超临界二氧化碳管道杂质对节流温降的影响

超临界二氧化碳管道输送安全是碳捕集与封存技术(Carbon Capture and Storage,即CCS)的一个重要环节。当超临界管道压力过高时,一般采用节流方式泄放管内高压,节流过程产生的温降可以根据绝热假设进行预测。根据绝热假设及能量守恒关系,通过求解临界节流过程中出口速度与音速的关系式,建立临界节流比与绝热指数关系;烟气二氧化碳中含有杂质,会影响节流过程中产生的温降,根据伯努利方程及等温焓差迭代方法计算节流温降,并依据二元交互作用系数混合规则分析超临界二氧化碳管道中杂质对节流温降的影响。研究结果表明:当二氧化碳中含有的杂质为二氧化硫时,有助于提高节流后的温度,并降低发生干冰堵塞的可能,然而当杂质为氮气时则会进一步降低节流后的温度。通过实例分析给出烟气二氧化碳节流具体操作建议:当采用多级节流时,较高的初始温度可以防止放空管出口处形成干冰。     

对Beggs＆Brill相关式的改进

Ｂｅｇｇｓ＆Ｂｒｉｌｌ相关式只能预测水平管线的流型;Ｍｕｋｅｒｊｅｅ＆Ｂｒｉｌｌ经验相关式,可进行倾斜上管路的流型判别。Ｂｅｇｇｓ＆Ｂｒｉｌｌ相关 计算下坡流动时,持液率偏大,压力回收过大,导致计算的压降值过小。在下坡管路可采用三种改进方法;（１）在下坡管路中略压力回收;（２）只考虑气体的压力回收;（３）由于在下坡管段内的 型常为分层流,可采用１９９０年Ｘｉａｏ等人的分层流醛为计算分层流的持液率和     

槽式孔板的低含液率气液两相流测量特性

槽式孔板是一种新型气液两相流量传感器,目前尚未发现能够应用于槽式孔板的两相流压降相关式,结合空气/水两相流实验数据,比较了五类典型的标准节流元件两相流压降相关式对槽式孔板测量数据的计算结果,分析了这些相关式的适用范围和误差原因。基于不同的建模思想,综合考虑洛—马参数、介质压力、气相流量等参数的作用,建立了三种相对准确的槽式孔板两相流压降相关式,并将其应用于低含液率的凝析天然气计量技术研究,计算结果表明三种相关式均能达到工业计量的精度要求。     

双混合制冷剂天然气液化过程实验分析

浮式天然气液化装置（LNG-FPSO）具有便于迁移、设备可靠、安全性高等特点,适应于海上油气田的开发。而混合制冷剂流程效率高、处理量大,在海况较平稳、气田产量大的条件下具有明显优势。利用与中海石油气电集团技术研发中心合作研制的浮式双混合制冷剂液化实验装置来验证双混合制冷剂流程的准确性,并对目标气田的原料气产量、原料气入口温度及压缩机频率等进行敏感性分析,以及海上适应性进行研究评价。通过实验发现双混合冷剂液化工艺可满足平稳海况下大规模天然气液化处理,原料气温度、压力在一定范围内变化对流程影响较小,采用变频式压缩机可有效降低低负荷下系统能耗。     

FLNG绕管式换热器晃动实验分析

浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG,又称LNG-FPSO）是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置。由于FLNG装置海上作业的特殊环境,FLNG液化工艺不仅要实现最基本的天然气液化功能,还需考虑海上恶劣的环境条件对FLNG液化工艺的影响。海洋中海浪的波动对液化系统中的关键设备--换热器影响较大。为了研究绕管式换热器在海上晃荡条件下的性能,通过建立双混合制冷剂液化工艺小试实验装置,进行绕管式换热器实验装置的晃动实验。结果表明实验装置晃动时,节流阀节流前压力降低,节流后压力升高,节流阀的节流效果变差,绕管式换热器换热效果变差。换热器的换热效果受到晃动的方向和FLNG中设备安装方向的耦合影响,倾斜工况下换热器换热效果受影响最大,受横摇影响较纵摇影响大。     

