大落差输油管道局部高点水击压力预测方程研究*

为预测大落差管道局部高点水击压力,避免在关阀、停泵等应急操作过程中因高点低压而使油品气化,采用OLGA软件水击计算模块分析介质流速、高点稳态压力、关阀时间、阀门位置对高点水击压力的影响机制,并结合国内某原油管道现场SCADA系统数据进行验证;采用通用全局优化算法（UGO）和列文伯格-马夸尔特法（LM）建立局部高点压力预测方程,相对误差在5%以内。研究结果表明:本文方程可实现大落差输油管道水击过程中局部高点水击压力的预测。研究结果可为大落差输油管道安全运行与管理提供参考。     

寒潮期市政埋地供水管道应力分析

寒潮期市政供水管道爆管现象频发,严重影响城市正常运行。开展了寒潮期市政埋地供水管道应力分析,较为全面地考虑了寒潮影响管道应力的众多因素。补充了寒潮期埋地供水管道应力计算应考虑的应力。环向应力包括环向泊松应力、冰冻应力、水击应力、残余应力和管壁内外温差应力;纵向应力包括地基不均匀沉降引起的纵向应力、水击应力和水压应力。并从气温影响和管道埋深与冻结深度的关系两方面进行考虑,对冰冻应力计算公式进行了改进。最后以常州市某供水管道为例进行计算分析。结果表明:寒潮期管道应力计算公式考虑上述补充应力是必要的;寒潮期间纵向和环向应力均有大幅度增加,应力的增加主要体现在环向冰冻应力及纵向温差应力两个方面。     

多相流耦合水击模型在泄压阀压力精度设定中的应用

氮气式水击泄压阀的压力精度设定问题与油气管道系统能否安全运行紧密相关,为进一步提高泄压阀的设定压力精度,构建了油气水三相流耦合水击模型和阀芯运动力学模型;根据泄压阀的工作原理,对泄压阀阀芯的受力情况进行分析,建立水击压强、氮气压力、弹簧力之间的数学联系;实现了油气水三相流耦合水击模型和运动力学模型的融合。研究结果表明:构建的数学模型能准确地计算出符合实际工况的水击压强、氮气压力、弹簧力的理论数值;水击压强、氮气压力与弹簧力大小呈周期性变化;氮气压力与弹簧力设定数值的确定,可进一步提高泄压阀的设定压力精度。     

某供热公司热力管道变形事故分析

本文通过介绍一起典型热力管道变形事故的情况,通过现场勘查及资料分析,找出了事故的主要原因为压力管道巡检维护工作不到位而造成的水击,并给出了同类事故的预防措施及建议。     

蒸汽锅炉锅筒内水击的常见原因

水击又称“水锤”。是由于蒸汽或水突然产生的冲击力，使锅筒或管道内发生音响和震动的一种现象，如在运行中当输出的蒸汽与管道内的积水相遇时，部分热量被水迅速吸收，使少量蒸汽凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，因而引起周围介质高速冲击，发出巨大音响和震动。当给水管道被空气或蒸汽阻塞时，水不能畅通．也会发生音响和震动。锅炉发生水击时，如果不及时处理．会损坏设备。影响锅炉正常运行。     

烟气余热锅炉水击现象防治

余热锅炉发生水击对全厂的安全生产构成严重威胁。本文阐述了余热锅炉启动和运行中出现的水击现象,通过分析和实践,采取有效的运行调整及必要的技术改造,消除了水击产生的根源,为防治余热锅炉水击提供了宝贵经验,对保证锅炉的安全生产和经济运行具有重要的现实意义。     

报警树模型在液体管道超压报警设置中的应用研究

针对管道超压报警数量多、危害大的情况,提出一种全新的报警分析方法——报警树模型。该模型既可以离线应用,如合理化审查,也可以在线应用,如响应报警泛滥。通过分析信号流和工艺流的故障传播路径寻找各报警间的逻辑关系,以完成报警树模型的初期编制;运用风险矩阵定位重大危险源,结合报警优先级确定关键报警;通过计算工艺流程上的信号延迟,即管道超压过程中的水击波传播时间,为抑制时间提供合理依据。最后,运用报警树模型分析液体管道超压过程,并提供完整的报警抑制方案以减少报警数量。     

