浓密尾矿管道输送的研究现状及展望

为掌握浓密尾矿管道输送中的流动规律及阻力特性,对国内外现有研究成果进行了综述,以尾矿颗粒的粒径尺寸和分布特征为切入点,分析了颗粒-颗粒、颗粒-流体间的相互作用,提出将浓密尾矿管道输送划分为均质结构流和复合流动两种模式,分别对不同模式下浆体流变性质、颗粒运移行为、流动型态及阻力特性方面的研究成果和最新进展进行了评述。结果表明:均匀细颗粒(d dc)浓密尾矿可视为由细颗粒介质与离散粗颗粒组成的复合流体,粗颗粒具有"剪切沉降"效应,介质屈服应力较小(τy<5τyc)时,浆体在管道内分层流动,管流阻力可通过两层流模型进行分析。     

高水速凝材料浆体流变特性研究

高水速材料是一种新型无机材料，其体积比合水率达９０％，称为“点水成石”。高水材料加水制成净浆可用于煤矿巷旁充填和灌注：高水材料具有不同于水泥的团结特性，可团结粘土、污泥和矿山尾砂等工业废料，高水材料与上述骨料加水后制成砂浆，输送浓度为６０～７５％，具有良好的流动性和输送性。在此重点介绍高水材料浆体的流变特性研究的成果，包括高水材料浆体的类型、流变特性、屈服应力、结构粘度与浆体浓度的关系，以及高水材料浆体的输送特性和管道阻力的计算公式，以便更好的推广和广泛使用。     

湿天然气管道螺旋流水合物浆液安全输送研究

研究了天然气水合物浆液在气液两相螺旋管流中流动特性,分析了以气相为连续相、水合物颗粒为离散相的气固两相螺旋流的流动机理,通过对水合物颗粒受力分析和运动分析,结合螺旋流旋涡结构演化规律,推导出水合物颗粒平动、转动的判断条件,给出了颗粒各种受力的关联式,建立螺旋管流水合物颗粒运动模型,探讨了水合物颗粒的动力学行为。分析水合物浆液流动特性得到临界速度1即水合物浆液从固定床流动向悬浮流转化速度以及临界速度2即水合物浆液从移动床流动向固定床转化速度,为水合物浆液稳定流动提供了理论判据。     

孔板管路对磁力泵工作的安全保护

磁力泵作为石化流程用无泄漏泵 ,由于自身结构的原因 ,必须保证泵输送流量不小于最小热流量。另一方面 ,泵输送流量也不能大于允许最大流量。否则都将造成磁力泵的损坏 ,引起事故。笔者提出在磁力泵管路系统增设辅助管路并安装最小流量孔板和主管线安装允许最大流量孔板即可同时解决上述两方面问题 ,进行泵系统性能曲线合成分析 ,并通过磁力泵实例 ,给出了最小热流量孔板和允许最大流量孔板的设计方法。这一技术用于重要的石化流程装置具有实际意义。     

粘性水灭火剂性能试验及灭火机理研究

水是常用灭火剂 ,但流失严重 ,灭火效率不高。在水中加入添加剂 ,提高水在固体表面的粘附性 ,减少流失 ,可显著提高灭火速度。笔者提出了应具有屈服假塑性流体特性的粘性水灭火剂 ,能在物体表面形成稳定的覆盖层 ,并具有较低的输送阻力。在水中加入 0 .4 %的KD - 1型添加剂 ,制成的粘性水灭火剂就具有上述的流体力学特性 ,该粘性水可在固体表面形成 1～ 5mm的稳定覆盖层。在木材火灾灭火试验中 ,粘性水的灭火时间是水灭火的 1/ 4。笔者还研讨了粘性水灭火剂的灭火机理 ,并指出该灭火剂适用的范围和开发前景。     

高水速凝材料浆体液变特性研究

高水速材料是一种新型无机材料，其体积比含水率达９０％，称为“点水成石”，高水材料加水制成净浆可用于煤矿巷旁充填和灌注；高水材料具有不同于水泥的固结特性，可固结粘土、污泥和矿山尾矿等工业废料，高水材料与上述骨为加水后制成砂浆，输送浓度为６０－７５％，具有良好的流动性和输送性，在此重点介绍高水材料浆体的流变特性研究的成果；包括高水材料浆体的类型、流变特性、屈服应力粘度与浆体深度的关系，以及高水材料浆体     

