裂口几何形态对输气管道小孔泄漏的影响

输气管道气相泄漏速率计算是泄漏风险评估的前提和基础。为此,通过搭建气相管道小孔泄漏实验系统,开展圆孔、周向矩形方孔、轴向矩形方孔的泄漏速率实验,获取了不同裂口几何形态的气相泄漏速率。在此基础上,建立了基于FLUENT的管道孔口泄漏CFD仿真模型,并用其研究了裂口几何形态对中低压管道小孔泄漏速率的影响机理、泄漏孔口附近的气体动力学特征量,包括速度分布、马赫数分布等。仿真结果表明:最大速度发生在泄漏孔口截面中心处,矩形方孔的最大速度明显高于圆孔,而裂口方向对其影响不显著;从临界压力比来看,孔口面积一定,矩形方孔更容易在孔口处达到临界流,圆孔、周向矩形方孔、轴向矩形方孔的临界压力比模拟值均低于理论计算值。该实验结果有助于气相管道小孔泄漏研究的深化,也为气相管道泄漏事故的应急处置提供了参考依据。     

海底高压输油管道泄漏事故后果研究

为探究海底高压输油管道油品泄漏后在水体中的扩散规律,对水深为20 m的管道,建立二维泄漏扩散模型,采用流体体积法,模拟不同运行工况下的海底输油管道泄漏扩散过程。对比分析运行压力、水流速度以及泄漏孔位置对油品扩散范围的影响,结果表明:运行压力<3 MPa的输油管道正上方发生小孔泄漏时,溢油到达水体表面的时间随管道运行压力的上升而缩短;如果管道运行压力>3 MPa,随着管道运行压力的上升,油品到达水体表面所需的时间基本不再变化;不同管道运行压力下的输油管道侧方发生小孔泄漏时,泄漏油品到达水体表面所需时间相近,均为30~34 s,且泄漏后的相同时间内管道运行压力越大,油品向下游的迁移距离越远。本研究对海底高压管道泄漏的应急抢险具有一定指导意义。     

埋地与架空输气管道泄漏数值模拟对比分析

针对目前输气管道泄漏研究考虑因素单一、可靠性较差的不足,在参考前人研究成果的基础上,利用计算流体力学仿真软件对5种情况下的天然气泄漏进行了数值模拟。分别得到了天然气泄漏后的速度、浓度、爆炸范围分布情况：①X方向（水平方向）埋地比架空速度稍大,都存在左偏的逆流区;持续泄漏速度比架空瞬间等值线向右偏移,左上和右下方存在两个速度较大区;Y方向（竖直方向）瞬时泄漏在左侧存在逆流区,持续泄漏等值线呈近椭圆分布,不存在逆流区;埋地管道泄漏0速度线向左偏移;增大孔隙度时,速度等值线左偏移。②气体浓度瞬时架空分布不规则,瞬时埋地呈圆形区域且在泄漏口有小范围高浓度区;持续泄漏高浓度区向右下偏移;持续埋地分布呈对称结构分布,存在左右两个高浓度区;修改孔隙度近地面无爆炸危险。③埋地管道泄漏爆炸范围大且影响时间长,爆炸范围高度呈指数增加,而后浓度随扩散而减低至爆炸下限外;架空管道在85 s前增加且高度比埋地高,85 s后降低;孔隙度越大其影响范围越小。     

地下综合管廊天然气管道泄漏分析

结合保山市的地下综合管廊工程,采用数值模拟方法对该工程的燃气泄漏流速、浓度分布以及泄漏量和泄漏持续时间进行研究.结果表明,小孔泄漏的天然气其流速随时间的变化没有显著的变化,且速度随孔径的变化也不显著,但泄漏速度随着压力的增加而明显增加,向上、向下泄漏的流速差别不大,模拟值与理论值相对误差在3.5％以内.当天然气在综合管...     

