采空区埋地油气管道变形数值模拟分析

评价和预测穿过采空区的油气管道变形是油气储运工程制定管道安全预防对策的主要依据之一。结合工程实例,将现场变形监测与基于FLAC 3D的数值模拟结果相比较,采用针对采空区和管道变形特点的三维数值模型、适合采空区岩土和管道性质的本构模型计算单元和计算参数。结果表明,模拟结果与实际监测数据较吻合,管道沉降最大误差小于3.98%,管道上方地表下沉最大值误差小于7.52%。     

天然气泄漏开放式激光遥测技术研究

可调谐半导体激光吸收光谱技术是近年来发展起来的高灵敏度、高分辨率的气体吸收光谱检测技术,介绍了可调谐半导体激光吸收光谱及谐波探测的基本原理和系统构成。针对天然气管道、隧道以及集输站场的现场情况介绍了开放式基于激光的天然气泄漏监测系统的原理和方案。提出了采用云台进行扫描的方式实现单套系统进行多方位同时监测,在集输站场现场可以降低监测系统的成本。     

油气长输站场内压力管道技术和管理要求探讨

随着我国长输管道建设的发展,油气长输站场内压力管道的设计、安装、使用管理、检验等环节采用的标准不一,给实际生产运营带来一定影响.针对这一问题,对站场压力管道标准体系和管道设计、施工、检验、使用管理等环节所采取标准的关键指标要求进行对比,结合国家安全技术规范对站场压力管道的现行管理要求,提出了油气长输站场内压力管道的类别...     

软土沉降位移作用下大口径管道轴向应力状态研究*

为准确掌握大口径管道的轴向应力应变状态,保障管道的安全运行,通过假定4类不同形式的软土沉降位移,研究不同沉降形式对管道轴向应力状态的影响。采用非线性有限元方法建立管道轴向应力应变参数化数值计算模型,开展影响因素分析。结果表明:针对软土沉降位移作用下1 422 mm X80大口径管道,沉降量相同时,突变型位移载荷作用下管道受到的轴向应力最大,最大轴向应力位于两侧非沉降区距管道中心约53 m处;软土沉降量达到工程实际中可能的最大值1 m时,大口径X80管道内轴向应力小于0.9倍管材屈服强度,管道环焊缝可以采用基于应力的工程适用性评估方法开展ECA(Engineering Critical Assessment)评价。     

截断阀室水淹后管道沉降的防护技术研究

为了保证长输天然气管道的安全运行,需要对其截断阀室遭受水淹后管道的不均匀沉降行为进行研究。应用ANSYS软件建立了管土非线性接触模型,通过对其进行分析建立了沉降量与最大Von Mises应力和椭圆度之间的映射关系,结果表明:不均匀沉降对管道强度的影响更明显,二者间基本呈线性关系,最大Von Mises应力随着沉降量的增大而增大,根据第四强度理论便可确定管道失效时的极限沉降量。同时还探讨了管径、内压、壁厚、埋深对管道应力状态的影响,降低内压、增大壁厚以及减小埋深和管径均可降低不均匀沉降时管道的最大Von Mises应力,但其中管径和壁厚的变化对管道最大Von Mises应力的影响更为显著。预期研究结果可以为山区管道的实时监测与防护措施制定提供一定的技术支持。     

基于可拓理论的油气站场完整性管理质量评价方法研究

针对油气站场开展的完整性管理质量参差不齐的情况,将组合赋权和可拓理论应用于站场完整性管理质量评价。首先,通过鱼刺图法挖掘影响站场完整性管理质量的主要因素;其次,针对主观和客观赋权的优缺点,采用ANP和熵权法对各因素组合赋权;最后,建立多级可拓理论评价模型对站场完整性管理质量予以评价。实例分析结果简洁明了地反映出站场完整性管理质量等级,表明多级可拓理论应用于站场完整性管理质量等级评价是有效的。     

油气集输站场失效可能性定量评价方法研究*

为了保证油气集输站场的安全生产和运行,基于标准《Risk-based Inspection Methodology》（API RP 581 2016）和可靠性分析方法GO法,提出1种可完全定量的站场失效可能性评价方法,为站场的全定量风险评价方法提供依据和参考。首先,分析站场内各设备的失效机理,计算其失效概率;然后,根据站场工艺特点,将其划分为若干个子系统,利用GO操作符的定量计算公式,确定各子系统及站场整体的失效可能性值;最后,以某油田联合处理站为实例,采用该方法对其工艺设备、站场子系统及站场整体的失效概率进行计算和分析,确定该站场的失效可能性等级。研究结果表明:通过失效可能性定量评价可使站场风险评价更加量化直观,为站场维护及安全生产运行工作提供更加客观的依据。     