软/硬质悬浮填料对MBR中EPS的影响

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器(MBR)中分别投加硬/软质悬浮填料处理人工废水.分析测定EPS、SVI、膜污染阻力及跨膜压力的变化,采用统计分析方法研究了软/硬质悬浮填料对MBR中EPS及SVI的影响;通过扫描电镜(SEM)分析,表征添加软/硬质悬浮填料膜表面的污染状况.结果表明,添加软/硬质悬浮填料膜组件表面滤饼中的溶解性EPSS和结合性EPSB与膜污染阻力的皮尔逊相关系数(rp)分别为0.929～ 0.984和0.798～0.853,EPSS与膜污染阻力之间表现出更强的相关性,EPSS对膜污染阻力的贡献大于EPSB.添加软/硬质悬浮填料MBR污泥混合液的EPS与SVI的皮尔逊系数(rp)分别为0.895和0.798,呈现明显的正相关性.SEM分析也表明,添加软质填料的膜表面污泥覆盖程度大于硬质填料的膜表面,但膜内部的污泥沉积量明显低于硬质填料.与软质悬浮填料相比,硬质悬浮填料能导致MBR污泥混合液的SVI和EPS含量增大,增加膜污染速率和不可逆膜污染阻力,软质悬浮填料具有更好的控制膜不可逆污染的效能.     

胶体灭火剂试验研究

分析了用水灭火时存在的明显不足，引入了可改善水灭火性能，提高水灭火安全性和灭火效率的胶体灭火剂。对作为实验用火源的木垛尺寸，水和胶体的实验流量进行了理论分析和设计，设计和制造了可实现定量配比胶体火火剂的试验装置。利用自行设计的灭火实验装置，研究了胶体灭火剂和水对比的流动性能，抗燃性能和灭火性能。实验结果显示，胶体灭火剂在一定浓度范围内具有较好的流动性，不会提高胶体在管路中的流动阻力；与水相比，胶体灭火剂具有优异的抗燃和灭火效果。     

双风机并联机站局阻特性研究

为探究双风机并联机站局部阻力特性、完善机站局部阻力及其系数的计算公式,以实际矿井通风机站为工程背景,在分析机站流场能量损失机理的基础上,采用物理模型实验和数值计算相结合的方法,分析了机站入口分流、出口汇流的断面速度不均匀程度与机站阻力损失的关系,同时对不同宽高比的矩形断面进行多工况模拟。结果表明:断面速度不均匀性越大,速度分布重组造成的阻力损失越大;确定了机站局阻计算所需参数的合理测定位置,得出机站局阻系数计算时的综合影响系数Kc随风机工况增大而增大、随断面宽高比A增大而减小,并呈现较好的线性关系。研究结果可为多级机站通风系统通风阻力特性分析以及工程优化设计提供参考。     

化工管路的安全布置与安装

流体的输送操作是化工生产中最基本的单元操作,是其它单元操作的基础。化工生产中许多物料是流体,按照生产照流程有时需要将流体从一个设备输送到另一个设备,化工生产传热过程、传质过程以及化学变化大都在流体流动下进行。而流体的输送离不开管路,同时化工企业很多管路还与安全生产息息相关。本文根据掌握的知识和经验阐述化工企业管路安全布置和安装的措施与技术。     

在役悬索管道抗风性能研究及结构退化分析*

为提高在役成品油悬索跨越管道结构及性能的可靠性，保障长输油气管道生产运营的安全，建立某在役成品油悬索跨越管道的有限元力学仿真模型，研究风载荷对悬索跨越管道的影响作用，探讨主索、吊索等主要构件性能退化时对悬索管道安全性的影响规律。结果表明:通过有限元模拟可以得到管道失效风速为60 m/s，远大于极限风速，且涡激振动振幅很小；主索腐蚀、吊索断裂以及是否存在抗风索这3种情况均能影响结构的安全性。相关企业应当对结构的重要构件进行定期检修，以保障生产运营安全。     

