基于特征提取的输油管道泄漏系数预测*

为准确预测管道泄漏系数,估计管道泄漏量,以基于瞬变流方法的模拟数据为例,建立多个管道泄漏系数预测模型(多层感知机、长短期记忆网络、随机森林、支持向量机以及K近邻回归),综合考虑管道流量和压力数据特点,提出序列提取法和均值提取法2种管道时序数据预处理方法,模型评价指标为相关系数（R2）和平均绝对百分比误差（MAPE）。研究结果表明:随机森林和多层感知机的抗噪性较强,在5%的噪声影响下,模型准确度下降幅度较小;均值提取法去噪功能较好,可在一定程度上降低噪声影响;基于均值提取法的多层感知机模型效果相对较好,R2为0.997 5,MAPE为1.599%,研究结果可为准确预测管道泄漏系数、估计泄漏量提供指导。     

城市雨水管道沉积物氮磷污染溶出特性试验研究

针对城市雨水管道沉积物氮磷溶出特性不清楚的问题,以南京江北新区3种不同功能区（文教区、交通区及商业区）分流制雨水管道为研究对象,考察了管道沉积物中氮磷溶出随时间的变化关系,分析了不同pH、盐度等环境因素下氮磷溶出特征,并探讨了不同氮磷浓度的来流对出流中氮磷的影响.结果表明:①各功能区管道沉积物中溶出ρ（NH₃-N）、ρ（NO₃-N）、ρ（TP）随淋溶时间先增大后趋于稳定,且达到峰值的先后顺序均表现为交通区>文教区>商业区.②各功能区管道沉积物中NH₃-N和TP在pH影响下溶出趋势基本一致,均表现为酸性条件>碱性条件>中性条件,而NO₃-N溶出均在pH=7附近（中性条件）达到峰值（交通区溶出率最大,为35.21%）.③各功能区管道沉积物中NH₃-N和NO₃-N的溶出均随盐度增加而逐渐增加,而TP的溶出却在盐度超过1%后呈不同程度的波动.④NO₃-N溶出率最小且TP溶出率最大的交通区雨水管道出流受来流影响最明显,相关系数均超过0.97.研究显示,与文教区、商业区相比,pH、盐度等环境因素对交通区雨水管道沉积物氮磷溶出影响最大,在雨水管道径流氮磷输出负荷的定量评估过程中应被重点关注.      

基于VPL的输油管道实时泄漏检测系统

针对现有管道泄漏检测技术在管道微小泄漏检测和油品泄漏损失计算方面存在的不足,基于流体动力学和容量守恒原理,开发基于VPL（Visual Pipeline）的输油管道实时泄漏检测系统。建立管道模拟平台,通过组态编辑器、图像界面、管道工作室和SCADA 接口,开展输油管道实时泄漏检测、定位与分析,实现管道实时泄漏检测、报警,以及泄漏量的定量计算。现场测试结果显示,所开发的输油管道泄漏检测系统最小泄漏检出率为0.7%,泄漏点定位精度为96.96%,泄漏量计算准确率为94.42%。研究结果表明:基于VPL的输油管道实时泄漏检测系统漏报、误报率低,检测定位精度较高,尤其对于微小泄漏优势明显;同时,该系统能够实时定量计算油品泄漏损失,可以用于输油管道泄漏检测与应急辅助决策。     

老龄海底油气管道弃置决策研究

针对我国老龄海底油气管道在弃置决策上缺少理论依据的问题,建立老龄海底油气管道弃置决策模型的结构流程,基于多属性效用理论,从4个维度进行分析,选取影响老龄海底管道安全寿命的工程因素、结构因素、风险因素和影响决策的成本因素,构建属性树;运用模糊理论建立模糊互补判断矩阵,综合专家意见计算各属性权重,并进行影响因素敏感性分析;确定老龄海底管道弃置决策评分准则,对属性树各因素取值进行量化,引入成本效益率量化成本因素;采用逻辑运算计算综合得分,根据综合得分进行弃置决策。工程实例应用表明:相比于传统决策方法仅凭设计寿命作为弃置依据,老龄海底管道弃置决策模型不仅避免了单一性,还能反应服役环境对管道的影响,有利于提高管道服役过程的经济性和安全性。     

