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油气储运
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艾慕阳

月刊

1000-8241

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0316-2312391 2312392

065000

河北省廊坊市金光道51号

油气储运/Journal Oil & Gas Storage and Transportation北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是经国家科委和新闻出版署批准出版，由中国石油天然气股份有限公司管道分公司主办，向国内外公开发行的科技期刊，主要刊载石油、天然气、成品油以及其他介质输送和储存工程等方面的科技文章。面向全国的石油、石化系统，国防、民航、铁路、交通的油气储运部门；市政供排水、煤气、热力管网等单位以及有关设计，科研院所，大专院校。
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    绿氨-成品油综合运输系统适应性分析与规划

    涂仁福梁永图邵奇廖绮...
    361-372页
    查看更多>>摘要：[目的]氨是一种高效的储氢介质,在"无碳未来"愿景下,其有望成为未来化石燃料替代品.鉴于氨相对稳定的液态储运形式,利用在役成品油管道构建绿氨-成品油综合运输系统,对绿氨产业链的发展具有重要意义.[方法]介绍了中国绿氨产能分布情况、各运输方式的优劣性及在役成品油管道增输液氨的潜力;从输送介质特性、长输管道系统结构、管材与设备、管输工艺、水力计算方式、运行压力与流速安全共6个方面进行了成品油管道增输液氨系统适应性分析;考虑了绿氨与成品油运输环节的耦合特征,并就"西氨东送""北氨南运"的供需格局提供了绿氨-成品油综合运输系统规划设想.[结果]随着绿氨产能规模的不断扩大,管道成为首选的长距离运输方式,加之在役成品油管道输送负荷率不足,在经济效益的推动下,成品油管道增输液氨极具潜力;理论层面上,成品油管道与已有液氨长输管道系统相似性高,部分特殊需求可通过工艺或设备改造满足,在制定合理的压力、流速控制策略前提下,在役成品油管道增输液氨的系统适应性整体较强,应进一步采取实验手段验证其可行性.基于此,对绿氨-成品油综合运输系统规划、多种运输方式协同优化、液氨管输运行边界落实及管输批次优化4个方面提出了未来展望.[结论]研究成果可为促进绿氨产业健康发展、提高绿氨-成品油综合运输系统的安全性与经济性提供参考.

    绿氨成品油管道综合运输系统适应性分析规划

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    液氢低温输送管道环空绝热技术研究进展

    牛帅帅赵杰李敬法吴小华...
    373-386页
    查看更多>>摘要：[目的]液氢因其体积密度大、氢纯度高等优势而备受关注,但其极低的沸点导致在输送过程中易蒸发而造成氢损失,低温绝热技术是实现液氢管道输送的关键手段.[方法]从热传递的3种方式(固体导热、气体导热、辐射换热)对管道环空间的漏热进行分析,固体导热主要来源于环空间绝热支撑结构,总结了不同类型支撑结构的导热性能;同时,维持环空间夹层真空度可以有效减少因气体导热引起的漏热.真空多层绝热材料对低温绝热技术的影响是研究热点,在此从真空多层绝热材料预测模型、绝热材料布置方式、定密度多层绝热、变密度多层绝热等方面分别进行了讨论.[结果]在保证应力强度的前提下改善支撑形状,最大限度缩短传热路径、减少支撑与内外管的接触点个数及接触面积能够有效减少支撑的漏热量.同时,加快研制低成本与高效率的吸气剂是维持真空度最直接的有效方法.真空多层绝热技术在低温设备中应用广泛,可有效减少固体导热、气体导热及辐射换热.定密度多层绝热和变密度多层绝热都存在使漏热最低的最佳层密度排布方式,且变密度多层绝热具有更好的绝热性能及重量优势.[结论]合理优化环空间几何结构与热传递方式、研制高效吸氢剂,对优化液氢低温输送管道环空绝热技术、有效降低液氢输送过程中的氢损失具有重要意义.