A mathematical model of crevice corrosion for buried pipeline with disbonded coatings under cathodic protection

Crevice corrosion occurs in a holiday and disbonded region between coating and pipeline steel. Cathodic protection (CP) is generally recognized as the most effective method for corrosion prevention of pipeline, but its effectiveness may be reduced at defects in a disbonded coating. It is difficult to measure and probe corrosion parameters accurately based on experimental work. Therefore, a mathematical model is necessary to identify the phenomena and mechanisms that contribute to the crevice corrosion process. In this work, a mathematical model was developed to determine the evolution of chemical and electrochemical transient processes of crevice corrosion in NaCl dilute solution, and the effect of cathodic protection and crevice width on corrosion of 20# steel pipeline with disbonded coatings. Results have demonstrated that the extent of crevice corrosion depends on the crevice geometry and could be influenced by the increase of crevice depth and decrease of its width. The oxygen concentrations drop significantly inside a crevice whether CP is applied or not and whether crevice width decreased or not. The pH values and conductivity of crevice solution increase with the time. The research provides a theoretical foundation for cathodic protection of pipelines and establishes an effective corrosion model which can identify the phenomena and mechanisms of the crevice corrosion process. This work could be used to help mitigate the corrosion failure of pipelines to prevent catastrophic accidents in oil, gas and chemical process industries.     

基于模拟的腐蚀管道可靠性分析

腐蚀失效是压力管道失效的主要模式之一。通常采用腐蚀管道剩余强度估算的方法 ,评价腐蚀管道的安全性。腐蚀管道的剩余寿命则采用可靠性理论计算得到。以各种局部腐蚀缺陷的评定方法来建立模拟模型 ,直接采用蒙特卡罗模拟可以计算得到不同时间下的管道的失效概率 ,同时根据目标可靠度来确定腐蚀管道的剩余寿命。含多个腐蚀缺陷的管道的失效概率需要考虑缺陷间的相关性。采用模拟方法可以计算失效概率的秩相关 ,避免采用独立假设来计算管道的失效概率     

Residual bending capacity for pipelines with corrosion defects

Residual bending capacity for corroded pipelines in the presence of axial force and internal pressure can be determined analytically assuming a full plastic failure mode for the pipeline. In this paper, a set of closed-form analytical solutions for residual bending capacity are developed for pipelines with idealized corrosion geometries, namely, constant-depth, elliptical, and parabolic corrosions. It is shown that pipelines with idealized elliptical or parabolic corrosion yield higher bending resistance than that of constant-depth, with the difference between elliptical or parabolic corrosion particularly significant for the case of deep and wide corrosion. It is further pointed out that the simplification of the actual corrosion geometry by constant-depth, as commonly assumed in current code assessment of corroded pipelines, will inevitably underestimate the residual strength of the pipe, especially for the case of deep and wide corrosion. Finally, the experimentally measured bending moment is adopted to validate the proposed analytical solutions in this paper.     

基于深度置信网络的管网泄漏故障诊断方法研究

针对当前管网系统数据量大不利于传统模型方法诊断故障的问题，设计了1种基于深度置信网络的管网故障诊断算法。首先，对管网数据结构以及管网系统运行状态进行分析，选取管网主要数据作为故障诊断网络的输入，确定相应运行状态作为诊断网络输出；其次，设计了基于多个受限制玻尔兹曼机与Softmax分类器级联的深度置信网络，并且利用对比散度算法和BP算法对模型进行预训练与调优，使模型参数达到全局最优；最后，通过实验测试确定所设计的深度置信网络的训练迭代次数与网络层数，使算法诊断准确率达到最优。研究结果表明:提出的基于深度置信网络的管网故障诊断算法对管网故障诊断可以达到良好的诊断结果，泄漏预测准确率在验证集样本上可达96.87%，在管网泄漏检测方面，相较于传统基于模型的方法优势明显。     

