基于多米诺效应的输气站场保护层分析研究

针对目前输气站场保护层分析中,在评估泄漏事故后果严重程度时,未考虑由多米诺效应造成的升级事故后果,提出将多米诺效应分析引入输气站场保护层分析中,以期得到更加准确的评价结果。首先,根据API 581中的方法计算设备发生泄漏的失效概率,然后对其进行多米诺效应分析,确定所造成的后果严重度等级,再计算事故场景的发生频率并做出决策。分析表明,由于输气站场的空间限制,一旦发生爆炸事故,引发多米诺事故的可能性较大。在评估事故后果严重度时,考虑由多米诺效应引起的升级事故后果,得到的事故后果严重度等级更实际、更精确。研究成果将为后期风险决策提供更加可靠的依据,确保事故风险在可容忍范围内。     

油气管道第三方破坏风险评估关键性技术研究

管道第三方破坏已经成为油气管道事故4大风险因素中的首要因素.针对当前国内外油气管道运行现状指出开展油气管道第三方破坏风险评估技术研究的紧迫性,并对管道第三方破坏风险评估与完整性管理的关系进行了讨论,在油气管道第三方破坏风险评估模型分析的基础上,从第三方风险因素辨识、现场资料收集和第三方破坏风险评估体系的建立3个方面,对...     

基于问题和实践驱动的“腐蚀理论与控制技术”课程教学改革

研究生课程教学的目的就是要启发学生的问题意识、培养学生的工程实践能力和创新能力。西南石油大学油气储运工程专业“腐蚀理论与控制技术”课程采用了基于问题和实践驱动的教学,在教学中以学生为中心、以能力为导向,引入国际先进工程教育理念,围绕“问题”进行教学,而问题的提出本质上是“怀疑论思想”和“批判精神”的体现。综合运用翻转课堂、案例式教学、研讨式教学等多种教学方法,教师在教学中承担设计者和引导者的角色,引导学生积极参与讨论,激发学生的学习兴趣。该教学改革的研究与实施收获了良好的教学效果,能够为油气储运工程专业研究生的培养提供参考。     

天然气泄漏爆炸冲击同沟并行邻管的模拟方法

任意拉格朗日欧拉算法(arbitrary lagrange-euler algorithm, ALE)、爆腔理论(blasting cavity theory, BC)、光滑粒子流体动力学和有限元耦合法(smooth particle hydrodynamics-finite element method, SPH-FEM)均可模拟天然气管道泄漏后的爆炸冲击效应,三种方法各具特点。利用加拿大Suffield防务研究所的爆炸实验数据,发现ALE和SPH-FEM都能较好地描述爆轰波在土中的传播规律,且SPH-FEM能精确反映爆炸后土体压缩、开裂及地表变形等情况。针对同沟并行的埋地输气管道,设计了基于三种方法的管土爆炸模型,在同种工况下,三种方法得出的管道受力规律基本一致,然而,BC相比于SPH-FEM,土体鼓包变形量更大,结果更偏保守,且BC模型受爆腔半径的制约较大,即当半径大于当量炸药埋深时则无法建模,根据爆轰波作用下土体单元压力时程分析压力传播特征,最后,从管体迎爆面、管顶、管体背爆面及管底的受力变形情况,对爆炸冲击载荷下同沟并行邻管的动力响应进行分析。研究评估了已有爆炸模拟方法的优缺点,为开展并行输气管道极端灾害下的可靠性分析与风险防控提供技术参考。     

埋地管道强夯动力响应对土体参数的敏感性分析

为了分析埋地输气管道动力响应对周围土壤主要土体参数的敏感性,建立了夯锤—土体—管道三维实体接触模型,并根据前人强夯试验实测值对模型进行了验证。利用所建模型分析了埋地输气管道在强夯荷载下的动力响应过程,研究了管道等效应力分布对周围土体黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比的响应规律,以及管道最大等效应力对以上土体参数的敏感性。结果表明:(1)强夯荷载作用下埋地输气管道发生了较大的位移振动,最大等效应力点位于管道前端XY平面管壁顶部,管道顶部单元等效应力呈单脉冲型;(2)管道等效应力随着周围土体黏聚力、内摩擦角的增大而减小;(3)最大等效应力随土体泊松比的增大而增大,而最小等效应力随土体泊松比的增大而减小;(4)当土体弹性模量为30 MPa时,管道最大等效应力略小于20 MPa时的最大等效应力,而最小等效应力远小于10 MPa时的最小等效应力,但等效应力总体随土体弹性模量的增大而增大。结论认为,土体弹性模量对管道最大等效应力影响最大,其次为内摩擦角和泊松比,黏聚力对其影响最小。     