    液氢低温输送管道低温绝热技术绝热支撑真空多层绝热

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    高压CO2管道放空及安全泄放的数值模拟

    柳歆王海锋杨腾胡其会...
    387-394页
    查看更多>>摘要：[目的]碳捕集、利用与封存是实现碳中和不可缺少的关键技术,CO2管道输送是碳捕集、利用与封存技术的重要一环.超临界CO2管道输送过程中,当管道发生泄漏或进行放空作业时,因CO2强节流效应,主管及放空管内可能出现局部低温,生成干冰堵塞管道,并使钢管变脆.[方法]利用OLGA软件建立高压CO2管道泄放模型,并将模拟结果与国外实验数据进行对比,发现OLGA软件在计算压降方面较准确,在计算温降方面相对保守,可用于CO2管道设计计算.在此基础上,建立了长距离高压CO2管道放空模型,模拟分析了不同的阀门开度、初始温度及初始压力对CO2管道放空过程中管内低温、相态变化及放空时间的影响.[结果]减小放空阀阀门开度可以防止放空过程中管内温度过低,在选定的放空模拟条件下,不生成干冰的阀门开度应在13.5％,管内温度不低于-30 ℃时的阀门开度应在4.5％以下;高压CO2管道放空过程中,距离泄放口较远处,对流换热强度小、温降幅度较大;初始温度对于放空过程管内温度影响较大,初始温度越低,放空过程中管内温度越低,生成干冰的可能性也越大.[结论]在实际工程中应重点关注主管道上距离泄放端较远处管内流体温度,并在放空过程中根据管内温降情况自动控制放空阀阀门开度,减缓放空过程温降速率,对低温密相CO2管道放空需重点关注与防护.

    CO2管道碳捕集、利用与封存放空模拟安全泄放

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    CO2管道裂纹韧性扩展速度数值模拟

    付雅茹张东闫锋王熠凡...
    395-403页
    查看更多>>摘要：[目的]碳捕集、利用与封存技术是减少CO2排放的重要战略储备技术,超临界CO2管道运输是连接碳捕集与碳封存最经济有效的方式.受超临界CO2的减压波特性与CO2的焦耳-汤姆逊效应影响,管道断裂后容易发生长程裂纹扩展,使得管道运行安全受到威胁.[方法]为探究超临界CO2管道的裂纹扩展机理,选取L360M管道的母材横向试样开展了示波冲击试验,建立数值仿真模型并应用内聚力模型描述材料损伤,通过对比试验曲线与模拟曲线,对内聚力模型参数进行标定;建立超临界CO2管道裂纹扩展有限元模型,将校准的内聚力模型参数输入有限元模型中开展管道裂纹扩展模拟,探讨内压、壁厚、管径等因素对管道裂纹扩展速度的影响.[结果]内聚力模型可以较好地模拟裂纹动态扩展过程,所得模拟结果与试验结果总体趋势一致,经过试验校准及验证的内聚力模型参数可用于管道模型裂纹扩展的数值模拟;对于超临界CO2管道而言,增大内压与管径、减小壁厚都会增加管道裂纹扩展速度.[结论]计算得到了超临界CO2管道在不同管径及壁厚下对应的止裂压力与适用于直径323 mm管道的最小壁厚,研究结果可为超临界CO2管道裂纹止裂提供理论基础,具有一定实际工程参考意义.

    超临界CO2管道裂纹扩展内聚力模型止裂压力

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    含腐蚀缺陷输气管道高频声致振动响应规律数值模拟

    陈严飞刘宇胡东尹意...
    404-411页
    查看更多>>摘要：[目的]气体通过减压装置时产生的高频声学能量会激发输气管道管壁的高阶模态,导致管道结构出现声致振动,可能引起焊接支架、三通及管道腐蚀缺陷等不连续点处在短时间内发生疲劳失效.[方法]通过计算噪声谱,将声功率级转换为声压级,量化了声源强度的影响;构建了含腐蚀缺陷的输气管道声致振动有限元模型,并将声压施加于模型管壁,研究了无量纲腐蚀缺陷长度、宽度及深度对输气管道声致振动的影响,并与英国能源研究所(Energy Institute,EI)导则评估结果进行对比.[结果]在不同的无量纲腐蚀缺陷长度下,输气管道的应力响应呈现出驼峰状变化,即应力水平随无量纲缺陷长度的增大先增后减,但应力集中现象随无量纲缺陷长度的增大而减弱;随着无量纲缺陷宽度的增加,输气管道的分布趋于均匀;管道应力随着无量纲缺陷深度增大呈马鞍形变化,即输气管道的应力水平先降后升.[结论]腐蚀缺陷的存在显著影响输气管道的应力响应,尤其是腐蚀缺陷长度对管道应力影响最为显著,但当无量纲腐蚀缺陷深度增至0.6后,其对输气管道应力、振动模态的影响显著增大,今后应重点关注腐蚀缺陷深度对声致振动的影响.通过对含腐蚀缺陷输气管道声致振动响应的定量分析,既为解决管道强烈振动问题提供了理论支撑,也为输气管道设计、建设及运维提供了参考依据.