锅炉的危险性及防爆措施

危险性分析1.由于司炉工误操作,水位计或自动给水装置失灵,以及省煤器渗漏大量跑水或排污阀关闭不严、止回阀故障等原因造成缺水。严重缺水可导致受热面过热烧毁,降低受热面钢材的承载能力.金相发生劣化,炉管爆破,甚至造成锅炉爆炸。2.司炉工失职、水位计故障、自动上水失灵会造成满水。蒸汽大量带水会降低蒸汽品质甚至发生水击,损坏管道,破坏用汽设备。3.水质不符合要求,锅炉水含盐量     

热水锅炉水冷壁的汽化与防止

热水锅炉及整个热网系统，在正常情况下都充满水，为单向流动，在发生汽化时。气体被水夹带一起流动，形成汽泡或汽柱，气体中有溶于水受热后逸出的CO2、O2、N2等气体，也有水汽化产生的水蒸汽，由于不断进行汽化与凝结、膨胀与压缩等过程及气、水运动方向的不同。就可能形成气塞，或不断的引起水击和震动，导致管道损坏，渗漏，水泵运行不正常和水循环故障。破坏锅炉和管网的正常运行。因此。对热水锅炉的汽化问题，必须进行认真分析和预防。本文仅对自然循环热水锅炉水冷壁的汽化和预防进行讨论。     

天然气管道完整性管理探析

通过对国内外天然气管道事故的统计和分析,指出了对天然气管道进行完整性管理的重要性;在此基础上,简要介绍了管道完整性管理方法,着重探讨了天然气管道完整性管理的流程和环节,包括管道潜在危害辨识、管道数据信息搜集与分析、管道风险评价、管道完整性评价、完整性评价响应和减缓措施,并进一步说明了天然气管道完整性管理的实施方法;最后,给出了在我国开展天然气管道完整性管理的必要性和建议.     

Premixed methane-air deflagrations in a completely adiabatic pipe and the effect of the condition of the pipe wall

A completely adiabatic pipe that is similar to a coal-mine coal or rock roadway was simulated using the computational software AutoReaGas. A partially adiabatic pipe was established using an experimental steel pipe with heat-insulating material installed in the inner wall, and a non-adiabatic pipe was also established using the experimental steel pipe without the heat-insulating material. Premixed methane/air deflagrations were studied in the three types of pipe to reveal the influence of the condition of the pipe wall on gas explosions. The results showed that in the completely adiabatic pipe, the maximum explosion overpressure was dynamic and decreased and increased with increasing distance; however, the flame-propagation speed increased gradually. In the partially adiabatic pipe and the non-adiabatic pipe, the maximum explosion overpressure and flame-propagation speed increased initially and then gradually decreased with increasing distance. The majority of explosion overpressure and flame-propagation speed values at each gauge in the completely adiabatic pipe were larger than those of the partially adiabatic pipe. Both measurements at each gauge in the partially adiabatic pipe were much greater than those of the non-adiabatic pipe. The condition of the pipe wall has a large influence on the maximum explosion overpressure and the flame-propagation speed. In future explosion experiments, heat insulating materials should be installed in the inner wall of steel pipes to obtain data for application to the prevention and control of gas explosions in underground coal mines.     

