管内智能封堵器端面结构优化

为使管内智能封堵器在管内更加平稳地运行,对原封堵器外形进行了改进,增加了曲形端面结构,并对改进模型进行了数值模拟计算,分析其流场分布规律,结果发现曲形端面结构对流场有一定改善作用。借助正交试验法设计试验方案,模拟结果显示各组试验模型压力梯度分布有明显差异,证明端面参数对流场稳定性影响较大,同时建立端面参数与流场压力梯度绝对平均值之间的数学模型。采用序列二次规划算法对数学模型进行优化,得到最优参数组合并通过模拟验证,优化模型相比初始模型有效降低了响应量数值,其绝对平均值降低约15%。研究结果对封堵器结构外形的设计优化具有指导意义。     

基于管内智能封堵技术的新型管道维修技术

管道维修通用技术主要是不停输开孔封堵技术,该技术虽有一定优势,但其缺点是会在维修管段永久留下焊接三通疤痕,破坏管道完整性,对管道运行造成安全隐患。在此背景下,基于管内智能封堵技术的新型管道维修技术及工艺应运而生,将此项技术与定点投送技术及管内外通信技术相结合,工艺简单、方便,无需停输,极大地缩短了管道维修周期;维修后不残留三通疤痕,极大程度降低管道运行安全隐患。该技术工艺过程安全可靠,不造成资源浪费与环境污染,适用于海上和陆上各种复杂环境。最后指出,基于管内智能封堵技术的新型管道维修技术具有广阔的工程应用前景。     

管内智能封堵器减振结构设计及优化

管内智能封堵器在封堵过程中其周围流场会发生变化,管内流量和压力变化剧烈,使封堵器尾流场出现漩涡,产生涡激振动现象,对封堵器造成冲击,无法保证封堵的稳定性,进而对封堵效果造成影响。鉴于此,对封堵器封堵时振动剧烈的问题进行了研究,在原有封堵器结构上做了一定的改进。考虑到封堵器尾部流场变化较为剧烈,在封堵器尾部加入三块可折叠扰流板,以降低管内涡量和压力,缓解封堵器的振动。采用响应面法设计试验方案,利用Fluent软件计算不同角度和面积下涡量和压力的大小,证明了扰流板的角度和面积对管内流场有较大的影响,从而影响封堵器的减振效果。对得到的试验数据进行分析,建立了扰流板角度和面积与封堵器尾部涡量和压力平均值的关系,得到最优参数进行了数值模拟。优化模型压力与涡量的平均值和最大值都比原始模型小,说明该优化设计方法有利于封堵器的减振。     

用于智能封堵器的水声通信技术

为实现智能封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作,研究中采用了水声通信技术。整个水声通信过程可以归结为首先由PC机发出指令给Modem,经功率放大匹配后送至水声换能器,水下部分按逆方向接收。Modem与串口通信部分利用VB6.0进行编程。分析了Modem输出信号的特性,进行了与水声换能器连接之间的参数匹配,基于Modem的选型编写了相应的通信协议。水声通信技术的研究将会改善海底石油管道水下维修时通信的稳定性和可靠性。     

海底管道干式维修用封堵器的设计

海底管道在使用过程中,会由于各种原因而损坏,严重时需要更换损坏的管段,海底管道干式维修技术就是解决这一问题的方法之一。为了形成干式维修的环境,需要用封堵器将敞开的管口封住。新设计的封堵器是为配合海底管道干式维修工艺而专门研究的,它具有封堵压差大、可自解封等特点,由此可以将送进封堵器的工艺孔去除后,再进行干式维修,改变了以往工艺孔只能保留在修复后的管道上的传统做法,在一定程度上提高了管道修复后的完整性,减小了安全隐患。     

管内智能封堵器气动减振系统主动控制

管内智能封堵器可以在不停输的情况下进行管内高压封堵作业,无需在管道上开孔,工作效率高.为进一步提高封堵器在流场中的稳定性,通过对气动控制系统进行分析,利用Mat-lab/Simulink软件建立了气动系统的数学模型;利用RBF神经网络建立了封堵器尾部压力和涡量与扰流板角度之间的非线性映射关系,并与气动系统和扰流板运动相...     

