水力压裂冲蚀磨损对连续管剩余寿命影响研究

针对水力压裂中连续管内壁冲蚀磨损严重和连续管易失效的问题,基于液-固两 相流和冲蚀理论,建立了连续管内部砂砾冲蚀模型。采用Grant和Tabakoff模型求解砂 砾冲蚀速率,借助实验数据验证了CFD数值模型。利用该模型研究了连续管在不同弯曲 度、砂砾粒度、压裂液注入量、质量流量、压裂液粘度对连续管内壁的冲蚀特性。研究 表明:弯曲连续管比直连续管冲蚀磨损严重,且弯曲度对连续管内壁的冲蚀磨损影响较 大。随着注入量的增加,壁厚平均损失值和壁厚损失峰值呈现快速递增趋势。支撑剂固 体颗粒的粒度对连续管内壁的冲蚀磨损影响较大,粒度为40目时连续管冲蚀速率最大。 随质量流量的增加,连续管剩余寿命呈线性下降。随压裂液粘度的增加,连续管内壁冲 蚀速率总体呈现下降趋势。     

页岩气压裂管汇弯头的冲蚀磨损影响分析*

为减小管汇弯头所受的冲蚀磨损率,在考虑固液两相流模型、流体控制方程及冲蚀磨损计算模型基础上,建立高压弯头冲蚀磨损数值模型,以现场工况为依据,对压裂液的流动速度、压裂液黏度、质量流量以及颗粒直径进行控制调整,研究高压弯头的冲蚀因素,得出各因素对弯头冲蚀磨损机理,总结各因素对弯头冲蚀磨损规律。结果表明:为减小冲蚀磨损率,提高高压弯头使用寿命,应减小施工压裂液的质量流量、选用直径较小的颗粒、压裂液黏度应为0.014 Pa·s左右;针对高压弯头提出弯径比为2～3、适当增加弯头的壁厚等改进措施。     

实际工况管道气固两相流冲蚀磨损的数值模拟研究

在工况条件复杂的石化管道系统中,冲蚀磨损失效是造成石化管道失效的主要原因,管道内的冲蚀主要发生在如三通管、盲三通、弯头等流向或结构发生变化的位置。本文采用CFD方法,对某炼化厂实际工况管道中的气固两相流冲蚀磨损进行数值模拟研究,结果表明:入口盲三通处的冲蚀磨损最严重,将数值模拟与实际数据进行对比,验证了模拟结果的准确性,并提出了4点测厚点布置建议。本文的研究结果可为石化管道的定点测厚监测提供直观、准确的布点参考。     

含硫天然气井口笼套式节流阀硫沉积数值模拟研究

为分析含硫天然气气田井口笼套式节流阀的硫沉积问题,基于雷诺应力模型、组分输运模型及离散相模型,建立硫沉积数值模拟模型,分析笼套式节流阀的硫沉积规律及影响因素.研究结果表明:硫沉积主要出现在正对来流的节流孔外侧下缘、阀套边缘以及阀芯内侧,其中节流孔外侧下缘的沉积最严重,对于该位置,随着气流进口速度的增大,硫沉积速率先增大...     

蒸汽阀门爆炸

陕西富平县乳品厂,去年发生了一起蒸汽阀门爆炸事故。阀体出口端顺向爆破,呈三角形破口,与阀盖连接的阀体丝扣同时横向裂开(见图),将阀盖、阀芯、阀杆、手轮等约以14吨力量,斜向冲出3米多远,击在煤堆上。操作者的右侧面部、颈部、双肩、胳臂、手等处严重烫伤,并被汽浪冲出7.7米远,又撞击到铁凳子上,头部撞伤,经抢救无效,死亡。 设备系统见下图: 当时 4吨/时锅炉正常供汽,2吨/时锅炉停运。2号阀门事故前始终是开启状态,3号阀门是事故阀门,两小时前他人洗澡曾开过。2号至3号阀门之间是30米室外管道(草绳石棉灰保温厚25—30毫米),事故前已充满…     

弯管与盲通管冲蚀磨损对比分析研究

为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随颗粒质量流速的增大呈线性增长;在50~100 μm粒径范围内,最大冲蚀速率随粒径的增加逐渐减小,在100~300 μm粒径范围内,随粒径的增加而增大;在入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径相同的条件下,弯管最大冲蚀速率明显高于盲通管最大冲蚀速率,盲通管的耐蚀性更强;由于流体在盲通管产生涡旋现象,增加了颗粒能量的耗散,从而减小了进入下游管线颗粒的速率,使得颗粒更易积存于盲通段形成堆积层,减小了下游管段冲蚀速率。     