基于流固耦合的多弯管路系统动力学分析

为研究多弯管路系统的动力学特性,基于流固耦合和有限元原理,对充液L型管道的固有特性进行了数值模拟,并与TMM(传递矩阵法)进行了对比,证明了数值模型的合理性。建立了水下多弯管路的数值模型,进行了流固耦合模态分析,研究了壁厚、管径对管路固有频率的影响规律。并对非定常流下多弯管路系统的动力响应进行了分析,研究了壁厚和波动速度对管道振动的影响规律。研究结果表明:考虑管内、外流体与管道三者耦合时的管道固有频率比只考虑管内流体与管道二者耦合和不考虑耦合时小,但流固耦合作用对管道模态振型的影响较小;管道的固有频率随管径和壁厚的增大而增大, 气体与管道之间耦合作用对管道固有频率的影响小于液体;非定常流下,多弯管路的振动幅值随着壁厚的增大而减小,随着波动速度的增大而增大。     

三通管支管位置对爆炸火焰传播影响分析*

为研究分支管道位置对丙烷爆炸火焰传播的影响规律，通过多组数值模拟与已有实验数据对比，分析不同工况下三通管内火焰传播形态变化特征及温度变化。结果表明:向右传播的爆炸气流在支管左侧形成湍流旋涡，火焰受到拖拽及壁面制约，贴支管右侧壁面呈尖刀状传播；封闭管道中，火焰传播受主管道高速前驱压力波回波影响更显著，垂直支管中火焰与高温风险更大；实验支管位置距离点火源5.6 m时岔口处监测点温度高达2 214.08 K，支管位置增加至5.71 m时，支管处湍流旋涡拖拽火焰，使火焰出现中断，支管移至5.825 m后高温火焰无法传播至支管口，支管中的爆炸风险显著降低。研究结果为工业生产三通管支管位置的选择和支管内二次爆炸风险预测提供科学参考。     

加载条件下原水管道受力特征模型试验研究

为研究堆载大小对原水管道受力变形的影响,采用量纲分析法得出模型试验相似比,并根据相似比进行模型箱的设计、管道材料的选取和重塑土的配制,研究不同工况下管道的受力特征。试验结果表明:整体上管道端部应力大于管中央应力,管轴向应力大于管环向应力。在中心加载下,管端应力值较管中央处大,前者增长速度更快,而后者增长速度较慢。在偏心荷载作用下,靠近荷载的管端应力最大,而管中央应力最小;尤其在偏载6 kPa作用下,管端下表面轴向应力达到595 kPa,而管中央处仅有64 kPa,管端受边界约束作用明显,管道呈弯曲变形。     

不同封闭情况下T型管道中瓦斯爆炸传播规律实验研究*

为研究不同封闭情况下T型管道中瓦斯爆炸的传播规律,在90°分岔管道中进行瓦斯爆炸实验,管道封闭情况为弱封闭（双PVC薄膜弱封闭）和强封闭（直管封闭或支管封闭）。实验结果表明:在瓦斯浓度为9.5%时,管道中各点处的瓦斯爆炸压力、火焰传播速度和火焰锋面振荡幅度最大,11%次之,8%最小。T型管道中,弱封闭端瓦斯爆炸压力不断减小;火焰传播速度先缓慢增大后减小,随后又快速增大。强封闭端,瓦斯爆炸压力增大;火焰传播速度先缓慢增大后略微下降,随后快速增大后又大幅度下降,甚至出现火焰锋面振荡现象。不同封闭管道中各测点的瓦斯最大爆炸压力和火焰传播速度大小比较可知,直管封闭管道＞双PVC薄膜弱封闭管道＞支管封闭管道。     

页岩气压裂弯管中液固两相流冲蚀磨损的数值模拟

为了研究超高压水力压裂下支撑剂颗粒进入弯管后冲蚀磨损区域的变化特性。基于液-固两相流理论、Fluent冲蚀模型建立弯管冲蚀模型,结合弯管内流场分析颗粒运动轨迹,引入斯托克斯数（St）探究冲蚀磨损区域变化,并进行数值分析。研究结果表明:弯管中冲蚀磨损发生区域有5处,主要严重区域有3处,弯管流场会改变固体颗粒数量及对壁面冲击动能与运动轨迹,St变化会明显引起冲蚀磨损区域的规律性变化;随着St从0~1至St>1变化,弯管段内壁面外侧（液体进入弯管后的正对区域）与直管段靠近弯管段的侧方区域的冲蚀磨损情况呈现“此消彼长”的规律性差异;管径越小,最大冲蚀速率的增长幅度越明显,增大管径,是减小冲蚀磨损的有效途径。研究结果对压裂弯管的改进设计及管道安全防护具有指导作用。     

