声波法在输油管道上的可检测泄漏率分析

为了确保输油管道出现泄漏时能够及时检测到泄漏,对声波法在输油管道上的可检测泄漏率进行了分析。首先,建立了声波产生和传播衰减模型,根据模型分析了声波在管道内的衰减性,得到管道两端声波衰减幅值的计算方法;其次,采用基于互信息优化的自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称CEEMDAN)和互谱分析相结合的去噪算法对采集的信号进行去噪,并实验验证了衰减模型可准确估计声波的衰减幅值,去噪算法可以有效消除信号中的噪声;最后,分析了管道特性与声波法在输油管道上的可检测泄漏率之间的关系。研究表明,管道特性在一定程度上决定了声波法的可检测泄漏率,声波法在输油管道上的最小可检测泄漏率可达0.45%。

基于压裂液自发吸入模型的页岩气压裂液滤失定量预测

非常规油气资源开发常使用水力压裂技术提高单井产量,然而压裂现场数据表明,大量压裂液会滞留在地层中导致压裂液的返排率较低,将对储层和地下水环境造成一定影响。为进一步研究压裂液滤失机理并准确预测压裂液滤失量,首先建立了由毛细管力作用引起的压裂液自发吸入模型,然后对压裂液滤失量进行定量计算,并在现场进行了验证。最后,引入无量纲吸入率参数分析了控制压裂液滤失的关键因素。研究结果表明:(1)页岩气水平井压裂施工中大约50%~95%的压裂液通过基质吸入,压裂液吸入量仅与吸入率参数、裂缝面积和吸收时间有关;(2)当润湿相黏度与非润湿相黏度之比超过阈值时,吸入率参数主要由岩石的孔径分布参数决定,流体黏度的影响非常有限;(3)当孔径分布参数介于0.5~0.7时,吸入率参数达到相对较高的值,即更多的压裂液被吸收到地层中;(4)当润湿相黏度与非润湿相黏度之比大于10,孔径分布参数小于0.8时,优化后的自吸模型具有较大的适用性;(5)由毛细管力机理引起的压裂液滤失量与实际储层观察到的滤失量相近,可认为页岩储层有足够的存储滤失液的能力,不会影响地下水层中的饮用水。结论认为,建立的压裂液自发吸入模型,能够准确预测页岩气水平井压裂液滤失量,为非常规油气的生产及环境保护提供了技术支撑。

亚纳米孔石墨烯复合薄膜新型标准漏孔制备及其渗氦性能研究

标准漏孔是氦质谱检漏仪的校准装置,为了提高氦质谱仪检漏灵敏度,必须降低标准漏孔漏率下限。针对目前传统材料加工制作的标准漏孔难以通过改进加工工艺降低漏率下限的情况,利用CVD法制作了一种亚纳米孔石墨烯复合薄膜新型标准漏孔,研究了其渗氦性能和制备工艺稳定性。结果表明:单层石墨烯/PMMA复合薄膜单位面积漏率为4.17×10^(-12)~1.09×10^(-11) Pa·m^(3)/(cm^(2)·s·Pa),通过调节新型材料渗透面积,可制作漏率下限达10-12 Pa·m^(3)/s量级的标准漏孔。

清华大学实验动物中心小鼠自动饮水系统漏水情况统计分析

目的统计清华大学实验动物中心小鼠自动饮水系统漏水情况,评估自动饮水设备安全性,为动物设施自动饮水系统的选用和使用维护管理提供参考。方法本文以清华大学实验动物中心二期动物设施南、北两个屏障饲养区的小鼠自动饮水系统为研究对象,分别进行了为期3年、1年半的漏水情况监测记录。通过统计分析监测期内两个屏障饲养区漏水事件发生案例,将漏水原因分为人员误操作、动物行为、异物阻塞、配件变形4种,计算南、北区自动饮水系统因前述4种漏水原因造成的总日漏水率,以及因设备自身质量问题即异物阻塞和配件变形两种漏水原因造成的日漏水率,并进一步对漏水原因以及漏水给设施带来的影响进行分析讨论。同时,统计在监测期末,未使用自动饮水的一期设施和使用自动饮水系统的二期设施的动物饲养量和饲养人员数量,计算两种饲养模式下人均负责笼位数的差异。结果监测期内两个区域共发生漏水52起,总日漏水率为0.00013%。其中,人员误操作导致的漏水有31起,约占漏水总发生量的60%,在加强培训、监督检查和有效提醒措施下,可降低人员误操作导致漏水的发生率;动物行为导致的漏水有2起;异物阻塞导致漏水0起;因设备质量原因导致的漏水有19起,日漏水率为0.00007%。根据清华大学实验动物中心的运行数据统计,使用自动饮水系统的二期设施人均负责笼位数为908笼,而未使用自动饮水系统的一期设施人均负责笼位数为570笼,在使用自动饮水的条件下人均负责笼位数增加约59%。结论清华大学实验动物中心自动饮水系统日漏水率远低于设备理论设计值0.003%,进一步证明了自动饮水系统的安全性和有效性。同时,自动饮水系统的使用可以大幅提升饲养工作效率,除购入自动饮水系统需投入采购成本外,饲养用工成本将随着工作效率的提升而不断下降,从而降低设施整体运行成本。在现代化动物设施建设背景下,自动饮水系统将会成为动物设施设计和运行的重要考量因素之一。

