基于蒙特卡罗算法的管内智能封堵器减振结构优化设计

管内智能封堵器在管道维抢修作业中发挥着重要的作用。但在封堵过程中,封堵器周围流场会发生剧烈变化,产生较大的压力脉动,导致封堵器能量损失严重,引起自身的振动,无法保证封堵过程的稳定,甚至造成封堵作业失败。在管内智能封堵器尾部结构设计了三块可折叠扰流板,通过对改进模型的数值模拟,发现扰流板的面积和翻转的角度对管内流场压力脉动存在较大影响。利用CCD中心试验法设计试验方案,并进行模拟分析,以封堵前后的压力差作为衡量管内流场环境的优化指标,根据响应面法得出封堵前后压力差与扰流板角度、面积之间的映射关系。采用强化学习中的蒙特卡罗算法对该映射关系进行优化设计,获得前后压力差最小时的扰流板参数。数值模拟结果表明,通过蒙特卡罗算法优化的模型相比于原始模型管内流场有较大的改善,封堵前后的压力差明显降低,管内流场的最大压力和湍动能也显著下降,有利于减少封堵器的能量损失,缓解封堵过程中的振动,保证封堵作业平稳进行。     

管内智能封堵器端面结构优化

为使管内智能封堵器在管内更加平稳地运行,对原封堵器外形进行了改进,增加了曲形端面结构,并对改进模型进行了数值模拟计算,分析其流场分布规律,结果发现曲形端面结构对流场有一定改善作用。借助正交试验法设计试验方案,模拟结果显示各组试验模型压力梯度分布有明显差异,证明端面参数对流场稳定性影响较大,同时建立端面参数与流场压力梯度绝对平均值之间的数学模型。采用序列二次规划算法对数学模型进行优化,得到最优参数组合并通过模拟验证,优化模型相比初始模型有效降低了响应量数值,其绝对平均值降低约15%。研究结果对封堵器结构外形的设计优化具有指导意义。     

螺旋流洗井液流失速特性

为了对环空中形成的螺旋流失速特性进行分析,给旋流洗井等工艺提供借鉴,通过螺旋流试验装置,利用PIV、瞬态压力测量系统和涡角测量仪,对洗井过程中液流失速的流场流线、速度、涡量特性以及压力场特性进行了分析。结果表明:中等旋度涡角的螺旋流失速水击衰减要平缓些;螺旋流失速水击涡量不再完全具有贴壁性;涡角较小或较大其断面涡量变化剧烈,径向波动较为明显;水击压力起伏的频率随涡角的增大而减小;随着涡角的增加,水击压力最大起伏量有所减小;油套环空内失速水击压力随时间变化整体平缓;而油管内、外壁压力差随涡角的增大而减小。     

基于ADAMS的管内封堵器锁紧机构动力学研究

管内高压智能封堵技术可极大地缩短不停输情况下管道的带压封堵、更换阀件和投产试压等作业时间。设计了基于气动肌腱的管内封堵器锁紧机构,利用Solidworks软件建立了锁紧机构模型,并将模型导入到ADAMS软件进行编辑,根据各实体间的运动关系添加运动副,然后进行动力学仿真,得到锁紧机构封堵过程中锁定滑块的动力学特性曲线。分析锁块的动力学特性曲线认为,锁定滑块在封堵过程中存在冲击大、封堵不稳定的缺陷。针对缺陷提出了将锥筒和锁定滑块的接触由曲面接触改为平面接触的优化方案。     

入口管下倾角度对旋流分离器内部流场的影响

入口结构的设计对旋流分离器内部流场以及其分离效率具有重要的影响,而入口管的下倾角度就是其中一个重要的影响因素。柱状旋流分离器的切向速度呈Rankine涡特征,由靠近壁面的准自由涡和轴心位置的准强制涡组成。入口管的下倾造成分离器等高度截面上最大切向速度值的减小,同时增加了分离器内部流场的不均匀性：切向速度最低点位置沿轴向发生摆动,不同下倾角度摆动的方向和幅度不同;涡核边界往入口管的对面方向发生了摆动,摆动幅度随下倾角度的增加而增大。入口管的下倾使分离器内部压力分布的对称性变差,压力分布的扭曲程度随下倾角度的增加而增大。     