水毁灾害中埋地管道稳定性研究

水毁灾害是长输油气埋地管道灾害中造成经济损失最严重、对环境危害最深远的自然灾害之一。为了分析埋地管道在水毁灾害中的稳定性,探讨了埋地管道在水毁灾害中的载荷分布情况;采用特征值屈曲理论,分析了埋地管道在水毁灾害中悬跨和漂浮2种主要形式下,不同管道外径和管道壁厚对埋地管道在水毁灾害中稳定性的影响,计算得到特定条件下埋地管道水毁的极限长度;建立了埋地管道在水毁灾害中的有限元模型。结果表明:管道在水毁灾害悬跨和漂浮情况下极限长度和屈曲位置不同,随着管道壁厚的增加,埋地管道在水毁灾害中的稳定性近似呈缓慢的线性增长;增大管道外径能够有效降低埋地管道在水毁灾害中的位移,并显著提高管道在水毁灾害中的抗屈曲能力。     

走滑断层位移作用下X80天然气管道的管沟合理尺寸分析

活动断层是埋地长输管道安全运行面临的主要威胁,走滑断层是常见的1种断层形式,走滑断层错动下管道会产生较大的轴向应变而引发失效。采用松散颗粒状的松砂土进行管沟回填是穿越断层埋地管道主要的抗震措施之一。为得到经济有效、适用工程的管沟尺寸,基于非线性有限元方法建立了准确的考虑管沟回填的管道穿越走滑断层数值模型,使用壳单元和实体单元模型来模拟管道和土壤,采用面与面接触算法准确描述管土接触;通过参数化计算,分析了管沟的几何尺寸对管道应变的影响,并基于经济性原则给出了管沟尺寸的建议值。结果表明:管沟坡度是影响管道应变的主要因素,工程中建设管沟时建议其管沟坡度小于1,且管道尽量浅埋,对于管沟加宽裕量可不做特殊处理。研究结果可为埋地管道的抗震设计提供参考,为管道的安全运营提供保障。     

喷射火对输油管道热影响实验平台设计与验证*

为研究油气并行管道中,天然气管道喷射火对相邻输油管道内流体与管壁的热影响,设计并搭建天然气喷射火对输油管道热影响实验平台。实验平台由环道及冷却系统、火焰系统、控制及数据采集系统3个部分组成。完成平台搭建并验证环道系统气密性后,以0#柴油为介质,开展验证实验。研究结果表明:火焰系统工作可靠且可控,冷却系统能够将柴油温度控制在初馏点以下,数据采集系统能够正常采集油品压力、温度、流量、管壁温度、火焰温度等预定数据,实验平台具备一定可行性与安全性。实验平台可进行在不同管道规格及材质、火灾形式、油品介质及流速条件下的热影响实验。实验平台结合材料性能进行测试,可研究喷射火对管材性能的影响,为油气并行管道的安全运行提供相关实验依据。     

双线地铁隧道下穿管道安全性对比研究

地铁与燃气管道等高危管道均为线性工程,地铁隧道下穿管道的情况不可避免,一旦因地铁施工导致管道泄漏,后果难以承受,管道沉降值是考量其安全性的关键指标。为对双线盾构地铁隧道下穿管线安全性进行预测,采用修正的Peck公式理论方法进行计算,并与数值模拟结果相对比,研究结果表明:双线盾构地铁隧道下穿管道安全风险可控,修正Peck公式及数值模拟法均能较真实地描绘地表以下任意土层的沉降槽曲线,进而可以比较准确地计算土体竖向沉降,可作为一种用于计算隧道开挖所引起管道竖向位移的方法。     

不同溃坝条件下尾矿库溃坝试验与灾害影响研究*

为探究不同溃坝条件下尾砂流的演进规律与灾害影响,提高应对尾矿库溃坝灾害的防灾减灾能力。以四川某尾矿库为研究背景,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,研究不同溃坝条件下溃坝砂流的演进和沉积规律,并预估溃坝灾害影响。研究结果表明:溃坝方式对溃坝砂流的演进过程、尾砂的沉积分布情况与致灾程度有显著影响;与漫顶溃坝相比,瞬时溃坝砂流的淹没范围更广、破坏性更强;砂流在流动过程中存在水-砂分层流动与沉淀的动态变化过程,其淹没面积大于尾砂的沉积面积;试验与数值模拟结果的一致性较高,采用两者相结合的方法研究溃坝砂流流动规律及灾害影响具有一定的可靠性。