Experimental study on leak detection and location for gas pipeline based on acoustic method

The leak of gas pipelines can be detected and located by the acoustic method. The technologies of recognizing and extracting wave characteristics are summarized in details in this paper, which is to distinguish leaking and disturbing signals from time and frequency domain. A high-pressure and long distance leak test loop is designed and established by similarity analysis with field transmission pipelines. The acoustic signals collected by sensors are de-noised by wavelet transform to eliminate the background noises, and time-frequency analysis is used to analyze the characteristics of frequency domain. The conclusion can be drawn that most acoustic signals are concentrated on the ranges of 0-100 Hz. The acoustic signal recognition and extraction methods are verified and compared with others and it proves that the disturbing signals can be efficiently removed by the analysis of time and frequency domain, while the new characteristics of the accumulative value difference, mean value difference and peak value difference of signals in adjacent intervals can detect the leak effectively and decrease the false alarm rate significantly. The formula for leak location is modified with consideration of the influences of temperature and pressure. The positioning accuracy can be significantly improved with relative error between 0.01% and 1.37%.     

放空管设计对超临界CO2管道放空影响研究

与天然气管道相比,超临界CO2管道放空时的降压可能导致管道内的低温,甚至形成干冰对管道及设备造成损伤,危害管道安全。针对超 临界CO2放空过程可能出现的潜在风险,建立了超临界CO2管道放空计算模型,借助OLGA软件对超临界CO2管道放空进行了稳态和动态模拟,并研 究放空管设计对管道放空的热力水力影响。研究表明:超临界CO2管道放空时管道沿线上各点之间的压力、温度变化差异不大;CO2首先由超临 界相变为气相,然后沿着气液相平衡线或气固相平衡线进行,管内温度降到一定值后逐步回升至管道埋地温度;放空管的直径对超临界CO2管道 放空过程的总时间、放空速率、最大温降以及是否生成干冰有直接影响;放空管高度对放空过程管内参数变化几乎无影响。     

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。     

基于稳定风场的埋地天然气管道泄漏数值模拟

针对目前城镇埋地管道天然气泄漏研究模拟工况简单、可信性较低等问题,考虑障碍物对环境风场的影响,利用计算流体力学（CFD）软件建立天然气管道三维泄漏模型,将模拟过程分为环境风场的稳态模拟和管道泄漏扩散的瞬态模拟两步,分析天然气泄漏扩散规律。结果表明:在风场稳态模拟中,建筑物附近风场受干扰明显,上游形成小范围的低速滞留区,下游形成较长的尾迹。在天然气泄漏扩散瞬态模拟中,土壤层天然气受风速影响较小,气体在近地面及贴近建筑物侧积聚,扩散范围随时间逐渐趋于稳定,泄漏扩散达到稳定后表现出土壤层积聚、气云沉降、贴近建筑物积聚、气云扩散局限性的特征。风速主要影响天然气的扩散高度,对水平方向的扩散范围影响较小,风速与天然气扩散高度成反比。     

城市燃气管线泄漏致灾灾害链研究

为了研究城市燃气管线泄漏致灾灾害链,对灾害链的形成机理进行分析,建立灾害链模型,并通过计算灾害链发生概率对灾害链断链减灾方法进行研究。结果表明,城市燃气管线泄漏致灾灾害链可分为致灾环、激发环、损害环三部分;灾害链中因管道裂纹导致的中毒窒息灾害事故、管道穿孔导致的中毒窒息灾害事故及火灾等链条的发生概率较高;致灾环是灾害链断链减灾的关键环节,在城市安全管理中应落实应急预案制度并加强对城市居民的防灾减灾安全教育力度。     

天然气管道局部等效应力及塑性变形评估

为了研究腐蚀及地面运动对埋地天然气管线安全性的协同影响,以X80管道为研 究对象,模拟腐蚀缺陷及土壤力作用于管道之上,利用有限元方法对有腐蚀缺陷与预应 变情况下的管道局部等效应力及塑性变形进行评估,结果表明腐蚀缺陷的深度对局部应 力和应力分布影响非常明显,在失效压力预测中起着决定性作用。随着腐蚀深度的增加 ,应力集中增强,导致内表面和外表面的等效应力大小进一步分化,腐蚀深度的增加对 管道内表面的等效应力的影响很大,但对有效塑性应变的影响却不大。模拟管道上施加 有纵向应变的土壤力,不论拉伸与压缩的情况下,都会降低管道的失效压力,在施加拉 伸预应变下的管道失效压力小于压缩预应变下的。塑性变形首先发生在外表面处,并扩 展到腐蚀缺陷相邻区域,管道内表面也具有一定的塑性变形,但强度低。     

油气管道剩余强度评价方法适用性研究

为了研究油气管道剩余强度评价方法的适用性,介绍了完整管道失效压力的计算方法以及NG-18,B31G,DNV RP-F101和PCORCC等4种计算含缺陷管道剩余强度的方法。对4种方法中的流变应力和膨胀系数进行了分析,同时采用4种计算方法计算了30组不同钢级管道的剩余强度。结果表明:流变应力的选取对中低强度钢管的影响较大,对中高强度钢管的影响较小,当管道钢级为X80及以上时,流变应力对剩余强度计算结果的影响可以忽略不计;各评价方法中,改进的B31G中的膨胀系数表达形式更加接近实际情况; NG-18和B31G适用于评价中低强度的钢管,其中,改进的B31G结果更为准确;DNV RP-F101和PCORCC适用于评价中高强度的钢管,其中,DNV RP-F101的计算结果优于PCORCC的计算结果;对于高钢级管道的评价方法还需要进一步研究和改进。     

基于投影寻踪聚类的油气管道失效可能性评价

为保障油气管道运行安全,将投影寻踪聚类的方法引入油气管道失效可能性评价中,从系统理论的角度将油气管道失效分为致灾因子危险性、承灾体的脆弱性和应对能力脆弱性3个子系统,据此建立油气管道失效可能性评估指标体系,然后基于投影寻踪聚类的失效可能性评价模型,对油气管道失效可能性进行量化分析,从而确定其失效可能性等级。实例分析表明,所建立的失效可能性评价模型能对油气管道失效可能性进行评价,可为管道的风险管理提供决策依据。     

油气输送用焊接钢管可靠性评估方法

笔者研究并建立了焊接钢管焊缝漏检缺陷的概率分布模型及材料性能、输送压力的概率分布模型 ;采用失效评估图 (FAD)技术 ,引入可靠性理论 ,建立了油气输送管线用焊接钢管的可靠性评估模型和方法 ,即基于FAD技术的Monte Carlo方法 ;计算得出西气东输用焊接钢管的失效概率低于 10 -5,可靠度超过 0 .99999,达到DNVRPF10 1标准对管道可靠度的要求。     

输气管道工程竣工环境保护验收调查初探

输气管道工程属于生态影响型建设项目。针对输气管道工程对环境的影响特点,对输气管道工程竣工环境保护验收调查程序、调查重点内容进行了探讨研究,提出了输气管道工程验收调查目前尚存在的问题和改进意见。