软土地层双洞口顶管接收井下沉力学特性研究

相较于常规沉井,顶管接收井几何形式的差异对结构受力、变形的影响规律尚不明确,亟待对此展开深入研究。以武汉市某排水顶管工程矩形接收井为依托,对沉井结构受力及下沉姿态开展现场监测,并利用数值模拟进行了对比验证和拓展研究。结果表明:预设顶管接收洞口引起的结构局部刚度降低,会导致结构在初沉阶段受弯效应增强,从而使接收洞口附近的内层钢筋压应力减小并使钢筋转向受拉状态,并且在下沉后期加剧该处钢筋应力变化幅度;因沉井外壁摩阻力增大而产生的附加应力叠加弯矩作用,使结构内、外层纵向钢筋沿井壁厚度方向的内力分布不均。对软土地层进行土体加固,有利于提高顶管接收井结构稳定性和顶管机头接收精度。

同心双管分注井同位素吸水剖面测试技术研究

三叠系长6油藏一般为分注合采开发、层间矛盾突出,但前期采用桥式同心等常规分注方式,受限于遇阻遇卡现象普遍、成功率低,难以满足油藏精细分层注水配水的需要。为解决这一问题,2015年推广同心双管分注技术,取得了良好的分注效果。但该技术目前仍无法有效测试吸水剖面,不能及时了解层内的吸水状况,有效指导注水技术政策调整和措施制定,层内矛盾加剧,油藏稳产形势变差。结合同心双管分注的管柱结构和吸水剖面测试原理,开展吸水剖面测试技术研究,巧妙地利用了Y341可洗井封隔器洗井通道双向开启的机理,完成了吸水剖面测试作业;从测试结果和注水调整效果来看,测试结果能有效反映各层层内的吸水状况,该测试方法具有一定的推广意义。

面向铁路5G-R和GSM-R系统的SPN承载方案研究与试验

基于铁路5G-R、GSM-R系统业务场景和全球商用部署的SPN创新承载技术,面向铁路5G-R系统特殊应用,建立小颗粒硬管道业务模型和L3VPN到边缘的分组业务模型,提出采用SPN双平面组网并综合承载现网GSM-R业务的E1CBROver小颗粒硬管道方案。SPN综合承载方案满足5G-R、GSM-R系统铁路行车控制类业务高可靠、高安全的硬隔离承载需求,以及5G-R系统大带宽视频数据业务灵活调度、智能运维的演进需求。提出的方案已完成基于SPN的5G-R、GSM-R基站和核心网端到端功能及可靠性试验验证,试验结果指标优于标准要求,证明面向铁路5G-R、GSM-R系统的SPN综合承载方案安全可行。

超长大直径劲性复合桩在武汉二元结构地层的应用

以劲性复合桩在武汉二元结构地层地场某项目的首次应用为背景,分析了试桩结果,对比研究了预制管桩及钻孔灌注桩的技术经济性。结果表明,劲性复合桩的承载力较常规预制管桩有大幅提高,能够满足对于单桩高承载力的要求,相较于钻孔灌注桩能大幅度节省造价,具有较高的经济效益。劲性复合桩对于武汉地区二元结构地层具有良好的适用性,拓宽了常规直径管桩在武汉地区二元结构地层的应用场景,具备较高推广应用价值。

煤矿钻孔机器人双机协同加杆运动空间分析及应用

针对煤矿钻孔机器人主机、加杆机械臂与杆仓的运动空间及布局问题,通过分析煤矿钻孔机器人的结构特点,建立了加杆机械臂和主机的运动学模型,求得其基坐标系与末端坐标之间位姿变换矩阵、关节变量与末端位姿关系式;构建了协同加杆运动的空间集合,采用蒙特卡洛法对运动空间求解,得到了加杆机械臂末端和主机钻杆中心点的运动散点图;以加杆机械臂的运动空间范围为基准,确定了主机和杆仓的位置设计范围分别为-1.87~-0.80 m和0.35~2.06 m。试验结果表明:该煤矿钻孔机器人布局合理,操作灵活,加杆机械臂可将杆仓中的全部钻杆准确放置于主机上的回转器与夹持器之间。