有限元分析不同形状腐蚀坑水冷壁管的剩余强度

基于ANSYS有限元软件,对含不同形状腐蚀坑水冷壁管剩余强度进行了研究。研究表明,将管壁上腐蚀坑简化为柱状,当腐蚀坑直径和腐蚀深度组合达到?5 mm-80%壁厚、?8 mm-70%壁厚、?12 mm-60%壁厚3种情况时,腐蚀坑直径和腐蚀深度增加则可认为腐蚀区失效;将腐蚀坑简化为球形,当腐蚀坑直径和腐蚀深度达到10H-70%壁厚(H为腐蚀深度)时,腐蚀坑直径或深度增加则可认为腐蚀区域失效;将腐蚀坑简化为矩形,当腐蚀坑尺寸和腐蚀深度达到6H-60%壁厚时,腐蚀深度和尺寸增加会造成腐蚀区域失效。相同尺寸和腐蚀深度的柱形坑、球形坑和矩形坑,球形坑最安全,柱形腐蚀坑最容易失效。     

基于时序片段的油气管道运行工况识别方法*

为准确识别管道系统运行工况,提高对油气管道突发事故的响应速度,综合提升管网安全管理水平,提出1种基于时序片段的油气管道运行工况识别方法。首先,构建基于概率分布的状态变化识别模型,提取油气管道中不同运行状态点;其次,建立基于时间序列片段的工况识别模型,快速识别不同时间长度内油气管道运行工况;最后,以国内某成品油管道为例进行方法验证。研究结果表明:该方法可有效识别成品油管道阀门开关状态、泵异常停机和阀门内漏3种运行工况。对比传统的识别方法,该方法可降低状态变化点的漏报率,提升管道运行工况识别的准确率。研究结果可为油气管道系统运行工况识别提供新的借鉴方法。     

旋转流污水预处理器处理小城镇生活污水稳定性的试验研究

旋转流污水预处理是近几年提出的用于小城镇生活污水预处理的技术,它是利用旋转流场产生的离心力场和流体剪切力强化筛网过滤的新型技术.为了更好地研究该技术在小城镇生活污水处理中利用的可行性和稳定性,在中试条件下研究采用不同的进口阀门开度、排泥口阀门开度、进口初始流量对系统运行能力和稳定性的影响.结果表明,进口和排泥口阀门开度对系统压降的影响较大,进口和排泥口阀门开度分别为2/3和1/3时可实现较长时间的稳定运行.悬浮颗粒物和CODCr的去除率可达到57%和19%,比细格栅+涡流沉砂池的去除效率高.旋转流污水预处理可以稳定有效地应用到小城镇污水处理中.     

循环弯曲和内压作用下连续油管壁厚变化规律试验研究

连续油管作业期间,除受到循环弯曲载荷作用外,管内还常受内压作用,从而产生严重的塑性变形,会出现壁厚减薄和截面椭圆化,而大多数情况的疲劳裂纹都是源于壁厚减薄处。采用自制的连续油管疲劳试验机进行室内试验,模拟全尺寸连续油管在实际工况中受到的循环弯曲和内压作用,利用超声波测厚仪检测不同循环次数下的油管壁厚值。在300mm最大弯曲行程、20MPa内压下,连续油管壁厚变化率成抛物线下降趋势,得到壁厚变化率与循环次数拟合关系,可为预判连油管工作寿命提供依据。     

球阀处硫颗粒运移沉降规律数值模拟研究

元素硫在集输管道中沉积会引起堵塞和腐蚀问题,球阀处是集输管道中较易出现大量硫沉积的部位之一。为此,采用数值模拟的方法研究高含硫天然气中析出的硫颗粒在球阀处的运移沉降规律,选用雷诺应力模型模拟球阀处的流场,选用Lagrange颗粒轨道模型追踪硫颗粒在球阀处的运动轨迹,探讨影响硫颗粒在球阀处沉积的因素。结果表明:气流进入球阀内将会出现压力损失和流动分离,气流进口速度和球阀开度会对流场产生影响;硫颗粒在球阀处的沉积率随气流流速和颗粒直径的增大而增大,随球阀开度的增大而减小;重力和离心力是造成硫颗粒在球阀处出现大量沉积的重要原因。     

油水两相流弯管处安全分析

针对油水两相流经过弯管时的流向改变会导致流体速度和压力发生突变,造成发生静电事故和腐蚀事故风险上升 的不利影响,提出了RSM模型和Mixture模型相结合的安全分析方法。该方法对不同入口速度和含水率的油水两相流进行 数值模拟,并用Origin软件拟合了进口最大允许流速与管径及含水率的经验关系。结果表明,在含水率和入口速度一定 时,随着管径的增加,弯管处的最大速度呈现逐渐减小的趋势:当管径和入口速度一定时,随着含水率的增加,弯管处 的最大速度也逐渐减小。最大压力出现在弯管外拱壁处,最小压力出现在弯管内侧拱壁处。在实际生产中,增加弯管下 游直管段内侧壁的壁厚,可有效防止空化腐蚀所造成的危害;通过含水率来确定安全流速,可有效降低静电事故的风险 。     

L型挡烟垂壁的防烟效果研究

为研究L型挡烟垂壁的最佳挡烟效果,采用FDS模拟了20种工况,对L型挡烟垂壁的两个关键参数,即挡烟垂壁的下部延伸长度和排烟口到挡烟垂壁之间的距离进行研究。在不增加排烟量的前提下,比较不同的挡烟垂壁下部延伸长度和排烟口到挡烟垂壁之间的距离的防烟效果。由各种模式下的模拟结果可知,最佳工况为工况15,即下部延伸长度为0.9 m,排烟口到挡烟垂壁之间的距离为1.5 m,在此工况下走廊在人眼特征高度处的烟气温度始终处于安全范围内。对比相同条件下的传统挡烟垂壁即工况3,工况15可以减少40%的热量进入前室。     

