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。     

输气管道小孔泄漏压力响应实验与仿真研究

管道压力是进行泄漏速率和泄漏后果模拟的重要参数,搭建泄漏及气体扩散测试实验系统,并建立实验系统的Flowmaster模型,通过实验数据对模型进行验证,验证结果表明,可以基于Flowmaster模型预测小孔泄漏条件下管道内的压力响应情况,并且能够较为精确的计算泄漏稳定后管内的平均压力,为小孔模型准确计算泄漏速率提供理论依据。     

压力容器定期检验体积缺陷高度的简易检测

利用曝光曲线和胶片特性曲线,推导了焊缝内部体积缺陷高度的计算公式,缺陷高度计算公式适应于焊缝表面比较平滑的体积型缺陷计算。通过测量缺陷处底片黑度、缺陷附近焊缝处底片黑度、缺陷附近母材处底片黑度、缺陷附近焊缝高度,可以用公式计算焊缝内部体积缺陷高度,该公式能够应用于未焊透和条状夹渣的高度测定,并在压力容器定期检验时对未焊透和条状夹渣缺陷安全状况进行定级。     

日本琵琶湖污染源系统控制及其对我国湖泊治理的启示

琵琶湖富营养化全面有效的控制得益于对流域污染源的系统控制. 琵琶湖流域污染源系统控制包括通过立法与监管严格控制工厂与企业的污水排放、城镇污水管网与大型污水处理设施的高度覆盖、农业集落污水处理设施的全覆盖三部分,流域污水处理系统的全覆盖及高度处理技术的普及是其最为成功的经验之一. 琵琶湖流域城镇下水道普及率达86.4%,主要污染物——TN、TP及COD_Mn的去除率分别高达90.0%、98.7%及94.6%. 琵琶湖流域同时实施了净化槽普及、设置农业集落排水处理设施、初期雨水净化处理及农田循环灌溉等具有地方特色的面源治理对策. 通过综合治理,琵琶湖主要入湖污染负荷明显减少,与1985年相比,2012年COD_Mn点源污染负荷减少了76.8%,TN减少了45.5%,TP减少了65.6%. 与之比较,我国的湖泊治理存在的问题主要包括有针对性的地方排放标准的缺失及执法力度的不足、城镇污水深度处理及运营管理技术上的差距、面源污染对策的严重不足.      

沉降土体对管道跨越结构应力影响的分析

为了更好地保障长输管道的安全稳定运行,针对长输管道当中的跨越结构进行了应力分析与计算。基于管道跨越结构其结构的特殊性,极容易受到断层、土体塌陷等地质灾害的影响。因此建立了跨越段埋地管道与土壤相互作用的有限元力学模型,分析了30°、40°、50°、60°跨越结构和不同范围土体发生沉降时,管道的应力变化情况。结果显示,当跨越结构中斜管段的角度确定后,便可计算出相应的安全沉降长度;当斜管段角度为50°时,沉降长度控制在13.6m以内,可保证跨越结构不发生塑性变形。通过研究为管道跨越段的安全设计提供了理论依据,该方法可应用在类似的管道跨越结构的应力设计当中。     

基于GA-ELM浆体管道输送临界流速预测模型研究

针对浆体管道输送临界流速预测难度大、精确度低等技术难题,提出了基于极限学习机(ELM)的临界流速预测模型,用训练集对模型进行训练,以验证集预测值的均方误差作为适应度函数,利用遗传算法(GA)对ELM模型参数进行优化,应用优化得到的ELM模型对预测集进行预测。以某矿山为例,模型参数优化结果如下:隐含层节点数L为400,输入权值ai、偏置向量bi最优组合下预测结果适应度为0.0201。采用优化的ELM模型对预测集进行预测,预测结果的最大相对误差x=3.96%,平均相对误差y=1.58%,对比BP神经网络(x=12.95%)和SVM模型(x=3.19%),表明ELM模型更加精确、高效。     

埋地弯管不同位置泄漏的三维数值模拟

采用有限容积法,建立了埋地管道周围土壤多孔介质三维流固耦合数学模型。借助CFD软件,分别模拟了埋地弯管不同位置泄漏前后大地温度场的变化情况及泄漏油品在土壤中的运移分布规律。模拟计算结果得出:泄漏前,各种情况下大地的温度场基本相同;泄漏后,大地温度场变化明显不同,油品在土壤中的扩散分布迥异。建议采用分布式光纤温度传感技术对管道泄漏进行检测。     

架空天然气管道泄漏事故后果数值模拟研究

针对架空天然气管道泄漏引起的火灾爆炸问题,采用事件树分析泄漏扩散引起的事故后果,并在数值模拟中着重分析了模拟数学模型的选择。在三种不同泄漏孔径、两种不同风速、两种不同运行压力条件下分别应用ALHOA软件对事故后果进行数值模拟,结果表明:泄漏孔径、运行压力与危害影响范围成正比关系;在闪火和蒸气云爆炸中,风速与危害影响范围成反比关系,而风速对射流火灾的热辐射范围基本没有影响。     

城市管道系统风险分析及闭环管理研究

为了探索构建城市管道系统安全及可靠性风险管理体系,基于FMECA,FTA&ETA及FRACAS等技术,建立涵盖故障模式辨识、影响及危害度分析、纠正措施执行等内容,且遵循闭环管理原则的科学、完整的风险闭环管理模式。针对城市管道安全及可靠性研究存在的局限性,引入FCE改进的FMECA和模糊灰关联FTA等定量计算方法,克服统计信息匮乏、数据模糊等瓶颈。研究结果表明:基于改进“3F”一体化技术的系统风险闭环管理体系契合城市管道风险管控需求,为多态、多要素耦合、不确定性复杂系统整体风险分析研究提供新思路。     

隧道并行输气管道爆炸对邻管的冲击效应分析

针对隧道内输气管道泄漏发生爆炸对相邻管道的潜在威胁,基于泄漏率的求解,得到爆炸气体的扩散分布规律,确定蒸气云爆炸的TNT当量;利用LS-DYNA有限元软件建立隧道并行输气管道爆炸模型,分析在不同的泄漏尺寸、爆心距和风速下,邻管对爆炸冲击的动力学响应。基于峰值振速的经验公式的验证,表明所采用的管隧模型的可行性。结果表明:在内压和爆炸荷载的共同作用下,隧道内管道的等效应力和速度会出现多个峰值,有别于开敞空间的爆炸规律;泄漏尺寸越小、爆心距和风速越大,管道的动力响应越小;相比爆心距和风速,管道的动力响应峰值对泄漏尺寸的变化更敏感。研究成果可为管隧结构在极端情况下的事故预防和维护抢修提供理论指导。