    输气管道腐蚀缺陷声致振动疲劳失效高频激励能源研究所导则

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    重型车辆碾压下埋地X70管道力学响应

    李玉坤董壮常景龙裴晨亮...
    412-422页
    查看更多>>摘要：[目的]随着中国城镇化建设的不断推进,重型车辆通过埋地管道上方的情况日益增多,探究重型车辆碾压下埋地管道力学响应规律对保障油气管道安全运行具有重要意义.[方法]以埋地X70管道为研究对象,设计并开展车辆碾压管道室外实验,采用应变电测法获取管道响应数据,总结管道土压力和轴向应力的响应规律;使用ABAQUS软件建立土体-管道有限元仿真模型,采用非线性接触模型模拟管土相互作用,将车辆荷载简化为移动面源恒载,编写DLOAD子程序实现加载,按照实验工况进行仿真.[结果]所得管道附加轴向应力的仿真值与实验值偏差小,且土压力、轴向应力分布规律与试验结果相同,验证了管道土压力、轴向应力的响应规律;基于验证后的有限元模型,采用单一变量法,通过仿真探讨了车辆载重、车辆速度、管道直径、管道壁厚、填土高度与管道内压6种参数对管道轴向应力的影响规律.[结论]两侧履带正下方截面处管顶土压力和轴向应力均大于中心截面处,管底轴向应力小于中心截面处.增大管道直径、管道壁厚或填土高度均可减小车辆碾压引起的管道附加轴向应力,但改变车辆速度与管道内压对管道附加轴向应力无显著影响.研究所得埋地管道力学响应规律可为重型车辆碾压下管道的安全裕度评估提供参考.

    埋地管道车辆碾压室外实验有限元仿真力学响应

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    LNG接收站管道弯头穿孔的失效机理及影响规律

    孙博阳小平张云卫李振...
    423-431页
    查看更多>>摘要：[目的]LNG具有易燃、易爆、超低温的显著特点,且LNG接收站通常建在沿海地带,站内管道的弯头因工艺流程特殊性易处于高腐蚀、高压差环境,具有较高的穿孔失效风险.[方法]基于某LNG接收站管道弯头穿孔失效情况,采用无损检测与扫描电镜方法,对弯头、直管段、环焊缝进行宏观形貌与理化性能分析:宏观形貌分析表明,管道直管段与弯头的几何尺寸、壁厚均满足国内外标准要求;上游直管段、法兰连接环焊缝沿LNG流动方向存在明显冲刷磨损缺陷,与弯头缺陷相似.在理化性能分析中,发现环焊缝处缺陷表面、弯头缺陷表面微观形貌均为蜂窝状形貌,表明均存在冲刷磨损.利用ANSYS Fluent软件建立数值模型,模拟弯头处LNG的流动状态,发现在LNG流动情况下,焊缝余高影响管内流动,产生了节流效应及涡旋.[结果]通过宏观形貌、理化性能分析及数值模拟相结合的方法,揭示了 LNG接收站管道弯头失效机理及影响规律:流体在孔板后形成气相夹带液滴的高速射流,对弯头壁面产生冲蚀.弯头内侧形成低压区、外侧为高压区,气泡破裂产生激波与空化溃灭,最终引发了弯头的穿孔失效.[结论]研究成果可为LNG接收站改善流体流动的稳定性、优化孔板设计、制定弯头失效解决方案提供理论参考,能够降低站内管道弯头穿孔失效的风险,提高管道系统运行的安全性与可靠性.