海底管道封堵器封隔圈设计与试验研究

海底管道智能封堵器作为海底高压管道定点封堵工具，能够及时快速地对损伤进行检维修，不仅可以保证正常生产，减少经济损失，还会避免环境污染和生态破坏。为实现Ф304.8 mm(12 in)海管内10 MPa压差安全可靠密封，基于Mooney-Rivlin本构模型进行封隔圈结构参数对密封性能影响的数值模拟研究，确定氢化丁腈材料封隔圈硬度、厚度、高度和倾角对密封性能的影响并获得最优方案，通过试验研究了封堵器密封性能以及内嵌弹簧圈对封隔圈密封能力的影响。研究结果表明：按照数值模拟最优结构参数制造的封隔圈密封性能满足管道10 MPa压差要求，内嵌弹簧圈相比未内嵌弹簧圈的封隔圈在坐封状态下密封性能更好。所得结论可为Ф304.8 mm海管内智能封堵器密封单元制造提供理论和试验依据，增强对封隔圈结构影响密封性能原理的认识。     

管内智能封堵器封堵速度神经网络PID控制方法研究

管内智能封堵器作为一种新型的管道维修手段,其封堵速度的控制至关重要。传统的PID控制器在面对管内复杂流畅环境的封堵速度平稳控制问题时,效果并不理想。为了改善传统PID的不足,同时满足控制速度的要求,复杂环境封堵速度控制器的设计尤为重要。提出了一种基于BP神经网络的PID参数控制封堵速度策略,利用神经网络的自学习和训练参数的能力,控制PID的3个参数,并用MATLAB-Simscape模块进行模拟。仿真结果表明,基于BP神经网络的PID参数控制方法,可以使传统PID的3个控制参数随环境、时间的变化而不断更新,由此提高了控制的精度和安全性,从而改善了管内智能封堵器的运行性能。基于BP神经网络PID参数控制,其调整时间相比常规PID控制提前约1 s; 超调量约为10%,明显小于常规PID控制的30%; 误差稳定后维持在10%以下。     

聚合物凝胶在多孔介质中封堵效果实验

为了分析聚合物凝胶在多孔介质中的封堵规律,利用岩心实验结合核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)微观分析技术,从聚合物浓度、注入速度及注入量的角度研究凝胶对岩心的封堵效果。结果表明:在一定的凝胶体系实验条件下,当凝胶浓度升高时,突破压力和封堵率提高,核磁共振T_2谱峰面积逐渐缩小,水占岩心孔隙度分量逐渐下降,凝胶在岩心中的运移能力变弱,胶体滞留量增多,封堵性能变好;较快的凝胶注入速度会导致岩心突破压力和封堵率降低,核磁共振T_2谱峰面积增大,水占孔隙度分量升高,岩心中的凝胶滞留量减少,封堵效果变差;当凝胶注入量增加时,压力曲线变化幅度逐渐增大,突破压力和封堵率提高,核磁共振T_2谱峰面积逐渐减小,水占孔隙度分量下降,岩心中各处的凝胶滞留量大幅提高,胶体的运移能力下降,封堵效果变好。     

基于正交试验设计的盘球附体抑涡试验研究

为探究盘球附体尺寸和布置形式对海洋立管涡激振动的影响,对盘球附体这一新型海洋立管涡激振动抑制装置进行了试验研究。考虑盘球附体布置的螺距、螺纹数、盘球附体直径及1个螺距内的盘球数量等4个因素,每个因素设计了3种水平。采用正交试验设计法生成了9组立管试验模型,测量了9组立管模型的横流向应变RMS值、顺流向应变平均值以及横流向振动频率,并将这些结果与不带附体的裸管模型试验结果进行比较。研究结果表明,合理布置的盘球附体能够降低立管模型横流向应变RMS值和频率,但不会增加阻力。利用正交试验表评判了盘球附体布置的各因素对涡激振动横向振幅的影响,发现螺距是影响盘球附体抑涡效果最重要的因素,当螺距较小、1个螺距内盘球的数量较多时,盘球附体可能达到较好的抑涡效果。研究结果可为盘球附体优化设计及提高盘球涡激抑制效果提供一定的参考。     

刚性圆柱体涡激振动响应模态特性研究

基于改进的尾流振子模型对刚性圆柱体涡激振动响应模态特性进行了研究。建立了刚性圆柱体与尾流振子的耦合模型,对耦合模型进行了线性简化,同时对简化后的模型进行解耦得到圆柱体的模态特性参数。对不同质量比情况下的刚性圆柱体频率、相位角以及主导模态等参数进行了分析。分析结果表明:圆柱体涡激振动响应模态可分为结构模态及流场模态,以流场模态为主导模态;结构模态频率分布在圆柱体固有频率附近,而流场模态频率则分布在斯脱哈尔漩涡泄放频率附近。     

石油企业知识型员工流失的原因分析与思考

对石油企业知识型员工流失的现状进行了描述,并分析了流失的原因;阐述了稳定知识型员工队伍的基本思路;从提高待遇、增进感情、发展事业、制度创新四个方面提出了相应的对策。对石油企业的人力资源管理理念的创新进行思考。