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。分析结果表明:机器人可以安全通过弯管,满足设计要求;过弯时机器人外轮运动速度v 2增大,内轮运动速度v 1减小,因此机器人可以平稳过弯;v 2与机器人质心位移的变化趋势很接近,当机器人到达弯管极限位置时,v 2达到最大;直轮式管道泄漏检测机器人可以通过直径170 mm、曲率半径450 mm弯度的管道。研究结果可为管道检测机器人的工程应用提供参考。     

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。     

埋地原油管道稳态泄漏数值模拟

埋地管道泄漏常发生在地面以下,因此准确预测管道泄漏的污染范围和泄漏量可以为后期制定应急抢险方案提供理论支撑,也是建立科学高效的应急管理平台的关键。目前针对输送压力对原油泄漏扩散范围的相关研究报道还不多见。鉴于此,以埋地原油管道泄漏事故为研究对象,采用计算流体力学方法,建立了埋地原油管道稳态泄漏三维物理模型和数学模型。利用FLUENT软件模拟了输送压力为4、8和12 MPa下原油在土壤中的泄漏扩散分布范围和速度场。模拟结果表明:三种压力条件下,原油在土壤中的运移趋势相同,泄漏初期为苹果状,逐步发展为灯泡状,最后呈现花瓶状;扩散范围随着输送压力的增大而增大,管道输送压力从4 MPa提升至8 MPa和12 MPa,扩散距离平均提升22%和38%,但泄漏扩散范围的增速逐渐放缓;原油在非饱和区的纵向扩散能力强于横向扩散能力,平均纵向扩散深度是横向扩散宽度的144%。研究结果可为埋地原油管道制定应急抢险方案提供理论支撑。     

新型管道打开封堵装置的设计与应用

随着输气管网运行时间的不断增加,阀门会出现内漏等现象,使管道检修时常常无法彻底隔离管道内可燃气体,导致动火作业存在较大风险。为开发有效的封堵方法,设计了一种新型管道打开封堵装置,其充分结合皮碗清管器和马桶塞的工作原理,由密封结构、引出结构和张紧结构组成,对泄漏气体兼具封堵和疏通双重性能。管道打开封堵装置组装拆卸便捷,降低了封堵成本,适用于不同管径管道的抢修,可应用于作业时阀门内漏等突发状况;有效地避免了作业泄漏气体时微正压影响焊口质量,能够将可燃气体与施工作业区域完全隔离,从根本上保障了施工作业安全。     

基于CFD的城镇天然气管道泄漏扩散研究

针对城镇中埋地天然气管道的泄漏情况,研究了土壤、建筑物和风速对天然气管道泄漏和扩散的影响。利用CFD模拟计算软件对城镇中埋地天然气管道泄漏进行三维数值模拟,并得到了泄漏后三维空间不同截面位置处CH4的体积分数分布和爆炸范围及天然气泄漏时的人员疏散安全距离。研究结果为天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。     

管道渗漏,试试这个装置

管道渗漏部位焊接封堵装置,是一种针对国内输送成品油、化工产品、天然气等易燃介质的地埋钢质管道渗漏部位或地上钢质管道渗漏部位,进行焊接的封堵装置.其不需要对钢质管道进行冲洗、吹空、注氮等,可在管道内填入封堵物直接进行法兰焊接.     

地铁杂散电流对管道牺牲阳极的影响及防护

直流牵引的城市地铁系统随着铁轨绝缘性能下降会泄漏杂散电流,对附近埋地管道及其牺牲阳极阴极保护系统造成干扰,威胁管道及其阴极保护系统的安全运行。利用数值模拟技术实现该类干扰问题的计算求解,通过已有文献数据进行验证,同时根据实际案例计算分析了地铁杂散电流对埋地管道阴极保护水平及牺牲阳极输出的影响规律,针对获得的影响规律提出了相应的防护方法,并分析了其有效性,研究结果可为埋地管道地铁杂散电流干扰的防护设计提供参考。     

海底埋地原油管道泄漏扩散数值模拟

现有文献对原油在海水中的泄漏扩散规律研究相对较少。为此,采用计算流体力学方法,建立VOF模型和多孔介质模型,研究了海水流速和油品泄漏速度对海底埋地原油管道泄漏扩散的影响。计算结果表明:随着海水流速增加,原油扩散至海面的横向扩散距离增加,扩散时间延长,海水流速大于1. 5 m/s时对原油在海水中的扩散影响显著,海水流速为0. 35 m/s时原油到达海面的横向扩散距离为12. 688 m;随泄漏速度增大,原油扩散至海面的时间缩短,与泄漏速度为2 m/s时相比,泄漏速度为8 m/s所用时间缩短约;原油在海泥中的扩散范围随着泄漏速度增加而增大,同一泄漏速度下随着泄漏时间延长,原油在海泥横向和纵向的扩散距离在增长到最大值后趋于稳定,原油在海泥中所受的横向阻力小于纵向阻力。研究结果可为准确预测海底埋地原油管道泄漏范围及制定应急抢险方案提供理论支撑。     

