GI S管道精密对接设备机械系统的设计与研究

油气管道在地下土壤环境中会受到腐蚀，影响油气管道的使用寿命。现基于GIS技术研究了油气管道精密对接设备机械系统，通过移动终端对油气管道的检测，将数据传输到GIS服务器和系统服务器中。数据服务器根据油气管道数据的类型进行储存和计算，分析缺陷区域管道的内压、缺陷对管道剩余强度的影响，完成对油气管道的完整性评价和管间精密对接性分析。实验中使用该系统与油气管道缺陷无损检测、基于有限元的油气管道漏磁检测对油气管道进行完整性和精密对接性检测，检查管段中存在的缺陷个数和管道内压，实验数据表明，该系统对油气管道的检测精度最高，检测出存在的腐蚀性缺陷个数最多，管间对接精密度最高。     

油气管道柔性测径传感器设计及其结构优化

油气管道测径技术是检测管内通径变化、保障管道安全的重要手段。 针对传统薄铝盘测径板无法检测多处缺陷且不可 重复使用等问题,本文设计了一种柔性测径传感器,其通过置于聚氨酯柔性测径盘中的电阻应变片测量遇阻时的应变变化,实 现管内缺陷量化检测。 结合 ABAQUS 软件建立应变片和聚氨酯密封盘的耦合模型,分析产生拉压变形时的应变输出特性,并 基于敏感栅应变趋势,寻找应变片最优放置位置。 通过柔性测径传感器性能检测实验台,对柔性测径传感器的功能进行测试。 最后结合 BP 神经网络与遗传算法得出使传感器检测性能最佳的结构参数。 研究结果表明,对于 DN200 的管道,当测径盘外径 为 97. 5% 的管道内径,测径盘厚度 19 mm,测径盘瓣间距 8 mm 时,柔性测径传感器能较好表征凹陷的几何尺寸,对于油气管道 变形检测作业具有一定的工程应用价值。     

新建油气管道变形内检测器机械系统的研制

论文分析了新建油气管道的缺陷成因、缺陷特征及缺陷潜在危害性,提出了预投产管道智能验收检测的必要性及装备实施的可行性.依据新建管道环境特点及工业现场实验条件,建立了管道验收检测器结构模型,提出了验收检测器机械结构设计的新思想,采用三维实体设计及整机牵拉测试,完成了验收检测器的研制,首次应用于中缅管道验收检测取得了成功并完成了中缅管道全线验收检测.     

长输油气管道弱磁应力内检测技术

应力集中是导致油气管道发生破坏的重要原因,它的存在给管道的安全运行带来风险。针对油气管道的应力在线检测及风险评价,提出弱磁应力内检测技术。对弱磁信号产生的原因进行分析,利用基于第一性原理的材料仿真软件对铁磁材料在受力过程中的弱磁效应进行计算。提出管道差异运行压力下二次弱磁内检测法,给出油气管道应力集中程度的评价方法。自主研发高精度弱磁应力内检测装置并在实际管道中进行应用,实现长输管道应力集中的在线内检测及风险评价。利用各种检测手段对检测结果进行现场验证。结果表明:弱磁信号的产生与应力及其损伤状态直接相关。应力作用根本上导致原子磁矩变化,宏观表现为弱磁信号随应力的变化而变化。管道差异运行压力二次弱磁内检测可以准确评价管道应力集中风险程度。工程实际应用及开挖验证表明了管道弱磁应力内检测技术的可行性及有效性。     

磁电复合多功能传感器的设计

传感器是管道内检测器的重要组成部分,文中设计一种新型适用于油气管道无损检测的磁电复合多功能传感器。介绍了该复合传感器的工作原理、结构及特点,结合漏磁传感器对管壁体积型缺陷敏感和高频涡流传感器对管壁近表面缺陷敏感的优势,可以实现对管道的内外壁缺陷进行辨别和评估。实验结果表明该新型复合传感器在管道缺陷检测过程中既能检测缺陷又能辨别内外壁缺陷,特别是对近表面裂纹缺陷有潜在检出可能。     

结构工艺样机全流程贯通关键技术研究与应用

实现基于统一三维模型的设计、工艺及制造的全流程贯通,是复杂电子装备结构工艺样机研发模式发展的重要方向。它对于提高研制质量、缩短研发周期、减少设计差错等具有重要的意义。文中分析了复杂电子装备结构工艺研发过程中存在的问题,结合复杂电子装备的研制特点,提出了基于统一模型的复杂电子装备结构工艺数字样机全流程贯通研发新模式,对面向复杂电子装备的一体化平台构建、模型定义、模型传递、协同仿真、三维工艺向生产现场发布使用等关键技术进行了深入研究,实现了电子装备三维结构设计、工艺及制造的全流程贯通及工程应用,对推进复杂电子装备研发模式的创新具有重要的参考价值。     

