城市燃气管网泄漏事故分析知识图谱构建及应用研究*

为深入认识燃气管网泄漏事故的发生发展机理,提高事故分析预测的自动化、智能化、数字化水平,利用知识图谱对燃气管网泄漏事故进行研究。在事故案例分析的基础上,从人-物-环-管的角度对燃气泄漏过程以及火灾爆炸次生事故的相关实体进行归纳梳理,对实体间的逻辑关系和非逻辑关系进行辨识,并对实体的属性进行分类,进而构建出较为全面的燃气管网泄漏事故知识图谱。在此基础上,搭建BP神经网络模型,基于已知实体或属性状态,预测相关联其他实体或属性的状态。研究结果表明:燃气管网知识图谱能够有效展示燃气管网泄漏事故发展的动态过程及相关要素,结合BP神经网络能够有效预测事故的发展路径及相关状态,从而提高燃气管网泄漏事故的分析预测水平与效率。     

基于粒子群-支持向量机(PSO-SVM)的苯储罐泄漏事故风险预测

将支持向量机(SVM)模型运用于事故前苯储罐泄漏事故风险预测,为使模型性能最优,采用粒子群算法PSO优化SVM模型参数,建立了PSO-SVM风险预测模型。为验证模型风险预测性能,分别采用遗传算法(GA)和网格搜索法(GS)优化SVM参数,并比较测试集与PSO-SVM、GA-SVM、GS-SVM三种模型预测结果的均方误差及相关系数。然后进一步探讨模型中权重调整方式、种群规模对PSO-SVM模型预测性能的影响。研究发现,权重线性递减所建PSO-SVM预测值与测试集相关系数更高、均方误差更小、预测效果更好,种群规模没有影响PSO-SVM模型预测值但会影响计算时间,这为危化品泄漏事故的风险预测提供了一种新的方法。     

低温干式接头密封失效泄漏扩散数值模拟

针对低温干式接头密封失效造成甲烷泄漏的情况,采用CFD软件FLACS对LNG气化后的泄漏扩散过程进行数值模拟,对甲烷扩散过程的浓度分布及云团扩散速度进行研究,并分析了泄漏过程中可燃气体云团量的变化情况。结果表明:LNG泄漏后迅速气化扩散,40 s后各监测浓度维持稳定;最远扩散距离约40 m,气体扩散总范围最长直径约70 m,扩散最高处大约1.5 m; 120 s内LNG泄漏量为30 kg,气化后天然气体积为42.3 m~3,可燃气体云团量为140 m~3;LNG泄漏吸收空气中的热量,在地面形成流动层,贴近地面浓度高,远离地面浓度低,随着高度上升气体的可燃爆炸危险区域逐步缩小。     

CO2封存泄漏的稻田土壤细菌监测指标筛选研究

为研究CO₂地质封存过程中CO₂泄漏对水稻及稻田土壤的风险影响,利用CO₂模拟泄漏平台,研究了不同CO₂泄漏速率下水稻生长、稻田土壤性质与土壤细菌组成及多样性的变化特征.结果表明：随着CO₂泄漏速率的增加,稻田土壤pH显著降低,电导率显著增加,水稻生长受到明显抑制;稻田土壤细菌的丰富度指数和多样性指数均有增加,均匀度指数有所降低.CO₂泄漏显著改变了稻田土壤细菌组成,稻田土壤的优势菌门中变形菌门、拟杆菌门与绿弯菌门的相对丰度总体降低,而酸杆菌门与放线菌门的相对丰度总体升高;稻田土壤优势菌属中RB41、MND1、厌氧粘菌属及鞘脂单胞菌属的丰度总体升高,而硝化螺旋菌属的丰度总体降低;稀有细菌中CO₂泄漏下全部出现的有粘胶球形菌门、柔膜菌门及双头菌属、硫杆菌属,CO₂泄漏后全部消亡的为假单胞菌属.建议将变形菌门的减少和酸杆菌门的增加,以及RB41、MND1及厌氧粘菌属的增加作为稻田土壤CO₂泄漏监测的推荐指标.     