双碳背景下二氧化碳输送管道智能化技术应用及探索

碳捕获、利用与封存(CCUS)能够大规模有效降低工业CO_(2)的排放,被广泛认为是实现全球温控目标和我国碳中和远景不可或缺的关键技术之一。CO_(2)从起源地输送到利用地,是实现CCUS产业技术目标的关键环节。以管道输送方式为主,概述了管道智能化技术在国内外的发展现状;介绍了CO_(2)输送管道相态分类及存在的相关问题,并结合问题分析了人工神经网络模型与管道腐蚀速率预测的深度融合机理;阐述了分布式光纤、特征波谱及机器人巡检技术在管道泄漏中的定位原理及应用;探索了CO_(2)输送管道在智能化建设的发展方向。CO_(2)输送管道智能化发展虽然目前尚未形成广泛统一的认识,但以CO_(2)输送管道业务需求为驱动、管道输送技术+信息通讯技术(ICT)为手段,围绕CO_(2)管道数据全面感知、集中共享、预测预警及协同运营将是今后CO_(2)输送管道智能化发展趋势。研究结果可为今后智能管道的持续发展及智慧管道的逐步推进提供借鉴与参考。

锅炉水冷壁壁面高温腐蚀及壁管横向裂纹泄漏试验研究

考虑到锅炉水冷壁壁面高温腐蚀会导致壁管产生裂纹而出现泄漏事故,为了得到影响锅炉水冷壁壁面高温腐蚀的因素,提出锅炉水冷壁壁面高温腐蚀及壁管横向裂纹泄漏试验研究。针对锅炉水冷壁高温腐蚀区存在的横向裂纹进行失效分析,通过宏观观察,材质分析和无损检测,研究分析锅炉水冷壁管横向裂纹的产生原因,再根据锅炉水冷壁壁面高温腐蚀实验原理,确定气氛条件,通过试样块的制备,设计了锅炉水冷壁壁面高温腐蚀实验方案,测试了气氛条件和温度对锅炉水冷壁壁面高温腐蚀的影响。结果表明,锅炉烟气的H_(2)S含量越多、温度越高,壁温波动导致的热疲劳应力和高温的共同作用下,锅炉水冷壁的壁面腐蚀越严重,从而使壁管产生横向裂纹而发生泄漏。

关于超小尺寸器件的等效标准漏率判据的讨论

对于内空腔容积小于0.01 cm^(3)的超小尺寸密封器件,在器件贮存期内环境气氛对其内部水汽含量的影响尤为明显,在较短的储存期内水汽含量有可能超过2%,并趋于饱和,无法满足0.5%的规范要求。在进行氦气背压法检漏时,还存在器件候检阶段测量漏率快速下降的问题。讨论了超小尺寸器件密封试验的等效标准漏率判据不足问题,提出了相应的密封性评价方法。

油气单井温室气体甲烷排放特征与量化

油气生产单井是甲烷重点排放源,对气候变化产生显著影响。文章采用便携式火焰离子检测器(FID)和Hi-Flow大流量仪等设备,对我国某油气田单井甲烷泄漏排放特征进行了研究,明确了组件泄漏率,量化了重点源项排放速率,开展了排放量核算并提出了管控策略建议。结果表明:油气田单井设备组件与管线的甲烷泄漏率为1.9%,压力表、阀门和储罐等在泄漏源项中占比较高;不同类型组件排放速率具有显著差异,储罐甲烷排放速率为4.61~16.73 L/min,单井平均甲烷排放速率为1.43~43.37 L/min。样本单井累计年度甲烷排放量为76085.86 m3,储罐是首要排放源,对总排放量贡献占比为82.66%。