掺氢天然气管道输送工艺特性

将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法,但是氢气的掺入会对天然气管道水力特性和安全等方面造成较大影响。为此,采用SPS软件对不同混氢比（均为摩尔分数）的天然气管道输送工况和泄漏工况进行仿真计算,探究掺氢对天然气管道水力特性、离心压缩机运行特性、泄漏后截断阀压降速率及泄漏量的影响。结果表明,掺入氢气会降低天然气管网的输气效率和压缩机性能,可通过增大压降的方式确保管道输气效率不变;在相同天然气需求下,随混氢比的增大,管道动态压力波动减小;掺氢天然气管道泄漏后,随着混氢比的增加,压降速率和泄漏量均增大,管线截断阀压降速率阈值设定值也要相应增大。该研究成果为确定天然气管道最大混氢比的研究奠定了一定基础,为天然气管道掺氢输送工艺的确定提供了有效借鉴。     

输气管道泄漏音波与干扰信号特征提取

在总结分析音波泄漏检测特征量提取方法的基础上,利用高压泄漏检测实验装置,分别采集泄漏及各种干扰音波信号,对其进行时域、频域及时频域结合的综合分析,并提取时域、频域及时频域结合的特征量。时域特征量主要有均值、均方根值、峰度、偏度、相关函数及协方差函数,频域特征量主要信号的频谱分析和功率谱密度估计分析,时频联合分析采用短时傅里叶变换来实现。分析结果显示,整体峰度可以用来区分泄漏及干扰信号,信号均值和相关函数、协方差函数可以作为敲击信号的特征,信号波形和均方根值可将压缩机信号区分出来,信号偏度、相关函数及协方差函数可以作为阀门动作的特征量,并且结合频域及时频域特征,可以排除各种外界干扰影响,从而降低音波泄漏检测的误报率。     

基础变量选取对输气管道快瞬变流数值模拟的影响

依据输气管道快瞬变流数学模型中基础变量（压强p,焓H,密度ρ,熵s和流速u）组合形式的不同,将传统守恒型输气管流模型划分为传统的ppu模型、pHu模型和psu模型,并采用特征线法分别对三种模型进行等价转化及迭代求解。分别采用三种模型对输气管道阀门瞬时开关的室内试验进行模拟分析与结果对比,结果发现计算机运行情况对模拟方程中非独立变量的选择相对不敏感,三种模型比较而言,pHu模型精度较高,并且运行速度较快。     

基于蒙特卡罗的压缩机组备用方案研究

针对天然气长输管道压缩机组备用方案的设计,提出了一种基于蒙特卡罗法计算设计方法,并给出了详细的设计流程。首先使用蒙特卡罗法对全线机组的失效概率进行计算,得到了同时失效机组数量;其次通过单机故障分析确定失效机组的位置;然后对多种故障工况进行模拟,分析故障工况下的运行参数,最终确定备用方案。并以某管道为例对该方法进行了工程应用。结果表明,一条设有20座压气站的管道仅需设置11台备用机组,即可保证管道在多种故障工况下均能正常运行。研究结果表明,基于蒙特卡罗法的压缩机组备用方法减少了备用压缩机组数量,降低了工程投资和管理成本,具有很好的理论和工程应用价值。     

四氢呋喃和一氟二氯乙烷水合物颗粒聚结特性

实验研究了四氢呋喃（THF）水合物和一氟二氯乙烷（HCFC-141b）水合物颗粒聚结特性,将实验得到的水合物颗粒聚结粒度分布（PSD）与正态分布、对数正态分布、伽马分布、威布尔分布拟合曲线对比,探讨了初始四氢呋喃溶液和一氟二氯乙烷溶液浓度以及搅拌速度对水合物颗粒聚结的影响,并对四氢呋喃水合物和一氟二氯乙烷水合物颗粒特性进行了对比。结果表明,四氢呋喃水合物和一氟二氯乙烷水合物颗粒聚结粒径符合对数正态分布;初始溶液浓度越低、搅拌速度越大,水合物颗粒聚结粒径越小,可以起到防治水合物颗粒聚结的作用;四氢呋喃水合物颗粒粒径是一氟二氯乙烷水合物颗粒粒径的1.3倍左右,从成浆输送的角度来说,一氟二氯乙烷水合物颗粒更易于在管道中输送。