阀门噪声控制

阀门噪声(特别是调节阀噪声),是石油化工装置的主要噪声源之一。近几年来,我们在阀门和调节阀的噪声控制方面做了一些工作,初步摸索到一点经验。 首先,要准确地分析和判断噪声产生的主要原因及特性,针对不同的特点采取相应措施。根据实际观察,阀门噪声主要有以下三种情况:为便于分析,以流体流经阀门时的流体状态图为例(见图1)。 常见的第一种情况,由于压力降过大而产生流体动力噪声。当阀门节流大时,断面收缩处流体流动达到临界状态,在阀门的下游会发生强烈的湍流和激波噪声。它往往是以高中频为主的宽频带噪声。特别是当流速接近声速时会产…     

独头巷道受限贴附射流有效射程的 理论研究与数值计算

为了探讨独头巷道受限贴附射流通风有效射程,利用巷道断面面积与风筒出流射流直径,定义了独头巷道射流的受限程度,采用理论分 析与数值计算方法,推导了受限射流无因次距离与沿程断面位置、断面流量和断面平均流速之间的关系式,建立了独头巷道受限贴附射流流动 特性模型。利用该模型,开展了8个不同工况下受限贴附射流的数值计算。结果表明,在受限的情况下,射流区无因次最大截面积出现在无因次 距离为0.200 0处,而无因次最大截面流量位于无因次距离为0.187 5处。理论推导和计算结果表明,所得模型和计算方法能更为准确预测受限 贴附射流的有效射程。     

石化压力管道冲蚀失效数值模拟及影响因素分析

以镇海REAC出口压力管道系统碳钢弯管为例,结合冲蚀失效机理,建立冲蚀失效流固耦合数理模型。利用数值模拟技术分析腐蚀产物保护膜与多相流动之间的交互作用,揭示弯管内壁剪切应力分布及保护膜主位移、应力、应变的分布规律,研究石化压力管道系统冲蚀失效过程;结合现场测厚数据验证有限元分析软件流固耦合数值模拟方法的可靠性;并进一步对比分析了流体流动特性、管件结构特性等特性参数对冲蚀的影响。为石化压力管道输送系统的冲蚀失效分析、结构优化设计、RBI和定期检验测厚定位、寿命预测、风险评估等安全保障研究提供理论依据和分析手段。     

基于声发射特征参数的阀门内漏神经网络识别

为解决阀门内漏在线快速检测问题,基于声发射检测技术,采集了DN150闸阀在上下游压差0.8 MPa典型工况下的声发射信号,提取振幅、振铃计数、能量、平均信号电平、信号均方根值5个特征参数作为输入矢量,内漏结果作为输出矢量,建立了3层BP神经网络识别阀门内漏的模型,利用实验数据样本对该模型进行了验证。结果表明,阀门内漏识别准确率超过90%,有利于提高阀门安全运行在线监测水平。     

酸气中和罐泄漏修理与改进

容器防腐不仅要关注由介质腐蚀决定的选材问题,而且还要注意应对冲蚀的结构问题,而工艺介质的组分也应符合耐蚀选材的工况要求。在修理过程中,通过分析发现罐底泄漏是由于酸气中和程度不理想而引起的酸性腐蚀,而冲蚀则加剧了壁厚腐蚀减薄,导致容器提前在设计使用年限内发生腐蚀泄漏失效。建议中和罐在加厚罐底的同时,增加降液管的防冲结构,并且从工艺防腐角度合理调配中和用碱液浓度与量值,以达到酸气的中和效果。     

泄漏原油在河流表面漂移的数值模拟*

为研究穿越河流原油管道泄漏后,原油在河流表面的漂移规律,采用Mixture多相流模型模拟原油在1条真实河流表面的漂移过程。对不同泄漏位置、河流入口流速和泄漏质量流速工况下原油发生泄漏后在河流表面的漂移行为进行模拟,预测原油在河流表面的漂移速度与污染面积等关键数据。结果表明:泄漏位置越靠近河流中部,污染面积越大;河流入口流速越大,漂移速度越快;泄漏质量流速越大,油膜越厚。研究数据可为发生泄漏时制定及时准确的泄漏油品拦截方案提供理论支撑。     

快速接头内壁冲蚀规律的数值模拟分析

为进一步改善快速接头受连续相作用易失效、内壁冲蚀磨损严重的问题,采用CFD软件中的Realizable k-ε湍流模型,对不同入口速度下的快速接头冲蚀磨损情况运用数值模拟方法分析,得到快速接头内部的流场分布及其冲蚀磨损情况.结果表明:快速接头的冲蚀主要集中在管径缩小段的大小管道交界处,且在管径突变处流体的压力、速度会发...