安全壳试验泄漏率超标原因分析及查漏策略

为提高安全壳试验泄漏点定位效率,对可能导致安全壳泄漏率超标的原因进行研究,重点分析安全壳边界各类设备的泄漏特点,同时结合历史数据库统计信息,划分不同类型故障发生概率的级别。建议在安全壳试验上行阶段依次设置3个查漏窗口,根据查漏优先级与被检对象类型设置多个小组并进行查漏,节省安全壳试验期间泄漏点定位时间。

某型点火具密封性异常研究

当今,随着技术的更新迭代,武器系统快速发展,精确打击智能武器快速崛起,信息化战争占有主导地位,形成了空、地、天网一体化的作战系统。常规武器的发展虽然受到一定的制约,但仍是战争中不可或缺的重要部分。点火具是常规弹药的组成部分之一,是弹药发射起始能量输出,是弹药发挥作用的关键环节,因此点火具的质量决定着弹药的功能效能的实现。以案例为切入点,通过产品结构分析、工艺参数控制排查、机理剖析,对产品工艺参数控制进行内控,增加氦气泄漏率检测措施,通过验证,提出了产品结构设计时应合理制定工艺方法与用户要求相匹配,严格生产过程工艺参数控制。为同类产品研制时结构设计及生产提供了有力借鉴及警示作用。

油气行业VOCs泄漏数据分析及探讨

油气行业是VOCs污染的重要排放源,其中,设备与管线组件泄漏逸散是VOCs污染的重点排放源项,泄漏检测与修复(LDAR)是实施VOCs无组织排放污染管控的重要手段。文章选取某油田油气集输站、油气处理站为样本,通过实施LDAR检测,对典型场站泄漏设备与管线组件密封点类型、泄漏数量及泄漏率等进行分析。选取阀门、连接件两种类型泄漏密封点,采用包袋-吹扫法对泄漏密封点VOCs排放速率进行了实测,参考我国石化行业核算系数,应用相关方程法对泄漏密封点VOCs排放速率进行核算。结果表明,泄漏密封点VOCs排放速率核算结果比实测结果偏大(为实测结果的1.73~2.72倍)。考虑到油气行业在产业结构、工艺流程、原辅料使用、物料状态等方面与石化行业存在较大差异,建议通过修正相关方程法排放系数,形成符合我国油气行业实际情况的设备与管线组件VOCs泄漏排放速率核算体系,提高油气行业VOCs泄漏排放量核算的准确性。

试漏标准件泄漏率检测方法分析

为准确判断发动机零部件生产线上试漏设备的工作状态,结合直线式、直线分段式、直线分段平移式、根式函数分段式4种泄漏率检测方法确定合格标准件、不合格标准件的泄漏率。结果表明:采用直线式检测方法,允许泄漏率变化较小时,标准件泄漏率偏差过小,导致标准件判断结果不准确;采用直线分段式检测方法,泄漏率偏差区间设置混乱且合理性较差;采用直线分段平移式检测方法,不满足允许泄露率变化较大时,标准件泄漏率偏差变化应较小的要求;根式函数分段式检测方法符合标准件泄漏率偏差要求,当允许泄漏率不大于7 cm^(3)/min时,标准泄漏率偏差与允许泄漏率之间为相关因数为0.3的线性关系;当允许泄漏率大于7 cm^(3)/min时,标准泄漏率偏差与允许泄漏率之间为相关因数为0.8的根式函数关系。

核电贯穿件气密检漏仪现场校准方式探讨

文章介绍了基于流量补充法的核电安全壳贯穿件泄漏率试验的试验原理和设备,结合工程现场经验,分析了目前国内安全壳贯穿件泄漏率试验的现场实施情况,提出了对试验设备气密检漏仪的现场校准。依据试验原理提出了现场校准方式并分析了核电现场试验环境,以供参考。

真空结构橡胶密封圈的泄漏率分析

对于一种航天高真空结构橡胶密封圈,通过用数值模拟的方法,分析计算了在高温70℃、常温23℃以及低温-70℃时密封结构的压紧力以及橡胶密封圈的变形情况,得到密封圈橡胶材料的密封系数,并据此计算了密封圈在3种温度时的泄漏率。分析结果表明:橡胶材料的密封系数与温度以及所受的平均应力有关;对于此密封结构,温度对于密封圈的密封性能有很大的影响,室温时的泄漏率比高温和低温时要高。