油气管道内腐蚀外监测系统软件设计与实现

为实现油气管道内腐蚀外监测系统数据处理和监测结果可视化,设计开发了基于FSM(field signature method)技术的油气管道内腐蚀外监测系统软件,分别搭建了FSM数据采集软件框架和FSM数据分析系统软件框架,通过上位机对采集数据的分析,实现了对油气管道内腐蚀外监测数据的二维显示和三维显示,满足了油气管道腐蚀状态监测和诊断需求。     

1种基于云服务平台的滑坡管道状态远程实时监测系统

为解决管道状态的远程实时监测问题，基于现场地质灾害调查结果，根据某受到不稳定边坡影响的管道所处滑坡区域的特点，设计1种基于云服务平台的管道状态远程实时监测系统。系统由前端数据测量模块、中端数据采集和传输模块以及终端监测平台模块组成。采用振弦式应变计进行管道应变测量；应用数据采集仪、移动数据发射器及电源进行数据采集及传输；利用自主开发的基于云服务平台专用软件进行管道状态的数据分析及远程实时监测。结果表明:系统具有稳定地实时数据获取、高效地数据远程传输和操作便捷、功能丰富的终端监测能力，可较好地评估管道的运行状况，提高滑坡灾害预警能力，保证管道的安全运行。     

基于定量RBI技术的输气站场设备风险评价

为避免油气站场设备腐蚀泄漏可能引起的恶性事故,应对站场实行风险管理。以某输气首站为评价对象,针对腐蚀泄漏,采用定量的基于风险的检验(RBI)技术,分析计算5种关键设备的失效概率、失效后果和风险值,判断其风险等级。对于风险等级高的设备,以可接受风险等级的最大值反算检测频率。制定5种关键设备的最优检测计划,确定其优先检测顺序。结果表明,压缩机及其出口管道、超声流量计等应被优先检测并采取相应维护措施,其他设备可根据实际情况降低检测频率。建议建立与多种破坏因素有关的失效数据库,以保证站场定量风险评价工作的全面性。     

黄土深基坑降水诱发的地基附加应力和沉降简化计算*

为预测黄土地区深基坑降水导致的地层不均匀沉降,确保坑周建筑物安全,基于弦线模量法、弹性半无限体理论和剪切位移法,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区,综合考虑绕渗区内渗流力在水平方向的分量和桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,推导降水引起地基附加应力和地面沉降的理论计算公式,将理论计算值与工程实际监测数据对比分析。研究结果表明:改进后的计算方法能反应出浸润曲线以下土层所受附加应力的衰减效应;地面沉降受侧摩阻力的约束作用主要局限于1倍的最大水位沉降范围内;弦线模量计算得到的沉降值精度高于规范算法,能够较好地预测黄土地区降水期间坑周地面沉降量。研究结果可为计算类似黄土深基坑潜水层降水诱发地面沉降提供参考。     

基于谐波沉降的管道力学分析*

为避免地面沉降引发的油气管道事故，研究沉降管道的力学特性，提出基于谐波沉降的管道力学评估方法。以中国石化某沉降管道为研究对象，通过现场测量的方法获得沉降区管道高程，利用傅里叶级数展开对不均匀沉降数据进行处理分析，获得管道谐波沉降的拟合函数。建立ANSYS有限元模型，采用土弹簧模型模拟非沉降区管道与土体相互作用关系，将谐波沉降作为位移载荷施加到沉降区管道，对含内压管道的沉降进行数值模拟，分析其应力、应变分布规律。结果表明:沉降与非沉降交界处管道应变及应力最大，基于应变的评估准则，管道运行状态为安全，为应急响应提供支撑。     

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。     

抽水蓄能电站防高坠安全防护设施研究

抽水蓄能电站运行及检修期间存在大量高处作业,而通过技术改造进行高坠防护,既增加电站运营成本,同时也给运行及检修造成一定影响。为此,通过对已投入运行和正在建设的抽水蓄能电站存在的高处作业情况的调研与分析,围绕施工期高坠风险控制,系统研究抽水蓄能电站运行及检修作业防高坠设施的设置技术与方法,最终编制《抽水蓄能电站防高坠安全防护设施设置图集》和《抽水蓄能电站防高坠安全防护设施设计报告》,研究成果可用于指导新建电站工程建设和已建电厂的相关技术改造。     