基于小波变换的管道泄漏点定位研究

针对管道泄漏诱发的负压波传播到管道泄漏上下游监测点时会使该点压力信号幅值产生瞬态下降这一现象,提出对管道监测点采集的压力信号进行小波变换,并根据小波变换模极大值对应着信号突变点这一理论,计算出负压波传播到管道上下游监测点的时间差。在MAT鄄LAB6.1软件环境下,以某次实验数据为例进行管道泄漏点定位研究。在计算过程中小波基函数选取为Haar小波,尺度水平为6,计算结果表明该方法可以计算出管道泄漏点处诱发的负压波传播到管道上下游监测点的时间差,从而为准确定位泄漏点提供了基础。     

用瞬变流模型方法确定管道泄漏位置

文章介绍了一种利用流体瞬变流模型确定实时管道系统的泄漏位置的方法。该方法根据稳态流的假设，考虑了在瞬态条件下管道的流量变化和压力分布。对一条假设天然气管道的研究结果表明，即使得对于舜态条件，该方法也比以往一些未考虑管道的流量变化和压力分布的常规方法更确地胡泄点。这种方法也能应用于设有能引起管道流量分布突变的配气站的管道系统。另外，对于仪器精度对该方法的影响也进行了检验。     

煤层气管道泄漏扩散的FLUENT模拟

与常规天然气管道高压输送不同,煤层气管道输送由于爆炸极限范围的限制,输送压力一般不是很高.考虑到煤层气的特性,根据煤层气的泄漏扩散模型,利用FLUENT软件对煤层气在管道中的泄漏进行数值模拟,得到了泄漏后煤层气的速度、各组分质量浓度的分布及安全区域图.结果表明,在同样高度,甲烷的质量浓度明显高于硫化氢的质量浓度;静风状态下,煤层气在大气中属于自由扩散,稳定后速度和质量浓度都大致呈对称分布;下风向的100 m以内是危险区域.     

输油管道泄漏检测与定位系统升级改造

泄漏检测及定位系统的技术关键是解决以下两个方面的问题:一是泄漏检测报警;二是精确定位.流量榆差法在泄漏检测方面,负压波法在泄漏定位方面分别具有独特优势.因此,采用由SCADA系统采集的温度、压力、流量等数据,通过输差检漏法和负压波法的耦合分析,可实现对原油管道泄漏及时发现并准确定位.系统升级改造投运以来,报警准确度都在95％以上,定位准确率达到了85％以上;对于流速大于0.18 L/s以上的漏点能够及时报警,对于流速大于0.55 L/s以上的漏点能够及时报警并准确定位,达到了预期目标.     

燃气管道泄漏量计算

由于城镇燃气管道泄漏量的估算较为复杂,所以目前还没有比较简化的计算公式。为推算出燃气直接泄漏到大气中的泄漏量简化公式,根据城镇燃气管道的实际运行压力,利用小孔模型和管道（断裂）模型估算燃气泄漏量,推算出管道燃气临界体积流量以对泄漏量校核,并将天然气管道泄漏量进行演算。由此可知,小孔模型燃气的泄漏量和泄漏瞬间提升的浓度仅与管内流动的燃气压力和泄漏口的大小有关,而管道（断裂）模型燃气的泄漏量和泄漏瞬间提升的浓度与管道直径、管内流动的燃气压力和管道入口到泄漏口的上游长度都有关系。     

负压波-流量法管道泄漏监测技术在原油外输管道上的应用

负压波-流量法是采用同时监测压力和流量的方法,对由泄漏所引起的负压波和流量变化进行综合判断,解决了单独使用负压波检测技术时误报率高、无法实时监测管道的运行情况等问题。在负压波-流量法管道泄漏监测技术应用过程中,采用了流量信号稳定性处理、数据传输方式选择、输送纯油及含水油等不同介质的处理技术措施,降低了工况变化对系统运行稳定性产生的不利影响,保证了输油管线泄漏报警及定位精度。     

