基于CEL方法的管道内检测器过弯机理分析

针对管道内检测器在管道内运行的通过性问题,采用耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法,建立了管道内检测器运行的流-固耦合有限元模型,同时采用Mooney-RivLin模型描述皮碗超弹性、非线性行为。研究了双舱段管道内检测器通过弯管道时的复杂力学行为,探索了管道内检测器通过性的动力学响应规律。分析了双节管道内检测器在曲率半径1.5D及3D弯管内的运行情况,同时分析了双舱段管道检测器在管道运行过程中,万向节长度对检测器管内运行角度的影响规律。结果表明:随着万向节设计长度的增加,检测器的轴线夹角最大值呈现先增大后减小的趋势;且在运行过程中,检测器通过的管道曲率越小,万向节角度波动峰值越大,波动的变化率越大。因此,合理设计万向节长度,对检测器运行状态以及检测设备的稳定性具有重要的影响。     

管道清管器发球装置振动特性分析

为研究清管器发球装置在导流工况下的振动特性,以P6. 3 MPa DN800/DN700型清管器发球装置为例,建立了流固耦合数学模型,并基于ANSYS Workbench-Fluent软件,对输送介质分别为天然气和液体时的发球装置进行了流固耦合分析,探究结构参数和流体参数对其影响规律。研究结果表明:在气固耦合工况下,发球装置的固有频率比液固耦合时要高,在流固耦合工况下,低阶模态对应的固有频率比无耦合工况时低;对低阶模态振型分析发现,在发球装置的平衡管法兰连接处、放空管法兰连接处与L弯管段以及旁通U形管位置振动剧烈;壁厚、旁通管直径和工作压力对两种耦合工况下发球装置的固有频率影响较大,但流速对其影响很小,且两种耦合工况下固有频率的变化规律相似;随着壁厚和工作压力的增加,固有频率增大;随着旁通管直径的增加,前6阶固有频率变化很小,但在6～15阶,固有频率先减小后增大。研究结果对避免共振和管道强烈振动以及结构减振优化设计均具有重要意义。     

超声波智能清管器性能评价——管道检测工具固有技术问题

本文给出了超声波智能清管器在PrudhoeBay油田对三条管线在线检测的结果。超声波（简称UT）清管器所指示的管道腐蚀程度导管道实际腐蚀程度（由手动X射线技术和手动超声波技术测量）进行了比较，发现超声波智能清管器检测的结果与管道实际腐蚀情况严重不符，在所选择的100个检测点中，UT清管器均很大程度地夸大了管道的内腐蚀程度。     

用于两相管道的旁通清管器通过检验

本文主要叙述了用于两相管道旁通清管器的工作原理及其在干气管线中的试验结论，分析比较了旁通清管器的现场试验结果。在两相流动管道中，使用旁通清管器可以缓解甚至不需要大容量的液体段塞捕集器。当旁通清管器的可变旁通率由0增至10％时。清管器前的液体清扫体保可减少70％。     

管道柔性测径清管器的设计及测径盘性能分析

常规铝盘测径清管器不能对管道内多个变形进行检测,且测径盘不可重复利用.为此,设计了一种柔性测径清管器,其将铝制测径盘改用超弹性的聚氨酯材料,基于应变效应在测径清管器超弹性聚氨酯层中置入应变片,通过测量测径盘遇阻时的应变变化,即可实现管道变形处的柔性检测和量化.以聚氨酯材料测径盘为研究对象,采用ABAQUS 2016有限...     

基于CEL方法的管道内检测器动力学数值分析

为了研究管道内检测器运行时的非线性动力学特性,基于耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法,建立了管道内检测器运行的流-固耦合模型,采用Mooney-Rivlin模型描述橡胶皮碗超弹性、非线性行为。对内检测器在管内运行经过管道局部变形时的复杂行为进行求解和分析,获取了管道内检测器的速度、加速度、压力差、接触面积、摩擦力曲线以及最大应力和真实应变图,对内检测器皮碗非线性动力学特性进行分析。在计算中考虑了检测器的惯性影响以及摩擦力的作用,使得该流-固耦合模型更加接近现实工况,可对优化内检测器结构设计和使用提供理论依据和参考。     

油气管道流固耦合振动特性数值分析

油气管道服役时由于内部输送油气会产生压力,使其运行的动态环境发生质变,导致管体结构与内部流体产生耦合等一系列问题。为了减小这些问题有可能对整个管道系统造成的重大危害,以某型油气管道为研究对象,建立了管道流固耦合系统的有限元分析模型,分别对管道的结构、内腔流场及其流固耦合系统的模态进行研究;针对其所处的特殊动态环境,考虑流固耦合效应,进行仿真分析,考察管道耦合系统的整体服役特点。计算结果表明,管道结构的在其低阶模态处表现了较为整体的振型,而在较高的频段内则显示出了大量的局部模态;管道内腔流场的模态振型呈对称分布,耦合系统模态的大部分振型与管体结构较为类似。     