粒子法和离散元法在管土耦合分析中的应用

为克服管土耦合分析中土体分层、压缩、运移、流变等大变形问题,传统有限元分析技术需借助新的土体模拟及耦合方法。其中,基于纯拉格朗日的粒子法(PM)和细观离散单元理论的离散元法(DEM),因其在土体大变形领域的独特优势而得到广泛关注。针对管道沿线最常见的地质灾害和第三方扰动行为,利用光滑粒子流体动力学(SPH)分析土质滑坡大变形、黏性泥石流冲刷下管道的受力变形特征,获取管道受土中近场爆炸冲击下的动态响应规律,精确模拟了爆炸土中成腔、土体层裂、压缩等现象,联合离散元法中的颗粒流软件(PFC)与三维有限差分程序(FLAC 3D)再现挖机多铲掘进下土体的运移过程,得到管体的载荷累积效应。多次实践表明：以SPH为代表的粒子法和以PFC为代表的离散元法均能较好解决管土耦合分析中土体的非线性大变形问题,引入流体动力学手段,达到了土体变形研究方法多元化的目的,为进一步研究土中多物理场耦合响应机理奠定了基础。     

河流穿越高压输气管道悬空长度的动态演变过程及临界状态的数值方法研究

针对河流对穿越高压输气管道支撑边界的冲刷导致悬空长度变化的动态演变过程,利用ANSYSMultiphys-ics软件建立河床一管道一水流3维有限元整体模型。运用顺序耦合法实现了穿越高压输气管道由于水流冲刷引起悬空长度不断变化条件下流体与固体结构间双向耦合的动力学仿真。针对西气东输的实际高压输气管道,获得了在不同悬空长度和水流速度下管道的动态应力应变场及热点应力,基于强度准则确定了不同壁厚管道在不同流速下的临界悬空长度。提出的河流穿越高压输气管道悬空长度的动态演变过程及临界状态的数值方法,可为河流穿越输气管道的安全监测及风险评价提供理论支撑。     

基于SPH-FEM耦合算法的埋地输气管道近场爆炸冲击动力响应

利用ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST前后处理模块,建立基于光滑粒子流体力学-有限单元法(SPH-FEM)耦合的土中爆炸模型。结果表明,土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致,且瞬时爆腔尺寸也和相关经验描述吻合较好,从而验证了方法的可行性与准确性。针对X80大口径高压输气管线在土中近场爆炸的冲击响应过程,建立管-土-炸药耦合模型,分析起爆后不同时刻爆腔形状的演变过程(从球状到椭球状),得到不同时刻管体扰动(变形与受力)与土壤介质压缩形态的内在联系,详细描述管体迎爆面、背爆面测点的位移及应力特征,并反映最大冲击应力的截面分布情况及其在不同时刻的出现位置,最后,基于应变极限判断受冲击管道的失效情况。研究采用的耦合算法可为管道防爆研究提供新思路,对爆炸灾害下管体及周边结构的风险评估提供基于模拟分析的定量依据。     

汶川大地震后反思城市燃气生命线工程

文章根据汶川大地震后都江堰及崇州在恢复供气中遇到的问题,结合往常的地震案例,对地震造成城市燃气系统破坏的特点、机理进行了简要的论述,从防震减灾的角度反思城市燃气系统的设计施工进程和震后的应急措施,提出了相关建议。     

基于试验和数值模拟确定挖掘机具作用下埋地输气管道的动载荷

为确定挖掘机具接触埋地输气管道斗尖产生的载荷,分别对液压反铲挖掘机斗尖静载和冲击两种方式作用于输气管道的动静态响应进行了现场测试。基于动态测试数据,采用ADAMS多体动力学软件,结合STEP函数和Script脚本仿真控制技术,将挖掘机动力传递过程转化为油缸的位移控制和速度控制,获得五齿和单齿接触输气管道极端工况下挖掘机斗尖动载荷时程曲线。最后将载荷时程曲线导入ANSYS/LS-DYNA商业有限元软件中,对管道的动态响应进行了有限元分析,其动态应变响应与现场测试数据吻合较好。试验与计算结果表明:所提出的基于试验和数值模拟相结合确定挖掘机具斗尖载荷的方法是可行的,研究结果可为埋地输气管道在挖掘机具作用导致的机械损伤定量评估提供准确可靠的载荷数据。