输气管道泄漏后截断阀压降速率计算分析

输气管道现存的截断阀压降速率设定值存在着一定的不确定性,在某些大管径管道泄漏时可能无法发挥应有的自关断功能。通过仿真软件建立输气管道泄漏模拟模型,模拟计算出了输气管道5种初始工况在不同管径、不同泄漏孔径下,泄漏点下游阀室截断阀压降速率与持续时间的变化关系以及导致阀门自关断的泄漏孔径数值。对比各种工况结果可知:泄漏孔径越大,截断阀越容易实现自关断功能;当泄漏孔径小于300 mm时,现有的大管径管道截断阀压降速率设定值几乎不会引起截断阀自关断;在高压且高输量情况下发生泄漏时,截断阀更容易实现自关断功能。建议结合输气管道每个管段的物理位置及实际运行参数,设置线路截断阀压降速率值,有针对性地确保管道泄漏后截断阀能够实现自关断。     

海底管道微小泄漏球形内检测器结构设计

针对海底管道微小泄漏检测,提出球形内检测器结构设计方案:法兰式密封球壳内装载水听器、惯导模块和磁传感器、电路板、电源模块等。智能球随管内液体一起流动,沿途采集管内泄漏声音信息、自身运动信息和管内磁场信息。不同的智能球,其内部核心部分不变,变化的是球的壁厚和外径。通过仿真计算确定了不同工况下智能球的机械结构。     

风力对天然气管道泄漏后扩散过程的影响研究

天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，而风力是影响泄漏后天然气扩散过程的一个极为重要的因素，建立有风条件下天然气泄漏扩散的位移量计算模型是正确评估输气管道事故损失后果的关键技术之一。通过风速与风压关系的研究，确定了风速分布关系式；并结合管道泄漏扩散过程的特殊性,在考虑管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应,以及重力作用影响效果的基础上, 重点考虑了水平风速的影响，给出了在风力作用下泄漏后天然气团偏移量的计算公式，建立了三维空间内的位移量计算模型，并进行了实例计算。结果表明，风力的存在将加剧天然气的扩散，使泄漏的天然气团顺风向偏移，其偏移尺寸远大于其他两个方向，大大增加了天然气泄漏后的危害面积。     

负压波法在液体管道上的可检测泄漏率分析

由于管道泄漏引发的负压波大小及其沿管道的衰减程度都与管道工况、长度、口径和介质物性等管道特性有关,因此管道特性决定了负压波法在管道上的可检测性。依据特征线理论,对管道的泄漏发生机理和压力波传播机理进行了研究,建立了管道内产生负压波及其传播中衰减程度的计算模型,并利用实际输油管道的操作数据验证了所建立的计算模型的准确性。以该计算模型为基础,进一步分析了管道特性与负压波法的可检测泄漏率等指标的关系,为管道的设计和布局提供参考,并可对基于负压波法的管道泄漏检测系统进行正确的评价。     

负压波检漏技术在输气管线中的应用

随着国内长距离输气管道的不断增多,管道沿线的泄漏问题日益严重,对输气管道泄漏的自动监测和泄漏点的定位显得尤为重要。介绍了应用负压波对管道泄漏进行监测的基本原理和方法,并对定位基本公式的优化进行了讨论,介绍了更为准确的计算公式。经验证,经过优化的计算方法具有更高的定位准确度,对管道泄漏自动监测数学计算模型的建立具有一定的指导意义。     

沿海地区管道漏油分布模拟及试验验证

某沿海埋地输油管道发生大量漏油事故,为准确定位漏油在地下的分布范围,基于多孔介质中的多相流理论研究该沿海输油管道在地下的泄漏扩散分布特点。通过构建沿海埋地输油管道的泄漏物理模型,对地下漏油的渗流扩散开展计算流体动力学(CFD)仿真模拟。泄漏发生后,漏油在管道输送压力驱动下会驱替周围的水分,形成一个水包油的地下漏油区;泄漏停止后,地下漏油以水包油的形式较稳定地分布在地下区域。结合1 200 t的漏油总量可获得本次泄漏半径约为83 m,通过对泄漏点附近区域钻孔工程试验验证,钻孔测量漏油的分布范围结果与仿真结果吻合较好。模拟获得的漏油分布规律可为沿海埋地输油管道的应急抢险提供理论支持。     