基于结构可靠性的腐蚀管道检测与维修优化

为确保油气管道的安全运行，有必要对新建管道和在役老龄管道系统进行长期检测和维修优化，使得在检测及维修费用与可靠性之间达到最佳。该方法以贝叶斯决策理论为框架体系，以结构可靠性分析方法的应用为基础，对初始设计阶段和在役阶段的设计、检测与维修更换规划的结果，提供了一个统一的评价标准，并以检测结果对检测与维修更换规划进行一致性修正。以腐蚀损伤管道为例，进行了分析计算，结果表明，在满足结构可靠性和工作寿命内总期望费用的前提下，确定最优的检测及维修策略是有效的。     

管道内环缝自动焊机的设计

管道内环缝自动焊机是长输大口径油气管道焊接的主要设备,使用该设备后焊接质量和焊接效率得到了大幅的提高。文章介绍了管道内焊机的设计原理、结构特点、主要设计参数。     

基于超声波测距的管道螺旋测量系统

油气管道内检测(NDE)对管道安全可靠运行意义重大。提出了一种基于超声波的全新螺旋测量方法,设计制作了基于单片机的螺旋测量系统,整合超声波距离传感器和数字电位式角度传感器,连接螺旋管道机器人进行实测实验研究;管道内壁模型采用MATLAB编程进行实验数据反演,并与数学模型对比分析。结果表明:实验结果模型与数学模型结果吻合,同时该方法使用传感器少,测量覆盖面大,可无接触对管道内壁进行测量,精确描述管道内壁的三维模型,为管道的维护与保养提供可靠数据。特别对于微小管径管道、无压油气输送管道以及油气钻井中的随钻测量领域有一定的应用前景。     

基于企业资源的设计重用研究

在中国国家“十五”科技攻关重大项目《沈阳市用高新技术改造传统装备制造业示范工程》支持下，研发大型成套装备产品设计开发支持系统技术，解决产品设计开发方法问题，报告基于企业资源的设计重用研究成果。 通过对当前中国大陆机械制造企业产品开发设计现状的分析，基于产品并行和协同设计理论，提出设计关系模型，以体现产品设计的并行、协同、面向全生命周期等属性；突出设计师对设计过程的触发和参与——在从概念设计到详细设计的过程中，设计师应能简捷有效地在一定层位对设计进行修改。 借助产品创新设计原理、方法及合理化工程等理论，分析产品开发与建模过程。以最大限度实现并行工程与协同工作环境的设计重用，提出基于并行工程的机械产品创新设计平台PDM概念。平台PDM由基础环境层、应用支持层、应用工具层及应用界面层组成。提出产品设计过程及产品结构物理模型，基于实例与特征技术、产品结构与PDM映射，建立数学模型、映射模型及实例模型，明确设计过程关系，使PDM系统成为实现概念设计重用的系统。     

高清晰度漏磁检测器的研制及应用

石油天然气管道输送在国民经济中占有极为重要的战略地位,为确保输油气管道的安全运行,国内外正在积极推行管道完整性管理的理念。管道检测是完整性管理的重要组成部分,工业发达的国家均高度重视油气管道检测技术的研究和应用。本文简要介绍了漏磁检测技术的原理,以及高清晰度漏磁检测器的系统结构。     

燃气管道泄漏巡检系统研究

燃气管道安全性检测是保障燃气管道安全运营的重要环节.基于超声波检测、嗅觉传感器多源数据融合,以及信号预处理技术,设计并开发了一种适用于城市地下综合管网的燃气管道无损伤、无干扰的巡线检测和泄漏定位系统.该系统具有运行稳定、检测可靠性强和定位精度高的优点,具有较高的应用推广价值.     