双壁管通风计算与风机选型

为了研究双壁管通风系统的流量与压强损失的关系,指导风机的选型,以某主机的双壁管通风系统的通风管路为研究对象,采用混合气体模型在293.15K下研究不同通气流量条件下的吹扫过程,对5种工况进行数值研究。结果表明:双壁管的通气流量与通风管路的压强损失呈非线性关系,随通气流量的增加而增加;通过函数拟合获得通气流量和双壁管通风管路的压强损失的具体公式,并对比4种工况下的数值计算结果和公式预测结果,双壁管通风管路压强损失的误差均小于2.0%,验证了公式的准确性,根据计算结果选择的风机有效地实现双壁管通风系统的经济性和安全性。研究成果对于工程应用具有一定的参考价值。

输气管道工程热煨弯管标准编制和设计制造技术分析

回顾感应加热弯管标准编制的发展历程并介绍标准的重要内容,分析感应加热弯管外弧侧壁厚减薄率C计算公式的符号含义;分析感应加热弯管和钢板加热压制组焊弯管成形前后壁厚与应力变化,指出当前油气输送管道设计规范关于热煨弯管壁厚设计计算存在的分歧,提出变壁厚弯管和等壁厚弯管概念及其应力分布和壁厚计算方法;以ASME B31.3—2010《工艺管道》关于弯管壁厚计算公式的规定和感应加热弯管水压爆破试验启裂口位置实例予以佐证。建议相关设计规范对热煨弯管壁厚计算公式予以修改和完善。以热煨弯管应力分布状态和弯管强度条件下的危险位置为依据,提出双壁厚弯管概念和结构。

Analytical solutions to edge effect of composite laminates based on symplectic dual system

In the symplectic space composed of the original variables,displacements,and their dual variables,stresses,the symplectic solution for the composite laminates based on the Pipes-Pagano model is established in this paper.In contrast to the traditional technique using only one kind of variables,the symplectic dual variables include displacement components as well as stress components.Therefore,the compatibility conditions of displacement and stress at interfaces can be formulated simultaneously.After being introduced into the symplectic dual system,the uniform schemes,such as the separation of variables and symplectic eigenfunction expansion method,can be implemented conveniently to analyze composite laminate problems.An analytical solution for the free edge effect of composite laminates is obtained,showing the effectiveness of the symplectic dual method in analyzing composite laminates.

双模式热管堆电热原理样机设计及验证实验研究

固态热管反应堆是未来新型装备最佳能源动力解决方案之一,然而其关键技术尚未成熟,可行性及可靠性有待近一步研究。本文提出了动静结合双模式热管堆概念设计,搭建了“模拟堆芯-高温热管-斯特林-温差发电”一体化集成实验装置,利用紫铜基体及加热棒模拟反应堆堆芯,利用弯折高温钾热管实现堆芯冷却及能量传输过程,利用斯特林热电转换装置及碲化铋温差发电元件实现动态/静态热电转换过程,验证了双模式热管堆技术的可行性。实验结果表明,所研制的弯折高温钾热管符合设计需求,输入功率为878 W时,热管轴向壁面温差低于60 K,不凝气体段长度小于5 cm。对于碲化铋温差发电器件,输入功率为4.2 kW、热端温度为310℃、冷端温度为20℃时,30片热电器件共发电102.6 W,热电转换效率为2.44%。对于斯特林发电机,输入功率为3.3 kW时,发电功率为429 W,热电转换效率为13.1%。本文结果可为双模式热管堆概念设计及研制提供实验数据支撑。

双模式热管堆非核原理样机热力特性数值分析

小型热管反应堆电源技术具有续航久、结构紧凑、环境适应性强、固有安全性高等优势,可以适配于多种领域。本文以双模式热管堆非核原理样机NUSTER2.0为对象,在COMSOL中建立高温热管、温差发电装置及斯特林装置理论模型并耦合形成系统模型,对样机运行特性及力学特性进行数值仿真研究。15 kW加热功率稳态工况下,仿真结果与实验结果的热管温度分布及动、静态模块主要运行参数均吻合良好,最大相对误差为6.73%,初步验证了模型可靠性。变功率仿真结果确定了斯特林撞杆阈值为16.5 kW,并预估静态模块在25 kW附近达到效率峰值。系统启动瞬态仿真得到了“3-5-10-15 kW”阶梯式功率平台下的样机启动特性,并提出了样机启动策略。系统热力耦合稳态工况确定了样机应力危险区,并求得15 kW工况中堆芯热膨胀率为1.21%,热管-堆芯基体和热管-集热基体耦合处的最大应力分别为160 MPa和97 MPa。本文为NUSTER2.0样机的特性研究和实验设计提供了数值分析基础。

