负压波法在液体管道上的可检测泄漏率分析

由于管道泄漏引发的负压波大小及其沿管道的衰减程度都与管道工况、长度、口径和介质物性等管道特性有关,因此管道特性决定了负压波法在管道上的可检测性。依据特征线理论,对管道的泄漏发生机理和压力波传播机理进行了研究,建立了管道内产生负压波及其传播中衰减程度的计算模型,并利用实际输油管道的操作数据验证了所建立的计算模型的准确性。以该计算模型为基础,进一步分析了管道特性与负压波法的可检测泄漏率等指标的关系,为管道的设计和布局提供参考,并可对基于负压波法的管道泄漏检测系统进行正确的评价。

基于VPL的输油管道实时泄漏检测系统

针对现有管道泄漏检测技术在管道微小泄漏检测和油品泄漏损失计算方面存在的不足,基于流体动力学和容量守恒原理,开发基于VPL(Visual Pipeline)的输油管道实时泄漏检测系统。建立管道模拟平台,通过组态编辑器、图像界面、管道工作室和SCADA接口,开展输油管道实时泄漏检测、定位与分析,实现管道实时泄漏检测、报警,以及泄漏量的定量计算。现场测试结果显示,所开发的输油管道泄漏检测系统最小泄漏检出率为0.7%,泄漏点定位精度为96.96%,泄漏量计算准确率为94.42%。研究结果表明:基于VPL的输油管道实时泄漏检测系统漏报、误报率低,检测定位精度较高,尤其对于微小泄漏优势明显;同时,该系统能够实时定量计算油品泄漏损失,可以用于输油管道泄漏检测与应急辅助决策。

埋地管道小泄漏模型及数值求解

随着全国范围的天然气管网逐渐形成,管道运行安全管理的重要性日益突出。在气体单相渗流理论的基础上,结合高速非达西渗流理论,建立了埋地管道发生穿孔小泄漏后在土壤中渗流的数学模型。利用有限体积法对控制方程做离散,以三对角阵(TD-MA)和交替方向隐式线迭代法(ADI)对离散方程进行求解。结合实验研究,得到了适用于地表土壤的高速非达西渗流系数经验公式和土壤变形压力修正公式。采用该修正公式计算得到的压力分布与实验结果吻合较好,证明了数值模型的正确性。

城市天然气管道泄漏数值模拟

针对城市天然气管道和城市周围环境的特点,进行了城市管道天然气泄漏事故动态数值模拟,得到了天然气泄漏5,10,15,20 s时甲烷浓度分布图和安全区域图,结果显示城市天然气管道泄漏的规律不同于在平坦地势的泄漏规律,模拟结果可以为城市管道设计和事故求援提供指导依据。

油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真分析

为了提高油气管道漏磁检测的准确度,应充分考虑检测器行进速度对漏磁信号的影响。根据三维有限元分析原理,建立了漏磁检测系统的瞬态数学模型,并对油气长输管道裂纹检测过程进行了仿真研究。由麦克斯韦方程组推导出管道裂纹静态漏磁场的分布模型,对由漏磁检测器运动产生感应的管壁环向涡流进行了定量分析,计算其形成的"逆磁场"及其对外加磁场的影响,推导出动态磁化条件下的裂纹漏磁场有限元仿真模型。由实际物理实验得到与仿真分析相一致的漏磁信号,这表明所建瞬态仿真模型的有效性。利用该模型,获得了不同裂纹所产生的漏磁信号检测结果。根据检测结果,分析了裂纹几何特征,如深度、宽度等与漏磁信号峰谷值之间的对应关系,并给出了关系曲面图。为实际利用漏磁信号检测油气长输管道裂纹提供了重要的依据。

泄漏位置对激光检测天然气管道泄漏影响分析

天然气管道泄漏危害极大，激光技术是其泄漏检测的重要手段，而泄漏扩散过程对其检测存在一定的影响。建立了架空天然气管道泄漏扩散模型，数值分析了不同泄漏位置下管道泄漏天然气扩散过程，然后探讨了其对激光检测的影响。研究结果表明，管道下部泄漏时天然气地面水平距离-50～50m范围内聚集浓度大，但其激光检测信号强度较弱；而管道上部泄漏时天然气在水平距离-30-30m扩散，其激光检测信号强度最大。本研究结果可为合理有效地进行激光检测提供参考。

城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟

城镇燃气管道的分布区域人口及建筑众多,燃气管道一旦发生泄漏,将有可能造成重大的财产损失甚至人员伤亡。因此,为了量化城镇燃气泄露危害,针对管道不同的破坏情况及气源建立了燃气泄漏各种源模型以及扩散模型,并且建立了燃气管线动态泄漏扩散模型及伤害性危险范围。对第三方破坏所造成的城镇燃气管道泄漏模型进行了模拟,采用CFD技术对管道泄漏燃气的扩散进行模拟研究,获得了泄漏气体的扩散数值模拟结果,为城镇燃气管道安全运行提供了理论依据。