天然气管道泄漏声场特性研究

根据莱特希尔理论可确定天然气管道泄漏处声源为四极子声源,用声强方程和莱特希尔气动力声方程,推导出天然气管道泄漏喷流噪声强度与喷流速度间的关系式。用Matlab软件对天然气管道泄漏声场进行数值模拟,分析了天然气管道泄漏时的声场分布及声压级。结果表明,管道内声波形成驻波且整体声压都很大,管道外为四极子声源所产生的声场,声波的辐射和衰减较快;随着泄漏孔直径D和管内运行压力p0的增大,声场声压p和声压级SPL也增大。该项研究为天然气管道泄漏的进一步研究提供了理论基础。     

高压天然气管道泄漏瞬态数值模拟研究

为建立更接近实际情况的天然气管道泄漏模型,提出将泄漏口看作管道元件进行处理,并利用节点平衡方程对泄漏口速度做瞬态求解,建立了基于高压天然气管道泄漏瞬态计算的等效模型。针对关闭ESD阀(紧急切断阀)后的管道放空阶段,将所建立的非稳态泄漏模型计算结果与TGNET软件计算结果进行对比,气体泄漏率计算误差为4.13%,管道放空时间计算误差为0.4%,满足实际工程的精度要求,验证了本文建立模型的可行性,计算结果可为制定应急预案、事故处理提供理论指导作用。     

长距离高压输油管道新型堵漏装置研制与应用

介绍了长距离高压输油管道泄漏抢险的程序,说明长距离高压输油管道抢险成功与否的关键在于堵漏方法和工具的选择.针对现有堵漏装置存在堵漏速度慢、经济性差、工人劳动强度大等缺陷和不足,研制了一种新型堵漏夹具,现场应用效果良好.     

双驱动轮式管道检测驱动机构设计

针对电驱动爬行定位检测存在的问题,研究设计了双驱动轮式管道检测驱动机构及其检测舱体,形成了一套较为实用的电动爬行器设计技术。重点介绍了双驱动轮式管道检测驱动机构的总体设计,分析了其弯道通过性能和行走姿态特性。该机构两驱动轮由同一电动机驱动,既保证了管内驱动的可靠性,又节省了有限的空间。采用驱动轮和支撑轮不在同一平面的设计方案,更有利于越过障碍。整个机构具有结构紧凑、安装方便、工作可靠、成本较低的特点,行走姿态稳定,易于实现工程化。     

车辆载荷作用下大口径埋地钢管力学性状分析

为了研究大口径埋地钢管在车辆载荷作用下的力学特性,利用ANSYS有限元软件建立车辆-道路-管道耦合系统的三维有限元模型,模拟车辆在行驶过程中埋地管道位移和应力随时间变化的规律,定性分析车速、车辆轮压和车辆载荷作用位置等因素对管道力学性状的影响,并对比讨论了车辆载以静载荷和动载荷两种不同方式加载时对管道产生的不同影响。研究表明,管道位移和应力随着车速增加而减小,随着轮压增大而增大,因此应避免车辆低速超载的情况。该研究可为车辆载荷作用下埋地管道的设计与防护提供理论参考。     

管道封堵器单向直角拐弯送进关键技术研究

根据海底管道封堵器直角拐弯推进器的设计要求,对管道封堵器单向直角拐弯送进的方法、送进接头的通过性和居中性问题进行了深入研究。通过结构设计实现了管道封堵器的单向直角拐弯送进,采用特殊设计的导向座和对送进接头进行约束分析,确保封堵器和送进接头在封堵器送进过程中能够满足通过性要求;并因采用特殊设计的支撑导轮实现了接头在封堵器送进过程中的居中性要求。     