碎软煤层双管定向钻具自动加卸系统关键技术与应用

为提高双管定向钻进钻孔施工时钻具加装和拆卸的自动化水平,提高装卸效率,开发一种双管自动加卸装置,实现不同工况下钻具的全自动装卸,解决双管定向钻进过程中钻杆和套管的同时加装和拆卸的技术难题,完成装置结构和控制系统的设计,运用末端柔顺技术,限制施工过程中装置承受的载荷,明确控制程序关键边界条件,制定不同工况下钻具自动装卸施工工艺流程。在安徽淮北矿业祁南煤矿展开工业性试验,试验顺利完成4个钻孔的施工,共进尺1170 m。试验过程中双管自动加卸装置运行平稳,能够满足不同工况下钻具组合的加装和拆卸需求。将原本需要2~3人密切配合才能完成的钻具组合自动装卸工作,变为依靠程序控制自动完成,钻杆和套管同时装卸和单独装卸平均效率较人工装卸分别提高了350%和110%,保证了双管定向钻进综合施工效率,减少了作业工人数量,降低了工人劳动强度,保障了施工安全。试验结果表明:双管自动加卸装置运行稳定可靠,施工工艺流程合理,装置各项性能满足双管定向钻进需求。研究成果为双管定向钻孔施工钻具的自动装卸提供了技术和装备支撑,为双管定向钻进技术在煤层气开采相关领域的推广应用奠定了基础。

双频激励下微弯液压管道的非线性振动研究

首次研究了双频激励下两端固支微弯液压管道的非线性振动,分析了拍振现象发生时管路非线性受迫振动特性。利用广义哈密顿原理建立微曲管道控制方程,使用Galerkin法将非线性偏微分积分方程离散为非线性耦合常微分方程组,采用龙格库塔法数值求解,并用微分求积单元法进行数值验证,得到了微曲管道受迫振动响应。在此基础上,讨论了两个激励频率差值对管道中点受迫振动响应的影响,并分析了系统横向振动在一阶固有频率附近的分岔现象,考察了液压管道的混沌特性。分析结果表明,当两个激励频率相差较小时会出现混沌现象,随着频率差值的减小,管道的混沌区域先增大后减小。这些结论为多频激励下液压管道系统复杂振动的研究提供了理论依据和研究方法。

基于双磁场管道复合型缺陷应力信号提取方法研究

缺陷和应力共同存在的复合型缺陷是影响管道安全运行的重要因素之一。双磁场管道内检测法可用于复合型缺陷处应力损伤程度判断,但应力信号提取方法亟待解决。本文将J-A理论中的磁力学关系引入磁荷模型中,解析计算了不同应力、外磁场下复合型缺陷磁信号,建立基于双磁场信号比值的复合型缺陷应力信号提取模型,提出比值因子用于缺陷处应力水平的评估,并进行了系统的实验验证。研究结果表明,强磁信号对缺陷处应力大小不敏感,信号主要包括缺陷尺寸信息;弱磁信号对缺陷处应力大小敏感,信号包括缺陷尺寸信息和缺陷处应力信息。提出的比值因子可反映缺陷处应力情况,弱磁场强度较低时,比值因子随缺陷处应力的平均变化率大于9%,随着弱磁场强度的增加,比值因子随应力变化幅度变小。

面向高温管道壁厚测量的双模态电磁超声换能器研究

文中分析了高温管道温度对横、纵超声波传播特性的影响。提出了一种可同时激发横波和纵波的高温双模态电磁超声测量方法,设计了具有风冷和水冷结构的换能器,优化了线圈结构和磁路,制作了换能器。通过对45钢钢管的横、纵波高温测厚实验发现当温度为650~750℃时纵波信号明显,当温度为550~650℃时存在横、纵波模态混叠,当温度为550℃以下时横波信号明显。实验结果表明双模态换能器可通过纵波实现温度为750℃时钢管的壁厚测量,与横波换能器相比提高了高温检测能力;同时可利用横波解决波对室温和中高温下铁磁性材料的检测信号差的问题,避免了对不同温度或材料的试件进行检测时需频繁更换探头,拓展了高温电磁超声换能器在不同温度下检测的通用性。

某300 MW抽水蓄能机组双机甩负荷过渡过程试验

以某300 MW抽水蓄能机组为例,开展一管双机机组水轮机工况甩负荷典型大波动过渡过程试验,验证一管双机甩负荷机组最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求。此机组是国内首次采用13叶片转轮与333.3转/min转速组合,将13叶片转轮机组的过渡过程中实测数据与仿真计算结果进行对比分析,为后续抽蓄机组采用13叶片及333.3转/min转速组合的优化设计和推动叶片优化设计的基础理论研究提供参考。