深部储层中CO2沿断层泄漏量的影响因素

CGS（CO₂地质储存）是CO₂减排的重要手段之一,天然裂隙的存在则是CGS的潜在风险.CO₂地质储存过程中储层上覆盖层及其浅部含水层是防止CO₂泄漏的天然屏障,为了探究深部咸水层中CO₂沿断层的泄漏过程并获得断层渗透率及储层中超临界CO₂流体初始条件（初始饱和度、初始泄漏压力）对CO₂沿断层泄漏速率和泄漏量的影响程度,依据鄂尔多斯CO₂灌注工程示范区资料,使用多相、多组分溶质运移数值模拟软件TOUGH2建立了2D概念模型.结果表明,深部咸水层中的CO₂在压力差和浓度差的作用下沿断层发生泄漏,到达浅部含水层后开始发生侧向运移,100 a内运移了约200 m的水平距离;由于浮力的作用,CO₂集中在含水层顶板处,有效地防止了CO₂向外泄漏.影响因素分析表明,100 a内断层渗透性能为低渗、中渗和高渗条件时,CO₂累积泄漏量分别为0、1 050和3 000 t;CO₂初始饱和度分别为0.20、0.50和0.99时,CO₂累积泄漏量分别为550、1 050和1 650 t;初始泄漏压力分别为17.3、17.6和18.1 MPa时,CO₂累积泄漏量则分别为900、1 050和1 400 t.除此之外,断层渗透性、CO₂初始气体饱和度和初始泄漏压力对CO₂泄漏的影响还体现在泄漏发生时间和平均泄漏速率上.研究显示,各因素对CO₂沿断层泄漏过程的影响程度表现为断层渗透性能> CO₂初始饱和度> CO₂初始泄漏压力.      

输气场站工艺安全风险分析

针对输气场站HAZOP风险评估出的天然气泄漏风险进行工艺安全量化分析,通过天然气泄漏喷射火模拟,对天然气泄漏风险进行量化,为输气场站的安全管理提供有效的技术支持。通过量化,分析出对天然气泄漏喷射火造成后果大小的影响因素,提高了HAZOP风险分析的准确性和科学性,对输气场站的风险管理具有参考意义。     

管道泄漏次声波信号特征及衰减规律的数值模拟研究

为了更加精确地对输送管道泄漏进行检测,采用COMSOL软件对管道次声波检测泄漏信号的频谱、声压级及衰减规律进行数值计算研究。结果表明：管道泄漏信号的声压级峰值频率出现2个范围,即0.01～2Hz和10～12Hz;随着管道压力和泄漏孔径增大,泄漏点所产生的次声波信号幅度呈增大趋势,泄漏产生的声压级与平面波总功耗也同样增加。研究成果可为城市埋地输送管道泄漏的次声波检测定位方法提供理论依据。     

EyeCGas OGI在泄漏管控工作中的应用

以色列奥伯嘉公司(OPGAL)生产的气视(EyeCGas)系列光学气体成像仪(OGI)是一种专门用于气体泄漏检测的手持式/固定式红外摄像仪,在石油化工行业泄漏管控体系中发挥较大作用。与接触式检测仪器相比,EyeCGas OGI能在更短的时间内、远距离快速检测更大面积的区域,也可成功探测难以进入的区域。本文介绍了光学气体成像技术的原理、操作要点及优缺点,并列举EyeCGas OGI检测实例,阐述了EyeCGas OGI在泄漏检测与修复工作中的便利性。     

典型LNG加气站泄漏事故模拟及探测覆盖率研究

为研究液化天然气(LNG)加气站发生泄漏后造成的事故后果及现有可燃气体探测器覆盖率是否满足要求,采用FLACS三维模拟软件模拟典型LNG加气站槽车及卸车管道、储罐、加气机单元,发生泄漏后火灾热辐射、爆炸超压造成的事故影响范围,评估现有可燃气体探测器对所发生泄漏的探测覆盖情况。研究结果表明：LNG槽车、LNG储罐发生50 mm泄漏,站房及加油区域靠近LNG储罐处热辐射可达25 kW/m²,辐射强度导致附近人员伤亡;LNG撬装及加油机附近最大爆炸超压超过20 kPa;通过可燃气体探测器覆盖率评估得出LNG加气站接卸软管向西、向南方向发生泄漏,无有效探测途径。     

常压储罐底板泄漏声发射检测方法及应用

为解决常压储罐泄漏检测中容易出现的信号漏采、定位不精准等问题,基于声发射泄漏检测要求,提出一种适用于储罐底板泄漏检测的液位多级变化工况下声发射检测及验证方法,并规定具体的工艺流程。以某石化公司储罐为例,分析不同液位时采集得到的声发射信号特征,同时利用声发射技术对储罐底板泄漏进行区域定位,并采用开罐检测方法进行验证,发现随着液位的增加,信号活性先增大后减小,储罐底板泄漏声发射检测结果与开罐检测高度一致。研究结果表明：在多级液位下采集储罐底板泄漏声发射信号,可提高泄漏源定位精度,有效避免漏检情况发生。