管内智能封堵器封堵速度神经网络PID控制方法研究

管内智能封堵器作为一种新型的管道维修手段,其封堵速度的控制至关重要。传统的PID控制器在面对管内复杂流畅环境的封堵速度平稳控制问题时,效果并不理想。为了改善传统PID的不足,同时满足控制速度的要求,复杂环境封堵速度控制器的设计尤为重要。提出了一种基于BP神经网络的PID参数控制封堵速度策略,利用神经网络的自学习和训练参数的能力,控制PID的3个参数,并用MATLAB-Simscape模块进行模拟。仿真结果表明,基于BP神经网络的PID参数控制方法,可以使传统PID的3个控制参数随环境、时间的变化而不断更新,由此提高了控制的精度和安全性,从而改善了管内智能封堵器的运行性能。基于BP神经网络PID参数控制,其调整时间相比常规PID控制提前约1 s; 超调量约为10%,明显小于常规PID控制的30%; 误差稳定后维持在10%以下。     

管内高压智能封堵机器人

为满足国内管道快速维修的需要,开展了管道智能封堵技术研究。在介绍管内智能封堵机器人的封堵作业流程后,描述了封堵机器人的结构组成,包括双向清管式封堵单元、远程控制系统和地面控制中心,给出了主要技术参数。随后简要介绍和分析了封堵机器人的性能试验情况,包括通过性能试验、双向通信和压力试验以及解封试验。试验证明封堵机器人可在一段管道内实现多次封堵和解堵作业,大大缩短管道停输时间,且操作简单,封堵性能良好,能够封堵20MPa的高压,无渗漏。该智能封堵机器人的研制成功为国内管道维抢修技术提供了补充。     

管内智能封堵器能量回收模糊PID控制系统研究

智能封堵技术是一种十分重要的管道维修手段,但其工作效率与可靠性一直受到能源问题的制约,在没有新型高效能源的情况下,设计一种可能量回收的管内智能封堵器可以有效地解决这一问题。本文提出在电液系统中加入蓄能器形成双动力源的方法,设计一种管内智能封堵器的电液能量回收控制系统,并针对封堵过程中可能出现的振动问题,提出模糊PID控制方法,并用MATLAB-Simscape软件进行仿真。仿真结果表明,模糊PID控制电液能量回收系统可以使系统在安全工作状态下工作,误差小于3%,当蓄能压力为3.8 MPa时,能量回收效率为24.57%。     

基于蒙特卡罗算法的管内智能封堵器减振结构优化设计

管内智能封堵器在管道维抢修作业中发挥着重要的作用。但在封堵过程中,封堵器周围流场会发生剧烈变化,产生较大的压力脉动,导致封堵器能量损失严重,引起自身的振动,无法保证封堵过程的稳定,甚至造成封堵作业失败。在管内智能封堵器尾部结构设计了三块可折叠扰流板,通过对改进模型的数值模拟,发现扰流板的面积和翻转的角度对管内流场压力脉动存在较大影响。利用CCD中心试验法设计试验方案,并进行模拟分析,以封堵前后的压力差作为衡量管内流场环境的优化指标,根据响应面法得出封堵前后压力差与扰流板角度、面积之间的映射关系。采用强化学习中的蒙特卡罗算法对该映射关系进行优化设计,获得前后压力差最小时的扰流板参数。数值模拟结果表明,通过蒙特卡罗算法优化的模型相比于原始模型管内流场有较大的改善,封堵前后的压力差明显降低,管内流场的最大压力和湍动能也显著下降,有利于减少封堵器的能量损失,缓解封堵过程中的振动,保证封堵作业平稳进行。     

一种新型的管道封堵器

开发的新型管道封堵器由中心管、气囊、活塞、弹簧、夹板、护板、内接头、外接头、连接板和楔键等组成。该封堵器采用专用的送进机构送入管道,适用于管道维修作业中暂时封堵已卸压的管段。与现有用于油气输送管道维修的封堵设备不同的是,该封堵器不仅能实现双向自解封,适用于管道双向封堵,而且可承受0.1MPa的油气封堵压差,在施工期间可有效地防止油气漏失到动火区域,确保施工安全。     