裂口几何形态对输气管道小孔泄漏的影响

输气管道气相泄漏速率计算是泄漏风险评估的前提和基础。为此,通过搭建气相管道小孔泄漏实验系统,开展圆孔、周向矩形方孔、轴向矩形方孔的泄漏速率实验,获取了不同裂口几何形态的气相泄漏速率。在此基础上,建立了基于FLUENT的管道孔口泄漏CFD仿真模型,并用其研究了裂口几何形态对中低压管道小孔泄漏速率的影响机理、泄漏孔口附近的气体动力学特征量,包括速度分布、马赫数分布等。仿真结果表明:最大速度发生在泄漏孔口截面中心处,矩形方孔的最大速度明显高于圆孔,而裂口方向对其影响不显著;从临界压力比来看,孔口面积一定,矩形方孔更容易在孔口处达到临界流,圆孔、周向矩形方孔、轴向矩形方孔的临界压力比模拟值均低于理论计算值。该实验结果有助于气相管道小孔泄漏研究的深化,也为气相管道泄漏事故的应急处置提供了参考依据。

金属杜瓦瓶微小漏率检测

器件的漏气率大小是决定红外探测器搁置和使用寿命的关键因素之一 ,也是判断军用多元金属杜瓦瓶真空完善性的重要指标 ,特别是常规漏率检测手段难以探测微小漏率是长久以来影响杜瓦瓶成品率的重要因素。文中简要介绍几种真空高灵敏度微小漏率测试方法、基本原理和测试结果 ,针对杜瓦瓶的气密性要求采用相应微小漏率测试手段 ,并在生产中获得应用。

一种下限为1.3×10^(-14)Pa·m^3/s的真空漏孔校准装置

为了解决漏率小于10-12Pa·m3/s漏孔的校准问题,提出累积法与固定流导法相结合的方法,研制出下限可达10-14Pa·m3/s量级的校准装置。装置主要由累积比较系统和固定流导法流量计组成,采用四极质谱计作为比较器测量示漏He气离子流大小,通过累积的方法解决了质谱分析室中示漏气体分压力测量问题;采用激光打孔和多次镀膜的方式获得10-10m3/s量级的分子流导,用吸气剂泵将真空室本底压力维持在10-7Pa量级,使磁悬浮转子真空计对固定流导元件入口He气压力测量下限可达10-4Pa,从而获得下限为1.3×10-14Pa·m3/s的标准气体流量。研究结果表明,装置采用He气作为示漏气体的校准范围为10-12~1.3×10-14Pa·m3/s,合成标准不确定度为5.2%~5.8%。

高压输气管道泄漏模型

介绍了输气管道泄漏率的大孔模型和管道模型的特点及求解方程。分析了泄漏孔的孔径与管径等参数对大孔模型管道内压力、温度和气体泄漏率的影响。随着泄漏孔的孔径与管径比值(d/D)的增大,泄漏点压力和温度降低,气体泄漏率增加。提出可以用泄漏孔的孔径与管径的比值(d/D)作为工程计算的模型应用判断条件。在90%的准确度下,当d/D≥0.6时,使用管道模型计算泄漏率简单方便;当0.2<d/D<0.6时,宜采用大孔模型。

HL-2A真空室预装抽气与检漏试验

4套前级汇总式分子泵三级抽气机组由包括4套3500L·s-1分子泵、2套600L·s-1罗茨增压泵和2套70L·s-1机械泵组成,对环有效抽速为6 4m3·s-1(H2)。用氦质谱检漏仪、四级场质谱计与氦质谱检漏仪相结合的方法分别进行了零部件和真空室总体检漏,真空室总漏气率≤1.2×10-5Pa·m3·s-1。采用有效除气措施后,HL 2A真空室预装本底压强为1.1×10-4Pa。

管道微小泄漏内检测近场声信号特性研究

声学内检测法有较高的管道泄漏检测灵敏度,而目前对泄漏声源附近近场声信号研究较少。基于Lighthill声类比的流场-声场混合的仿真方法,计算了不同泄漏孔径、不同管道内压下整个近场计算域的声场分布。仿真结果表明,泄漏声源是一种宽频噪声,在大于特征频率的频段,信号衰减,之前则保持稳定;管内声信号是泄漏声源在管壁束缚下的频散传播,在小于一阶模态频率内,传播平面波,大于一阶模态频率有多个模态的反射波。根据仿真分析结果,选取1~3.1 k Hz频段作为泄漏信号特征识别优选频段,得到泄漏量与该频段内能量呈正相关关系。搭建模拟泄漏测试平台,测试球形内检测样机,结果表明,该检测器可检测0.15 L/min泄漏量,实验结果与仿真结果可较好的吻合。研究结论对近距离听声内检测方法在声传感单元选型设计、声信号处理等方面有理论指导意义。