脱落率的影响。结果表明:不同管道倾角下,液体段塞脱落率为一常数;随管壁粗糙度的增大,液体段塞脱落率以幂指数形式增大,直至逼近于某一常数。此外,从液体脱落的角度解释了段塞运动距离超过6倍段塞初始长度时,段塞会因全部液体脱落而发生破碎的现象。研究成果可为复杂地形条件下输水管道的系统设计提供理论指导。

基于OLGA的不同起伏条件下湿气管道携液规律研究

湿天然气输送受外界因素影响,导致液态水和重烃在管道底部沉积,积液降低输送效率,引发流动保障问题。研究携液规律,并采取措施减少危害至关重要。文中利用OLGA软件建立了2种不同的起伏管道模型,分析了地形起伏对湿气管道持液率影响规律。以不同倾角下的持液率为判别依据,明确了地形起伏湿气管道的研究重点是持液率更大,即更难携带液体的上倾管段,当上倾段的倾角为55°时最难携液。

基于PHOENICS的原油顺序输送管道混油数值模拟

建立了原油顺序输送混油模型,利用PHOENICS软件进行了数值模拟,并得出了混油浓度变化图象和曲线。表明在原油管道顺序输送过程中粘度差的影响,给出了不同管道倾角条件下浓度场的分布;同时也验证了停输时,密度大的油品在管道下方所形成混油段长度无明显增大现象且小于油品以相反的方向输送时所形成的混油段长度。研究结果对于减少停输工况下的混油与停输再启动混油界面的跟踪与切割具有理论指导意义。

中支摩擦纺输棉管倾角对成纱强力的影响

在大量实验的基础上，发现在纺纱过程中纤维在尘笼间的凝聚状态和伸直度是影响成纱强力的重要因素。为此，就不同倾角的输棉管道对纤维凝聚状态的影响进行了分析研究，从中确定了合理的纤维凝聚分布特征，为合理设计输棉管道倾角，提高纺纱强力提供依据。

深水输气管道起伏段水合物沉积堵塞规律研究

为了研究深水输气管道起伏管段的积液规律,准确计算起伏管段内的温压场,建立了临界携液模型、持液率模型和考虑管道倾角的温压场模型。将模型计算结果与试验数据进行对比,并对工程实例进行计算,计算结果表明,随着管道倾角的增大,起伏管段的临界携液流速和管道内的持液率均先增大后减小,且存在临界倾角。基于所建立的温压场模型,结合天然气水合物的相平衡曲线,可确定深水输气管道内的水合物生成区域。研究结果可为深水输气管道起伏段水合物的沉积堵塞预测和防治提供理论依据和思路。

重力场对管内液液间传质影响的数值模拟

针对管内液液传质现象,建立速度场、重力场及湍流涡旋影响下的质量传递非稳态数学模型。利用PHOE-NICS 3.6软件数值求解,分析了在不同工况下管内柴油与汽油顺序输送界面处的体积分数分布情况。结果表明,在紊流输送下,密度差影响体积分数分布曲线的位置,管道倾角影响体积分数曲线的斜率,重力场对管内液液间传质总体影响较小;在停输下,较重液体处在势能高处时,则产生自然对流,对传质影响很大,且随时间延长持续下去;对较重液体处在势能较低处时,随时间延长,自然对流传质被抑制,二液体分子扩散起主导作用,且产生明显的分层。因此,依据此研究方法所得结果比试验测定提供了更为丰富的体积分数场分布信息。

地形复杂气田集气半径变化规律研究

复杂地形气田压降和流量损失较大,集气半径较小。基于重庆某气田生产数据,针对水平、上倾和下倾地形,改变管道高差及倾角,分析压降、积液量和流速的变化趋势,发现相同压降下管道倾角越大,集气半径越小。针对V、N、W、M型地形计算管道压降,发现M地形压降最大。针对给定的集气半径,计算M地形下压降、积液量和流速等参数,发现管道压降随流量增加经历显著降低、发生振荡和显著上升3个阶段,据此确定不同集气半径对应的流量和管径匹配范围,为气田集气半径的选择提供参考。