成品油管道输送高差混油模型研究

在倾斜管道顺序输送中 ,输送油品的物性差异在重力作用下影响混油的形成。分析了油品物性对混油过程的影响 ,利用与混油区的物质分布相关的轴向有效分散系数 ,建立了管道顺序输送高差混油模型。同时考虑了粘度和密度的变化 ,采用Crank Nicholson型隐式格式构造差分方程 ,并进行了数值求解。利用计算实例对雷诺数、倾角和输送长度等混油影响因素进行了分析。结果表明 ,倾角对混油的影响随着输送距离的增加和雷诺数的提高逐渐减小 ,特别是在大于临界雷诺数的高度湍流和长距离输送时 。

埋地压力输水管道渗漏噪声监测试验

为研究渗漏引起压力输水管线振动的在线监测方法及其应用,利用大型水压试验机进行了模型试验。试验时,用水压试验机模拟管道水压环境,并通过开启管道中部的射流孔以模拟渗漏,然后测量和分析管道振动情况。试验使用了3组检波器,分别固定于管道外壁、内壁和悬浮于水中,共测试了4种压力和4种不同直径管道渗漏程度。试验数据显示,无论是悬浮式还是固定式检波器,都能有效地监测到渗漏引起的管道振动,管道振动强度与管内压力以及射流孔大小呈正比关系。

一种用于成品油管道泄露检测的模拟计算方法

认为管道泄露的体积量等于管道进出口流体的体积流量差与管道充装量的变化量之和 ,进出管线的流体量由实测得到 ,管道充装量的变化量与管内油品的压力和温度有关。基于这一思想 ,给出了管道泄露检测的数学模型 ,即体积流量平衡模型、热力平衡模型。

埋地原油管道稳态泄漏数值模拟

埋地管道泄漏常发生在地面以下,因此准确预测管道泄漏的污染范围和泄漏量可以为后期制定应急抢险方案提供理论支撑,也是建立科学高效的应急管理平台的关键。目前针对输送压力对原油泄漏扩散范围的相关研究报道还不多见。鉴于此,以埋地原油管道泄漏事故为研究对象,采用计算流体力学方法,建立了埋地原油管道稳态泄漏三维物理模型和数学模型。利用 FLUENT 软件模拟了输送压力为4、8和12 MPa下原油在土壤中的泄漏扩散分布范围和速度场。模拟结果表明:三种压力条件下,原油在土壤中的运移趋势相同,泄漏初期为苹果状,逐步发展为灯泡状,最后呈现花瓶状;扩散范围随着输送压力的增大而增大,管道输送压力从4 MPa提升至8 MPa和12 MPa,扩散距离平均提升22%和38%,但泄漏扩散范围的增速逐渐放缓;原油在非饱和区的纵向扩散能力强于横向扩散能力,平均纵向扩散深度是横向扩散宽度的144%。研究结果可为埋地原油管道制定应急抢险方案提供理论支撑。

预制破片战斗部爆轰产物泄露数值模拟

预制破片战斗部具有破片质量和形状近似100%可控的优点,但其爆轰产物的过早泄露会影响破片的加速过程.为了分析爆轰产物泄露对破片威力的影响,利用数值模拟方法对某预制破片战斗部的爆轰泄露过程进行了研究,并分析了炸药采用不同仿真算法所得结果与试验的吻合情况.结果表明:端面中心起爆时,爆轰泄露主要发生在周向,对破片飞散形态影响较大;流固耦合算法计算得到的破片速度和飞散角与试验吻合最好,最小平均相对误差分别为1.12%和0.56%;综合计算鲁棒性、计算精度、计算时间等,流固耦合算法较适用于爆轰产物泄露的研究.

基于多模型耦合的化工物料输送管道泄漏检测系统研究

将物料平衡统计模型、信号序列相关分析模型和管道机理模型进行耦合,实现了管道泄漏事故的检测、空间定位和泄漏量估算。多模型耦合的方法降低了利用单一模型进行检测的漏检风险。将模型与GIS紧密集成,实现了泄漏信息的直观显示,可有效提高化工管道泄漏事故的应急反应效率。