人工冻结法调控多年冻土区桩基础地温场的效果分析*

为了解决青藏铁路运营过程中,由于多年冻土地基的升温退化,部分多年冻土区桥梁桩基础承载性能下降,产生有害沉降变形,进而造成桥梁上部结构移位破坏,甚至部分桥梁桩基础在短时间内产生较大的沉降变形这一严重问题。基于当前多年冻土区桥梁桩基础沉降病害快速抢修技术空缺,提出人工冻结技术处置多年冻土区桥梁桩基础沉降病害的新设想,利用数值软件建立冻结管-桩基础三维模型分析该技术的可行性与调控效果,分析冻结参数、场地冻土条件等对冻结效果的影响。研究结果表明:人工冻结法可以快速降低桩周多年冻土温度;同时,冻结96 h可以对桩基地温场起到较好的冷却效果;冻结管至桩的距离对冻结效果的影响最为显著,冻土的含冰量越大,则降温速率越慢。     

基于JSA-BN的水上提管维修作业风险分析

为保障海底油气管道维修作业安全,提出1种基于JSA-BN的作业风险分析方法。采用JSA方法辨识分析水上提管维修作业过程中潜在的风险因素,得出不同作业步骤的风险等级;建立水上提管维修作业贝叶斯网络模型,计算出各作业环节的成功概率;依托贝叶斯网络的逆向推理及敏感性分析能力,实现水上提管维修作业风险薄弱点的定量预测和评估。研究结果表明:提出的基于JSA-BN的作业风险分析方法可应用于近岸海底管道应急维修作业风险分析;在整个水上提管维修作业活动中,提管作业和切割破损管道作业为关键作业环节,提升过程中碰撞、掉落事件为薄弱风险因素。     

面向设计的地铁车站防火安全韧性评价*

为提升地铁车站防火安全韧性,以设计方案为切入视角,基于防火安全韧性的吸收、抵抗、恢复和适应能力4个维度,构建基于ANP-熵权法面向设计的地铁防火安全韧性评价指标体系,运用逼近理想解法建立地铁车站防火安全韧性设计评价模型,通过3个已建地铁车站（青岛、沈阳、福州某地铁车站）的设计案例验证该模型的有效性和可行性。研究结果表明:3个应用案例中,沈阳某地铁车站设计防火安全韧性最高,福州某地铁车站设计防火安全韧性最低,需进一步提升防火安全能力。评价结果与各案例的实际运行阶段基本吻合,研究思路和结果对改善地铁车站的防火安全设计具有一定参考意义。     

200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全操作分析

为保证200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全运行,从初始能量出发,对高压氧气系统充气、供气、排气时管道内的激波管流动、绝热压缩等过程进行安全分析,并提出针对性安全措施。结果表明:对于充气管道内存在的激波管流动,当驱动气体压力为20 MPa、被驱动气体压力为0.1 MPa时,激波反射后末端气体温度远远高于200 ℃,通过减小阀门开启速度,对阀前管道进行充气以减小上下游压差,可避免因绝热压缩产生的高温;供气管道充填时,管道内最高温度为73 ℃,通过控制充填速度,可进一步降低管道内氧气温度;通过高压排气、低压排气2种模式,可满足国标中对氧气流速的要求。研究结果可为氧气管道远程安全操作提供参考。     

地铁车站深基坑开挖变形及数值模拟分析*

为研究土岩复合地层地铁车站深基坑变形时空效应特征与规律，以南宁地铁某车站基坑为研究背景，在不同施工工况下对车站基坑进行有限元数值模拟，并结合实测数据进行对比。结果表明:数值计算值与现场实测值差距较小，2种变形规律接近一致，有限元计算结果合理。围护结构水平位移随施工进行逐渐增大，呈现鼓肚形状，水平位移由桩顶移动到桩身，最大位移稳定在桩身0.5~0.75H处；围护结构受力集中在第2道和第3道内支撑位置；基坑地表沉降中，长边方向的沉降比短边方向沉降明显，空间效应显著；在地铁车站深基坑中，基于时空效应机理，考虑施工影响，在施工过程中调整施工工序和参数，对基坑稳定和控制变形具有重要指导意义。     

考虑非均匀地基原水管道受力特征模型试验研究

为了解决上海市长江引水三期非均匀地基区间管道爆管问题,采用缩尺试验研究非均匀地基条件下原水管道受力变形特征,针对非均匀地基的密实度和长度进行逐级划分,并设计不同的试验工况研究管道的受力特征。结果表明:管道下方非均匀地基的密实度对管道所受应力有较大影响,即密实度越高,应力值越低,管底处的应力受密实度和非均匀地基长度的影响最大。非均匀地基区域边缘处截面应力与管道中央截面应力相比,非均匀地基长度为1D时,截面Ⅰ上测点的应力值与截面Ⅱ的应力值大小相近,而在1.5D和2D长度条件下,呈现出截面Ⅰ的应力值高于截面Ⅱ的规律。研究成果对非均匀地基区域的原水管道运营维护具有重要的指导作用。