海底管道封堵器封隔圈设计与试验研究

海底管道智能封堵器作为海底高压管道定点封堵工具,能够及时快速地对损伤进行检维修,不仅可以保证正常生产,减少经济损失,还会避免环境污染和生态破坏。为实现Ф304.8 mm(12 in)海管内10 MPa压差安全可靠密封,基于Mooney-Rivlin本构模型进行封隔圈结构参数对密封性能影响的数值模拟研究,确定氢化丁腈材料封隔圈硬度、厚度、高度和倾角对密封性能的影响并获得最优方案,通过试验研究了封堵器密封性能以及内嵌弹簧圈对封隔圈密封能力的影响。研究结果表明：按照数值模拟最优结构参数制造的封隔圈密封性能满足管道10 MPa压差要求,内嵌弹簧圈相比未内嵌弹簧圈的封隔圈在坐封状态下密封性能更好。所得结论可为Ф304.8 mm海管内智能封堵器密封单元制造提供理论和试验依据,增强对封隔圈结构影响密封性能原理的认识。     

管道封堵器直角拐弯推进器的设计

设计的管道封堵器直角拐弯推进器由动力机构(双作用多级液压缸)、直角拐弯送进机构、封堵器联接机构和导向机构4部分组成。这种推进器用于油气管道维修作业时,在管道开孔处将管道封堵器垂直送入管道,并能将管道封堵器沿管道推进1m的距离,对管道实施封堵。该推进器已完成在垂直状态下封堵器直角拐弯送进的实验室试验。     

基于单片机和DDS信号源在智能封堵器中的应用

针对智能封堵器的水声通信子系统中的通讯问题,以及成品Modem与实际的水声换能器频段相差太远而无法直接使用的问题,设计了基于单片机和DDS技术的水声通信系统。介绍了该系统的结构、工作原理及其信号源电路中软、硬件的设计方法。阐明了该系统可通过对单片机AT89C51编程以控制DDS芯片产生频率为33～43kHz的正弦波信号,信号经过滤波及功率放大后输出至水声换能器,从而驱动水声换能器工作,用于完成智能封堵器中水声通信子系统的通信任务。     

海底管道封堵器直线送进机构的设计

在干式舱内进行海底管道维修时,舱内必须充入一定压力的气体以排除舱内海水。为防止气体进入管道内,在干式舱就位前必须对管道进行有效封堵。新设计的海底管道封堵器直线送进机构可将直径大于待封堵管道内直径的封堵器从管道的切口(完全切开)直线送进管道内。该送进机构主要由支撑臂、双作用伸缩式液压缸、筒体和卡瓦组成。卡瓦用于将整个机构卡装在管道上,封堵器装在筒体内,双作用伸缩式液压缸完成将封堵器送进待封堵管道的动作。最后对送进推力等关键参数进行了设计计算。     

智能封堵器管内外双向通信系统设计与实现

智能封堵器管内外双向通信系统是封堵器实现智能化的关键。为了解决封堵器通信系统的通信难题,打破国外技术封锁,以ELF电磁波为通信载体,完成了智能封堵器管内外双向通信系统总体结构设计,并结合自行设计的智能封堵器样机,完成了通信码和整个通信系统管内外通信实现流程的设计。同时模拟智能封堵器真实作业过程搭建了试验平台。试验结果表明:所设计的智能封堵器管内外双向通信系统可以很好地实现对智能封堵器的通信,通信距离沿管线方向达到4.8 m,满足实际作业要求;ELF电磁信号的衰减与接收距离的三次方成反比,20 Hz的ELF电磁信号穿透能力比30 Hz的ELF电磁信号穿透能力强。所得结论可为智能封堵器管内外双向通信系统的设计和优化提供参考。     

高压变频调速技术应用研究

高压变频调速技术是针对大、中容量电动机的一项节能桨技术。论述了它的技术原理、技术关键３、总结了它在实际应用中需注意的问题，对今后的应用具有参考价值。高压变频的调带技术在一克－独原油管道四、六泵站得到成功应用，节电率４８．３５％，取得了良好的经济、社会效益、值得进一步推广     

一种自制简易封堵器在长输管道施工中的应用

在大口径长输管道施工过程中,受管道内穿堂风的影响,焊口常产生气孔、未熔合、根部成型较差等焊接缺陷,从而影响焊接质量。传统的临时管道封堵多是将预制好的盲板通过外力卡在管道外坡口之上,盲板的拆除及安装极不方便,同时也可能导致管道外坡口或防腐层损坏。文章介绍一种简易的管道封堵器,不仅可以在施工中有效降低甚至隔断管道内穿堂风,同时也能对已焊接管道进行辅助清管与测径施工。该简易封堵器在西气东输二线及福建LNG等工程中进行了推广应用,效果良好。