全生命周期天然气管道清管技术分析

目前天然气管道清管作业尚未形成统一的标准,在清管器选型、清管器参数确定等方面无明确规定。通过介绍国内天然气管道清管广泛应用的清管器类型,以及其适用范围和优缺点,提出了天然气管道清管器选型应参考的技术依据。结合国内天然气管道运行管理实践经验,分别针对新建管道、在役运行管道以及管道内检测等,提出了清管关键技术要求和指标参数,对于规范天然气管道清管作业规程具有指导意义。     

皮碗式海洋管道内检测器通过性分析

由于海洋管道内检测器发生卡堵时会造成严重的经济损失,甚至可能发生事故,所以在设计时需要考虑内检测器的驱动力及其在管道内运行时的通过性.为此,对内检测器采用皮碗式设计,通过皮碗前后的压差对皮碗产生推动力使检测器运行,并对内检测器在直管段、弯头及障碍物处的运动特性进行分析.为了确定合适的采样频率,计算出内检测器在管道内不同...     

基于磁记忆效应的新型管道机器人

目前国内管道内检测技术水平低,无法满足日益增长的油气管道检测需求,为此,研制了一种基于磁记忆效应的新型管道机器人。该装置由机械行走机构、信号采集与处理系统、姿态控制与定位系统、辅助系统4部分组成。机械部分提供支撑与动力,信号部分采集并处理管道漏磁场信号,姿态部分确定缺陷的位置,辅助系统提供电力,并可进行应急定位。试验情况表明,该装置可有效识别各种管道缺陷,具有检测精度高、定位准确、通过性能好、结构简单和稳定可靠等优点,达到了设计要求,这对于保障我国油气管道安全运行,推进管道完整性管理具有重大意义。     

直轮式管道泄漏检测机器人弯管通过性能研究

针对现有管道检测机器人转弯性能差的问题,研究了直轮式管道泄漏检测机器人.该机器人采用驱动轮直接驱动,结构简单,输出稳定.采用理想规划法对机器人建立过弯方程,计算可知当宽度小于146.29 mm时,机器人满足弯管爬行的弯道几何约束要求.采用Adams软件仿真分析机器人弯管通过性能以及转弯时驱动轮的速度变化情况.分析结果表...     

基于磁记忆方法的油气管道内检测试验研究

管道内检测技术是应用最为广泛的维护管道安全性与完整性的有效方法。鉴于目前管道内检测采用超声波、漏磁检测方法对于管道损伤评价存在的局限性,提出采用金属磁记忆方法进行检测。金属磁记忆方法通过记录地磁场作用下的金属构件表面的漏磁场信息,可对构件微观缺陷和应力与变形集中区进行辨别。应用自主研发的610mm管道磁记忆内检测装置进行了现场牵拉试验研究。结果表明,所设计的内检测装置具有良好的可靠性与管道通过性,并能通过多通道数据分辨出不同类型的缺陷特征,采用磁记忆方法进行管道内检测在技术上是可行的,具有良好的开发应用前景。     

基于信息融合的油气管道内腐蚀评价方法

油气田集输管道的内壁腐蚀严重影响石油生产,腐蚀因素复杂多变,但在现场生产中,防腐蚀工作仅限于单个因素参数,一般采用单一方法对防腐工艺进行评价和控制,尚无有效系统的整合方法对多参数的腐蚀进行评价。鉴于这种状况,提出基于信息融合的油气管道内腐蚀评价方法,即利用信息融合技术,对大量生产工艺参数、腐蚀性物理化学参数进行多级别、多方面、多层次的处理,可以转化为单一腐蚀评价信息,可高效、可靠地对腐蚀安全和防腐蚀效果进行评价,可反馈控制油气田生产和优化防腐工艺,保证安全生产,降低生产成本,提高经济效益。     

基于阵列涡流技术的管道变形检测数值分析

及时发现管道变形缺陷并排除安全隐患,对保证油气资源正常运输有重大意义。鉴于此,针对阵列涡流管道变形检测技术进行了电磁理论分析,从磁畴的微观水平上解释了涡流信号的变化机理,提出管道内检测器上阵列探头的3种布置方案,利用Maxwell有限元分析软件对阵列涡流管道变形缺陷检测的三维模型进行数值模拟,以磁感应强度峰值为特征量对管道变形缺陷进行分析。分析结果表明：基于电涡流传感技术的管道变形缺陷检测中,管道磁畴磁化产生的磁场强度大于感应涡流产生的磁场强度;阵列涡流传感器输出信号变化量随管道变形量呈四次多项式递增的变化规律;对比单独布置的传感器,阵列涡流传感器对管道变形缺陷检测的灵敏度至多下降10%。所得结论可为油气管道涡流变形内检测探头的研制提供技术支撑。     