ARMA模型在输油泵振动特征值趋势预测中的研究

输油泵机组作为管道输油系统的主要设备,其运行状态影响着油田正常的生产。传统的针对泵机组的“预防为主,计划检修”检修模式由于缺乏实时性、灵活性,已无法满足设备安全稳定运行的要求。基于这种缺陷,通过“预测性维修”的方式实时掌握输油泵组运行状态趋势能够及时察觉设备故障,为企业计划性备品备件、提高生产效率、确保生产安全提供有力保障。因此,本文提出了一种基于ARMA模型的输油泵振动特征值趋势预测方案。通过对某输油站车间输油泵进行在线监测,得到测点振动信号特征值的历史数据。使用历史时间数据进行建模,进行当前时间数据预测。通过实际数据与预测数据对比,发现ARMA模型可以较好地拟合输油泵振动信号特征值,满足当下预测趋势的需求。该方案较于其他传统趋势预测方法准确率高、计算迅速、易于理解,填补了输油泵振动信号趋势预测方面的空白。     

新型无缆管道机器人关键技术的研究

油气管道健康监测中管道机器人的研发是特种机器人领域中的热点,提出了管道机器人工程实用化中几个关键技术壁垒及这几个关键问题的解决措施。机器人移动牵引机构采用电机驱动丝杠旋转,丝杠上滑架(丝杠螺母)前移,两组支撑腿臂蠕动前行方式;整个机器人系统能量供给方面采用流体推动桨叶发电,对承载的锂电池组充电以实现机器人自推进;机器人通信方面采用管道内光纤传输视频图像和数据,管道外以无线方式与上位机监控设备双向无缆通信;整个机器人系统方案的可行性在模拟环境中得到了验证。     

在役海洋石油平台风险分析与安全运行关键技术探讨

在对某作业区4个在役海洋平台进行充分调研的基础上,归纳总结了我国海洋平台急需解决的5大类问题,即海上在役石油天然气设备定期检验无统一的法规可循、石油天然气设备腐蚀检测及防护手段欠缺、联锁装置功能安全完整性评估技术缺失、平台结构疲劳损伤分析方法有待进一步研究、平台撞击载荷模拟力学模型仍需完善,同时指出了目前的研究及工程实际中所存在的不足。针对海洋平台现状及存在的问题,围绕海洋平台安全这一核心主题,对在役海洋石油平台风险分析与安全运行关键技术进行了探讨,并指出了需进一步研究的方向。     

考虑流固耦合的管道机器人冲击环焊缝过程动力学建模与分析

以管道机器人（Pipeline inspection gauge，PIG）为载体的内检测技术是保障油气管道安全运输的重要手段。针对管内高压流体作用下，管道机器人在冲击管内环焊缝过程中产生的动力学行为突变问题。建立了管道周向受限空间中基于Kelvin弹簧阻尼的管道机器人密封盘等效动力学模型，结合管道机器人本体建立了多体系管道机器人动力学模型；详细推导了管道机器人轴向振动微分方程，以及管内流体的流动方程；并使用Matlab/Simulink与Adams进行流固耦合仿真，作为重要的工艺参数之一，研究了管道机器人速度改变时，其在冲击环焊缝过程中的动力学响应情况。结果表明：所建立的密封盘及管道机器人动力学模型能够很好地表征密封盘在管道轴向、径向以及周向的力学特性；运行速度越快，管道机器人通过环焊缝引起的轴向振动越剧烈，冲击振动越明显；而垂向和俯仰振动现象随运动速度增大而显著减弱。     

燃气管道风险评价与全面检验实践

在用城市燃气管道的安全状况关系到广大人民群众的生命财产安全和社会稳定,对城市燃气管道开展风险评价和定期检验,是及时发现并消除管道运行安全隐患的重要手段。通过风险评价,分析制定了检验重点和检验策略,结合在用燃气管道全面检验的工程实践,提出了在用城市燃气管道全面检验的重点和注意事项。     

空间Z形管路液-固两相流冲蚀特性分析

空间Z形管路是油气开采过程典型的结构形式,在工程作业中受到高压高速液-固两相流的作用,容易导致管路系统产生冲蚀磨损失效。基于液-固两相流冲蚀磨损理论,选取合适的冲蚀磨损理论模型,讨论了流速、颗粒直径、质量流量、黏度以及重力等不同流体参数对管路系统弯头处的冲蚀磨损情况。结果表明:管路弯头处的冲蚀区域受内流场的影响存在明显差异,出口端弯头处的最大冲蚀率大于进口端弯管端。流速、颗粒直径、质量流量与整体管路最大冲蚀率呈正相关关系,黏度与整体管路最大冲蚀率呈负相关关系。分析了不同工况下空间Z形管路的冲蚀特性,获得了流体参数对管路冲蚀的影响规律,为工程实际复杂管路系统冲蚀磨损寿命预测提供技术参考。