    LNG接收站管道弯头穿孔失效理化性能试验气蚀冲蚀

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    输气管道气电混合动力漏磁检测器研制与应用

    殷存志王佳良刘冬羊张超...
    432-438页
    查看更多>>摘要：[目的]针对传统空压机动力源漏磁检测器在新建及低流量、零输量等长输天然气管道中难以适用的问题,研制一种气电混合动力漏磁检测器,并对其技术优势进行分析与验证.[方法]根据检测器在气体管道中行进的普遍原理,基于传统空压机动力源漏磁检测器实施管道内检测时的运行状态分析,提出气电混合动力内检测器在管道中行进的动力学模型,在漏磁检测器中额外增加电机主动驱动功能,使检测器在鼓风机和自有动力下行进,若遇阻力突变区,电机介入工作,规避了检测器卡堵憋压、发生气爆而高速行进等问题,同时保证其在管道中的通行性.[结果]气电混合动力漏磁检测器在中俄东线天然气管道工程大庆—哈尔滨(大哈)支线实施投产前内检测,在全长52 km的管道中共检测出各类特征6 930处,并对其中1处金属损失进行开挖验证,缺陷里程、类型、地面定位信息、长度、宽度、深度、时钟位置等各项检测数据均符合相关标准要求.[结论]气电混合动力漏磁检测器采用鼓风机和自有动力作为行进动力具有明显优势,在实际工程应用中表现出较好的安全性、动力性及数据稳定性:低压低流鼓风机避免了空压机产生高压气体带来的安全隐患;速度可控使检测器可以匀速前进,保障了采集数据质量和检测精度;气动和电动双重动力作用下,检测器更快速通过穿跨越、弯头等较易卡堵位置,降低了检测器卡堵风险;若能在降低制造成本及系统复杂性、提高电池电量续航能力等方面有所改进,则其应用前景更加广阔.

    长输天然气管道管道漏磁检测气电混合动力驱动

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    变频器低电压穿越引起的压缩机喘振及改进措施

    蒲斌李星星杨福超孙义伟...
    439-448页
    查看更多>>摘要：[目的]变频器低电压穿越功能是供电波动时保持变频器连续运行的一种方式,但电驱离心式压缩机在变频器低电压穿越过程中会造成压缩机喘振.喘振对离心式压缩机的平稳运行有较大危害,需分析低电压穿越引起喘振的原因、制定改进措施,以防止压缩机再次发生喘振.[方法]选取西气东输二线吐鲁番联络压气站电驱离心式压缩机为例,对变频器低电压穿越过程中压缩机转速、压力、流量、防喘振工作裕度等参数的变化情况进行分析.由于变频器低电压穿越过程中压缩机转速快速下降造成防喘振控制响应不及时,从而导致压缩机发生喘振;压缩机喘振后压力、流量剧烈波动使防喘振裕度控制失效,引起压缩机持续喘振.制定防喘振控制改进措施:增加低电压穿越时预防喘振控制措施及低电压穿越的状态判断,根据变频器低电压穿越过程中压缩机工作裕度、出口压力变化情况制定预防性打开防喘阀到指定开度的条件;增加压缩机喘振检测及保护措施,通过压缩机喘振后明显变化的出口压力、振动变化检测压缩机是否发生喘振,喘振后快速打开防喘阀摆脱喘振状态.[结果]通过改进措施的应用,解决了低电压穿越过程中的喘振问题;通过设定工作点裕度、出口压力变化阈值的方式,减少了提前打开防喘阀干预的频次,较短时间内恢复了压缩机正常运行.[结论]研究成果可有效减轻喘振危害,提升电驱离心式压缩机的运行平稳性,为电驱离心式压缩机优化防喘振控制、增加喘振检测提供参考.

    压缩机低电压穿越喘振裕度出口压力

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    焊枪喷嘴结构对保护气体流场的影响

    梁明明刘晓文侯昊陈佳铭...
    449-456页
    查看更多>>摘要：[目的]传统焊枪喷嘴结构设计中存在开发周期长、成本高、保护气体流场保护效果不明确的问题,优化焊枪喷嘴结构、控制保护气体流场等显得尤为必要.[方法]采用计算流体动力学软件Fluent,针对保护气体流量、焊枪喷嘴结构、喷嘴与坡口的间距等关键参数进行数值模拟,并通过气体染色试验与焊接试验,对模拟结果进行验证.[结果]在管道窄间隙坡口熔化极气体保护电弧焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)工艺中,选用20 L/min的保护气体流量可以获得良好的保护效果;锥形与扁锥喷嘴效果较为理想,其中扁锥喷嘴结构使得保护气体的流场呈现较小的圆锥度且流动更为挺直,在相对较低的保护气体流量下即可有效抵抗侧风干扰,保持稳定的焊接环境;当焊枪喷嘴与坡口的间距控制在15mm以内时,保护气体的流场具有良好的保护效果.采用气体染色试验及焊接试验对锥形与扁锥喷嘴的模拟结果进行验证,流场及焊接质量与模拟结果相符,表明采用数值模拟方法对保护气体流场的优化设计是切实可行的.[结论]计算流体动力学模拟技术能有效优化焊枪喷嘴的结构设计、缩短研发周期、增强焊接质量的稳定性,并显著提高窄间隙坡口GMAW工艺中保护气体的利用效率,可为焊枪喷嘴结构设计及保护气体流场的调控提供新的思路与技术参考.

    管道焊接模拟仿真焊枪喷嘴保护气体

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