基于耦合协调模型的油气管道滑坡灾害风险评价研究

对管道沿线的地质灾害进行风险评价是完整性管理的重要组成部分,对于滑坡灾害的风险评价,以往的评价模型未考虑多系统互馈作用影响.以山西煤层气集输管道为例,针对滑坡成因选择评价指标,从灾害易发性和管体易损性考虑,基于耦合协调模型建立环境致灾系统和管体承灾系统,通过偏差最小化原则优化组合权重,对滑坡灾害点进行风险评价.结果表明...     

基于流固耦合的LNG储罐进料管道应力分析

提出基于流固耦合的LNG储罐进料管道应力分析方法,并研究进料过程中管道最大应力的变化规律。根据多相流理论对LNG储罐进料过程及进料稳定后管道中的流场进行CFD模拟,分析流场中LNG体积分数、流速及液体压力等参数的变化情况。基于流固耦合方法计算管道中LNG流动对其产生的应力,并分析管道中应力分布规律与流场参数之间的关系。计算了LNG进料达到稳态前不同时刻点管道的应力,并研究最大应力变化规律,结果表明,LNG进料过程中管道的应力变化较为复杂,最大等效应力出现先升、后降、再升、最后稳定的变化趋势,且最大应力出现的位置随进料时间发生变化。LNG进料过程中可能出现水击现象,水击会导致管道某一位置出现较大应力,设计时应给予考虑。     

基于CEL的船舶抛锚撞击对海底管道影响分析

沿海区域各类船舶抛锚作业对于海底管道的碰撞损伤风险不断提高。采用耦合欧拉-拉格朗日方法 (CEL)模拟了抛锚撞击海底管道过程。采用Mohr-Coulomb模型模拟海床的非线性特征,并利用罚函数法处理锚、海床与管道之间的相互作用。通过对不同土壤特性、落锚速度、锚自身尺寸及重力和管道埋设深度的参数分析研究了其对管道撞击塑性变形的影响,分析结果表明,埋设管道上部土壤特性在吸收落锚撞击能量中起重要作用,而撞击塑性变形与锚的类型和撞击速度密切相关。研究成果对海底管道抗锚害设计具有一定的理论指导意义。     

基于磁记忆技术的油气管道缺陷检测研究

采用金属磁记忆方法对管道缺陷进行精确测定,是当前无损检测领域的研究热点和难点。文章介绍了磁记忆检测的优势和原理,分析了采用磁记忆仪检测油气管道缺陷的结果,并对磁记忆检测的影响因素进行了研究。检测试验结果表明,磁记忆检测仪能比较准确地定位管道缺陷;提离对金属磁记忆检测的影响比较明显,随着提离值的增加,磁场信号越来越弱;扫描速度对检测信号影响较小;不同的检测姿态对磁记忆检测信号特征值的影响效应存在较大差异,这对磁记忆检测信号特征量的提取极为不利,建议开发三维探头进行检测。     

基于腐蚀速率预测的管道安全运行技术研究

腐蚀是造成管道油气泄漏和失效事故的重要因素。腐蚀速率是管道阴极保护效果评价准则,也是制定管道维修计划和内检测周期的依据。我国长输管道已全面、强制实施完整性管理,确定管道腐蚀速率已成为完整性管理的一项重要工作。文中阐述了国内外广泛应用的腐蚀速率计算方法的适用范围和应用条件,包括试验法、NACE经验值、数学分析方法和基于内检测技术的完整性评价法。介绍了应用腐蚀速率在保障管道安全运行和延长管道使用寿命方面的实践案例和应用效果。针对管道管理者选择科学、适用的腐蚀速率计算方法,提出选用原则和使用建议,有助于提升我国管道安全管理水平和腐蚀防护工作规范化。     

油气管道内检测技术的发展

我国的油气管道发展空间极其广阔,研究原油输送腐蚀检测器将对我国打破国外技术封锁,保障国家原油安全输送有重要的战略意义。在介绍了几种管道内检测技术优缺点的基础上,指出了我国管道内检测技术的技术现状。还介绍了国外和国内管道内检测装置的发展状况和水平,最后指出我国应充分发挥油气管网监控与数据采集系统的全局优势,优先发展超声导波检测技术,并指出了我国管道内检测技术的研究方向和发展趋势。