冲缝筛管结垢速率模拟研究*

为对防砂过程中因地层物性影响而导致冲缝筛管出现结垢问题进行准确的过程分析,基于FLUENT平台利用现场数据建立流道中的化学反应和沉积结垢的数值模型,评估管道缝宽、环境压力、温度、离子浓度与流速对冲缝筛管结垢速率的影响规律。结果表明:筛管结垢速率与管内温度和离子浓度成正相关,与管内流体流速成负相关,但环境压力影响不大,同时结垢主要产生在冲缝台阶以及冲缝套与打孔基管的接触面上,对产液的过流面积存在较大影响;结合正交分析得到4个敏感因素的主次顺序为:管内温度、管内流速、反应物浓度、环境压力,并确定最小结垢的组合方案;通过DPM模型探究CaCO3颗粒的沉积规律,得到管内的沉积情况,并建立多因素垢层厚度的计算模型。在实际生产中为降低筛管结垢对油井产能的影响,可以通过降低管内的温度、离子浓度及适当地增大流速来抑制结垢过程的发生。     

聚乙烯燃气管道施工焊接质量控制

随着聚乙烯管道在城镇燃气管网中的大量推广使用,由于管道输送的介质具有可燃易爆的特性,管道连接的焊接质量关系到城市燃气管网的安全稳定运行。通过介绍聚乙烯燃气管道的连接方式,分析影响聚乙烯管道焊接质量的因素,提出焊接施工中质量控制的措施。     

人工煤气管道萘颗粒沉积规律研究

针对萘在人工煤气管道中沉积会造成管道堵塞，影响管道的安全运行的这一问题，以昆明人工煤气管道为例，运用计算流体动力学软件Fluent，选用离散相模型和雷诺应力模型，对水平直管、水平弯管和三通管进行萘颗粒沉积的数值模拟，对于不同的管径、弯曲比、管径比，分别分析萘颗粒直径、入口速度、温度及压力对萘颗粒沉积的影响。研究结果表明:水平直管、水平弯管、三通管中的萘颗粒沉积率与颗粒粒径成正相关关系，而与气流入口速度、压力成负相关关系；萘颗粒在人工煤气管道中的沉积率主要受颗粒直径、气流入口速度的影响；萘颗粒的沉积率随着水平直管的管径增大而增大，随着水平弯管的弯曲比增大而增大，随着三通管的管径比增大而先增大后减小；可通过适当增大管内煤气输送速度、压力，降低温度来降低萘颗粒在人工煤气管道中的沉积速度，进而减少萘颗粒沉积的发生。     

大尺寸通风管网中障碍物对瓦斯爆炸冲击波传播特性影响的数值模拟

为了研究大尺寸通风管网中的瓦斯爆炸传播规律,采用数值模拟方法,针对具有不同障碍物数量的大尺寸通风管网模型,利用Fluent分析管网中各个监测点的超压变化曲线以及障碍物附近的速度矢量图,分析爆炸冲击波传播规律。研究结果表明:初期瓦斯爆炸后,障碍物的存在改变了通风管网内未燃瓦斯的积聚区域;高温和高压发生耦合作用,在氧气相对充足的进气管道中形成二次爆炸;障碍物与火焰波以及管网自身结构变化等多种因素形成复合作用,改变了通风管网内瓦斯爆炸冲击波的传播路径和叠加区域的位置;无障碍物时高压区域出现在进气管道中,有障碍物时高压区域出现在中部直管与斜管的交汇处附近,且数值相对较大。