基于突变理论的采空塌陷区输气管道危险性评价研究

为了减少采空塌陷区输气管道危险性评价中对主观判断的依赖,提出以突变理论为基础的危险性评价模型。首先,从采矿因素、岩体物理力学参数、环境与地质因素和埋地管道因素等4个方面分析采空塌陷区输气管道危险性影响因素;其次,建立采空塌陷区输气管道危险性指标体系;然后,对指标体系中的底层指标进行无量纲化和归一化处理;最后,计算得到输气管道危险性突变数值,进而实现对采空塌陷区输气管道危险性等级的综合评判。将以上评价模型进行实例应用,应用结果表明,基于突变理论的采空塌陷区输气管道综合评价模型可以用于采空塌陷区输气管道的危险性评价。     

基于IAHP和灾变链式方法的城市油气管道风险诱因与预警研究

城市油气管道穿越城区街道、建筑和居民区等特殊地段,保障其安全运行具有重要意义。为实现城市油气管道风险早期预警,基于城市与野外长输油气管道风险对比分析,识别城市油气管道风险预警指标;建立城市油气管道风险预警指标体系,采用区间层次分析法对预警指标重要度进行定量排序,确定关键预警监测点;并依据灾变链式理论,构建城市油气管道重大事故灾变链式模型,研究管道风险演化过程,发现灾变前兆进行断链减灾。研究结果表明:“腐蚀”及“第三方破坏”占据城市油气管道失效致因比重最大,风险因子“油气管道与市政管道距离”以及“城市工程施工作业”应作为城市油气管道重点监测点。同时,围绕城市油气管道风险预警需致力于孕源断链。     

基于改进二元语义的滑坡诱发管道失效可能性评估

为评估滑坡诱发管道失效的可能性,识别导致管道失效的主要因素,建立基于改进二元语义的滑坡诱发管道失效可能性评估模型。首先,构建由致灾影响因素、承灾敏感程度和监测治理情况3方面组成的滑坡诱发管道失效可能性评估指标体系;然后,采用网络层次分析法（ANP）和变异系数法确定主客观权重,并基于最小偏差求组合权重;最后,应用改进二元语义的相关分析模型对滑坡诱发管道失效可能性进行分析计算。分析结果表明,将最小偏差理论和改进二元语义结合用于滑坡诱发管道失效可能性分析,使评估结果更加符合工程实际。     

自锁式管道内封堵装置结构与封堵性能分析

为了改进现有囊式带压封堵技术的防滑动效果差的缺点,提出了1种利用连杆机构与螺纹自锁实施止动的自锁式管道内封堵装置。探讨这种自锁式封堵与传统封堵的结构与性能,分别建立了波纹封堵气囊模型和光滑封堵气囊模型,并通过有限元仿真及实验分析,得出2种封堵气囊在0~0.35 MPa的充压条件下实施封堵的不同效应。结果表明:波纹封堵气囊的封堵压力比传统光滑封堵气囊的封堵压力高出约0.5 MPa,大大提升了管道内封堵装置的封堵能力,并且波纹气囊的形变主要分散在波纹中间,有利于缓解集中形变对气囊的破坏作用,最终提高了封堵实施的稳定性。该装置结构的性能分析可为应急救援装备的研制提供参考依据。     

ACP1000冷却水管道采用超疏水表面湍流流动数值模拟

目的 探索超疏水表面对ACP1000冷却水管道内流体流动的减阻性能和潜在工程应用,对冷却水管道内的湍流流动进行数值模拟计算,研究具有超疏水表面内壁的冷却水圆管管道内湍流的流动特性。方法 对超疏水表面采用交替的气–液、液–固表面进行模拟,湍流流动采用二维轴对称方法进行数值模拟计算。结果 随着超疏水表面气液比的增大,冷却水圆管内湍流流动的摩擦阻力系数随之减小;随着超疏水表面气液比的增大,冷却水圆管内湍流流动的能量损失随之降低。结论 超疏水表面的应用能够优化ACP1000冷却系统冷却水管道的流动性能。此结果对于未来进一步优化核电站冷却水系统设计提供了理论基础。     

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。