城市管道天然气在土壤中扩散行为全尺度实验

为了及时发现管道天然气泄漏、快速准确判定泄漏点位置以及划定泄漏扩散影响范围,应用自主设计和构建的实验系统,开展了多组全尺度中低压埋地管道泄漏实验,揭示了管道天然气在土壤中的对流扩散基本特性,得到了其浓度场空间分布和变化规律。实验发现：①土壤中天然气浓度分布水平方向关于泄漏口基本对称,但泄漏前期其浓度分布垂直方向关于泄漏口不对称,即泄漏初始,天然气高浓度区等值线为椭圆（椭圆长轴为垂直方向）,随着泄漏时间的推移,浓度等值线出现不规则变化（在泄漏口正上方有一个明显的凸起）,且低压泄漏引起的高浓度区域凸起幅度比中压泄漏更大更明显,但随着管道天然气持续泄漏,其浓度等值线凸起也逐渐消失;②天然气浓度到达爆炸下限所需时间与距泄漏口距离呈现近似的幂指数关系;③随着管道压力、泄漏速率的增大,土壤中甲烷爆炸极限-泄漏时间特征曲线由凸形曲线变化为直线,且斜率越来越大。     

基于ALOHA 的输气管道泄漏危害范围研究

为提高输气管道泄漏危害范围的预测精度,以便在管体泄漏发生时快速合理的设置警戒区域。通过控制变量法,利用ALOHA软件对输气管道泄漏事故进行动态模拟和后果趋势分析,并结合多元线性回归拟合影响因素与伤害距离的关系。结果表明,管道长度、管道压力的增大会使管道泄漏导致的危害范围增大,随着泄露孔径的增大,危害范围呈现先增大后减小的趋势,风速增大、地面粗糙度的增加,有利于减小泄漏导致的危害范围;多元线性回归的拟合精度较高,平均相对误差为2.15%;单因素分析表明,泄漏孔径、管道长度、管道压力、风速对泄漏导致的危害范围影响显著,而地面粗糙度对危害范围的影响不显著;通过在最不利条件下进行实地模拟,发现室内外的甲烷扩散体积分数超过了AEGL-1的极限值,说明居民区与管道的安全距离不够,应扩大安全距离或采取其他必要的防护措施。研究结果可为输气管道泄漏事故的有效预防和应急处理提供实际参考。     

液体输送管线小泄漏诊断技术的研究

在介绍负压波法液体输送管线泄漏诊断技术工作原理的基础上,着重论述了基于负压波法的小泄漏诊断技术的两个关键技术:(1)双扭环不间断采集技术,提高采集频率,同时保证能够连续采集;(2)采用GPS(全球卫星定位系统)技术进行同步采集。模拟实验表明,采用这种方法负压波的时间坐标值为0.05 s,泄漏点的定位精度达1.45％,为液体输送管道的微小泄漏诊断提供了切实可行的方法。     

天然气管道泄漏声源特性及传播机理数值模拟

管道泄漏声源特性和传播机理决定了音波法在管道上的可检测性,管道泄漏引发的音波能量大小和其沿管道传播的衰减程度分别与泄漏口径大小、管道内压和管道长度等因素有关。以天然气管道泄漏时的气动噪声为研究对象,采用适用于高马赫数流场的MÖhring声类比对其进行模拟计算,建立了不同压力、不同泄漏孔径条件下的天然气管道泄漏噪声仿真模型,得到了天然气管道泄漏声源的相关特性,利用试验数据验证了计算模型的准确性。以该声源模型为基础,建立了音波在管道内的二维传播模型,通过模拟结果与现场试验的比较分析,表明天然气管道泄漏音波的超低频段（低于5 Hz）可在管道内传播较远距离并能被声波传感器所探测,从理论上验证了音波法在天然气管道泄漏检测领域的良好应用前景。