不同土壤对输气管道泄漏扩散影响模拟分析

针对埋地输气管道泄漏气体在土壤中的迁移过程,以FLUENT软件为平台,研究了泄漏气体在土壤中的对流扩散规律,得到泄漏后的气体会在管道泄漏口形成椭球形的高浓度区,以浓度差为主要推动力的横向扩散小于以压力差为主要推动力的纵向对流,该结论与全尺度试验结论吻合。以甲烷爆炸下限扩散半径与地面甲烷质量分数的变化为尺度,研究了土壤性质包括土壤孔隙率、土壤含水率、土壤密度对气体对流扩散行为的影响,得出土壤孔隙率才是影响气体对流扩散行为的重要因素。模拟所得结论为埋地管道泄漏风险评估、事故应急疏散、管道设计与施工等提供了参考。     

页岩气井旋转式井壁取心器爬行机构设计与优化

为了解决页岩气井旋转式井壁取心器不能靠自重下至取心位置的问题,分析了取心器的工作要求,确定了取心器在水平井中所受阻力,设计了一种由行星齿轮、锥齿轮组合传动的旋转式井壁取心器爬行机构。建立了爬行轮正压力与各参数的函数关系、支撑臂伸出速度与各参数的函数关系;以支撑臂伸出速度和支撑臂推靠力为多目标优化函数,利用正交试验分析方法,确定了爬行臂长度、支撑臂长度、爬行臂转角和偏心距等因素的影响程度,并优化了爬行臂和支撑臂的结构尺寸。分析得到:爬行臂转角对支撑臂伸出速度和推靠力的影响最大;当爬行臂转角、爬行臂长度、偏心距和支撑臂长度分别为45°、150 mm、8 mm和140 mm时,爬行臂伸出速度和推靠力最优;爬行臂和支撑臂长度优化后,可以降低支撑臂所需推靠力,提高支撑臂伸出速度。研究认为,设计的页岩气井旋转式井壁取心器爬行机构,为井壁取心器提供了一种新的驱动方式。      

爬壁机器人磁轮特性研究及其运动仿真

为降低石油储罐检测的人力成本并提高石油储罐检测的自动化程度,设计了永磁吸附轮式爬壁机器人,并使用Maxwell软件对普通径向充磁磁轮(磁轮1)和两种基于Halbach阵列的磁轮(磁轮2和磁轮3)在不同转角下吸附力的变化情况进行仿真计算。计算结果表明:磁轮3吸附力随转角变化最为稳定;磁轮3的吸附力在磁隙0.2 mm时达到最大,随后吸附力随磁隙的增加而下降,但下降速度逐渐减小,当磁隙为1.0 mm时,磁轮吸附力为171 N。由Adams仿真结果可知:增加万向磁轮前机器人在爬越半径为4 mm的焊缝时机身发生微小偏移,在爬越8 mm焊缝时发生明显偏移;在1.5 s的仿真时间内,增加万向磁轮前机器人质心沿X轴方向最大偏移量为8.13 mm,增加万向磁轮后降为0.07 mm。研究结果为后续物理样机的研制奠定了理论基础。     

油田输送管道堵漏装置的研制与应用

针对现有堵漏机构存在的堵漏速度慢、经济性差、工人劳动强度大等缺陷和不足,研制了一种新型顶压式快速夹紧堵漏装置。这种堵漏装置主要由本体机构、顶压机构和锁紧机构3部分组成,其特点是整个装置安装和拆卸快捷,顶压操作方便,堵漏效率高,作业时间短,工人劳动强度小,堵漏作业的自动化水平高,适用于长输管道的不停产带压堵漏。现场试验表明,该装置设计合理、结构简单、性能可靠、操作简便、堵漏效果好、经济效益可观,具有广阔的推广应用前景。     

深水多功能管道维修机具夹紧装置的研制

为了解决深水海域多功能管道维修机具作业时稳定夹紧管道以及刀盘与管道保持同心的技术难题,提出了"双臂"抱紧式自定心管道夹紧装置的设计方案。该方案由两组对称的平行四边形双摇杆机构和摇块机构组成;以运动和传动为约束条件,对夹紧装置几何参数的求解进行了研究,建立了夹持点摩擦力矩与驱动力关联力学模型;以管径介于304.8~457.2 mm的管道为实例,设计制造了夹紧装置及机具,并进行了水下作业ADMAS仿真及陆上切割与坡口试验。结果表明:①油气管道管径越小,夹紧装置摇块机构的传动角越小,液压缸行程和双摇杆机构的传动角越大;②夹紧装置驱动力随油气管道管径的增加而增加,当管径达到457.2 mm时,夹紧装置液压缸驱动力应大于10 219 N;③初始切割管道时,机具将产生微小晃动,使刀具进给量突然增大,此时应采用小进给方式;④陆上试验结果与理论设计和仿真结果的吻合度较高,验证了该方案的合理性。该项成果为相关工程样机的研制奠定了技术基础。