双资源约束下的船舶管件柔性生产车间调度优化

针对船舶管件柔性车间的复杂制造环境,建立以完工时间为主要优化目标、以设备资源和辅助资源为约束条件的双资源约束柔性生产车间调度问题模型,设计一种改进布谷鸟算法对其进行求解。针对问题特征及复杂性,在布谷鸟算法核心框架不变的基础上,提出一种莱维飞行自适应步长因子;同时,设计基于2种局部搜索的巢寄生策略,并引入模拟退火算法,以解决工序维、设备维和资源维的调度优化问题。将该算法应用于企业实际生产模型,结果表明:改进算法能有效避免设备资源冲突,具备较好的综合调度特性。

矿用仿生双连接钻杆设计及性能试验研究

钻探技术是煤矿瓦斯治理的重要技术手段,而钻杆是钻探必不可少的重要组成部分。煤矿巷道尺寸小,钻杆长度小,特别是近水平深孔钻进时,钻杆接头易发生螺纹断裂,导致掉钻事故发生,甚至丢失钻具和仪器、钻孔报废等。针对钻杆接头断裂导致的问题,借鉴动物筋-骨生物原型,创造性地提出钻杆双连接结构,实现“打断骨头连接筋”仿生效果。试制了Φ89 mm仿生双连接钻杆并进行力学性能测试,结果表明,钻杆接头螺纹断裂后,二次连接抗拉能力为545 kN,达到配套钻机起拔力250 kN的2倍以上,满足将断裂后的钻具提出孔外的要求,为解决因螺纹断裂导致的“掉钻”问题提供了新思路。

渤海油田化学驱分层注入技术研究进展与实践

聚合物驱油技术已成为海上油田提高采收率的重要手段。笼统技术已不能满足精细调控化学驱的需求,因此发展了地面分注技术和单管分层化学驱测调技术。研究了地面分注技术和单管分层化学驱测调技术的设计原理和特点,分析了2种化学驱技术的优缺点和适用条件,统计分析了2种技术的现场应用效果。在此基础上,对海上油田化学驱技术的持续优化和改进,提出了双介质分层化学驱技术和有缆智能分层化学驱技术,以期解决海上油田日益复杂和严苛的开发环境带来的更高的技术需求,助力海上油田向着数字化和智能化的方向发展。

稠油油藏气体-泡沫辅助注蒸汽实验与数值模拟

针对蒸汽吞吐过程中由于能量不足以及严重汽窜等导致热效率低、吞吐效果变差的问题,从室内物理模拟以及数值模拟两方面,开展了在蒸汽中添加气体及高温泡沫以改善蒸汽吞吐开发效果的研究。首先,通过引入泡沫综合指数,筛选了合适的发泡剂;其次,进行了4组室内平行双管实验,分别为单纯蒸汽驱、蒸汽-烟道气泡沫驱、蒸汽-氮气泡沫驱以及蒸汽-氮气驱。实验结果表明:在注入条件相同的情况下,蒸汽-烟道气泡沫驱和蒸汽-氮气泡沫驱均能够有效地封堵高渗管,启动低渗管,与单纯蒸汽驱相比,采出程度最高分别提高了28.98%和26.04%;蒸汽-氮气驱调剖效果有限,不能有效地启动低渗管,采出程度比单纯蒸汽驱提高了10.56%。结合物理模拟的结果,采用数值模拟方法,分析了地层参数对烟道气-泡沫辅助吞吐和单纯蒸汽吞吐开发效果的影响,结果显示,对于层薄、油稠的非均质油藏,烟道气-泡沫辅助吞吐与单纯蒸汽吞吐相比具有显著的优势,能够有效地提高蒸汽吞吐开发效果。对河南油田井楼零区烟道气-泡沫辅助蒸汽吞吐方案进行了参数优化,得到最佳日注汽量为100 m^3,最佳气汽比为12,最佳焖井时间为7 d。

双管全自动水压试验机组的开发

由于进口的水压试验机组不仅不能满足国内市场的需求而且价格高,因此国内急需研制生产工艺先进、自动化程度高、节奏快的水压试验机组。中国重型机械研究院为此开发出Φ48～178 mm双管全自动水压试验机组。重点介绍了该机组的工艺参数、设备性能和组成及其功能、生产工艺流程及其特点等。