基于支持向量机的天然气管道小泄漏信号检测

针对天然气管道小泄漏信号的识别问题,提出了一种基于支持向量机的回归算法模型。首先根据香农采样定理和SCADA系统的采样频率,建立了小泄漏工况的故障样本库。然后,利用小泄漏工况下的压力波数据作为训练样本,建立了LS-SVM预测模型。最后,对小泄漏工况、正常工况和调阀工况下的压力波数据进行了信号检测。结果表明,3种工况的一步预测误差的均值分别为9.8631×10-4、0.7886和2.7400×10-2,不在同一个数量级。因此,如合理设定门限值,LS-SVM检测器就能对管道小泄漏信号实现有效的识别。

泄漏速度对激光检测天然气管道泄漏影响分析

天然气管道泄漏产生的危害极大,激光技术是检测管道泄漏的重要手段,但泄漏扩散过程对其检测存在一定的影响。建立了架空天然气管道泄漏扩散模型,数值分析了不同泄漏速度下管道泄漏天然气扩散过程,然后探讨了不同探测高度下其对激光检测的影响。研究结果表明:在同一泄漏速度下,随着探测高度的增加,激光检测信号强度越来越弱;在同一探测高度下,中速泄漏时激光检测信号强度稍强于高度泄漏,明显弱于低速泄漏。

管道漏磁内检测装置的磁路优化设计

为了提高管道漏磁内检测装置的检测精度,针对漏磁检测装置的测量节部分,利用克希柯夫方程以及MATLAB软件对磁路进行优化设计.选择95A型霍尔传感器、Q235钢、N42型钕铁硼和铜制钢刷搭建管道漏磁内检测装置的测量节部分,并在含有线型和圆孔型标准伤的钢管内进行实验.根据采集到的漏磁信号对缺陷进行重构,实验结果表明,检测精度满足管道漏磁检测装置的设计要求,能够检测到深度是管壁厚度的10%、直径为1.5mm的圆形缺陷,验证了磁路优化设计的正确性.

凝析气管道输送泄漏监测技术

凝析气田在新勘探开采的油气资源中占较大的份额,凝析气管输技术在海洋、沙漠、滩海等条件恶劣的环境中已经得到了广泛应用,但随着输气管道使用年限的增长以及一些自然的和人为因素的影响,不可避免地会发生管道泄漏,从而造成环境污染。为此,基于凝析气在输送管道中的流动总处于慢瞬变流状态,根据气体管输的连续性方程、动量方程和混合能量方程,建立了凝析气管输模拟数学模型;同时为了便于使用计算机实现实时模拟过程,对所建立的模型进行了简化处理,并设计了具体的计算思路;进而以管道SCADA系统实测两端运行参数为边界条件,根据凝析气管输瞬变流数学模型,建立了凝析气管道输送泄漏监测的方法。实例计算结果表明,所提出的方法是一种可行度很高的凝析气管输泄漏检测方法。

曲线拟合在管道漏磁内检测信号重构中的应用

针对管道漏磁内检测缺陷信号的重构问题,研究了曲线拟合和最小二乘法的基本原理,以管道漏磁内检测有限元仿真分析软件所得到的半椭圆型缺陷数据为研究对象,建立了径向磁通密度特征的二元一次方程组和二元二次方程组,运用最小二乘曲线拟合方法实现对仿真数据的二元一次函数拟合和二元二次函数拟合.应用MATLAB编写程序求出拟合系数,得到拟合方程,拟合计算结果与仿真数据基本吻合.通过对两组函数方程进行误差分析,结果表明二元二次拟合函数能更准确地描绘出缺陷大小与检测数据之间的函数关系,二次拟合模型更可靠,为管道漏磁内检测缺陷信号重构提供了函数支持.

实时瞬态模型法在长输天然气管道泄漏检测中的应用

未来我国天然气管道面临的泄漏风险主要是腐蚀、外部影响和材料缺陷等引起的管道小泄漏或微小泄漏。为解决现有长输天然气管道泄漏检测技术在管道微小泄漏检测和泄漏损失计算方面存在的不足,强调应加大实时瞬态模型方法的应用研究,通过在川气东送天然气管道南京支线段现场应用效果分析证实了其应用优势。研究结果表明:①实时瞬态模型泄漏检测法能够准确、快速地检测出泄漏,尤其对微小泄漏量的检测优势明显,同时用流量、压力等参数可以计算出泄漏点的位置,实时计算泄漏速度和累计泄漏量;②实时瞬态模型法中的容量守恒变化曲线决定了其误报率低的特点,这一点在测试中也得到证实;③对于测试泄漏点压降很小的情况,实时瞬态模型法可以检测到目前无法通过SCADA查看到的微小数值压降变化,也可以解决目前采用的通过截止阀判断压降速率无法解决的微小泄漏检测。

城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟

针对城镇燃气管道泄漏预防与综合评价中必须要用到的泄漏模型,分析了泄漏源模型、扩散模型、及数值模拟,以此为确保城镇燃气管道运行安全提供依据。