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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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    工程哲学视角下的油气管道工程发展与展望

    陈朋超关中原
    961-972页
    查看更多>>摘要：[目的]科学-技术-工程三元论的提出使工程哲学作为哲学的一个学科分支而兴起,油气管道工程作为人类社会重要的工程系统,其规划建设与运行管理需要遵循工程哲学的普遍规律,同时工程实践经验又可以丰富工程哲学的理论体系.[方法]从油气管道承运介质、油气管道本体、介质与管道相互作用、管道与环境相互作用、介质-管道-环境相互作用角度对油气管道工程的研究对象进行了系统梳理;从油气管道工程的起源、现代油气管道工程的开端、中国油气管道工程的发展等方面对油气管道工程的演进历程进行简要阐述;从新型能源体系、交通运输体系、第四次工业革命等视角对油气管道工程的发展趋势进行了初步分析.[结果]油气管道工程是对相关科学、技术进行选择、整合、协同而集成的管道科学技术群,是通过与相关经济要素优化配置构建而成的有结构、有功能、有效率的工程系统,体现着"能源调运载体"的价值取向.油气管道工程的发展历程,验证了如下工程哲学观点:工程先于科学出现,工程与科学、技术相互独立又相互支撑;解决现实问题是工程发展的动力,时代的科技发展及人类认知水平决定工程水平.[结论]在第四次工业革命驱动下,与新型能源体系及综合立体交通网深度融合是油气管道工程未来发展之路,应兼顾基础研究和前沿探索,加强颠覆性技术攻关,最大限度发挥管道在能源系统及交通运输系统中的作用.(图4,参54)

    油气管道工程科学-技术-工程三元论工程哲学新型能源体系综合立体交通网

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    基于知识图谱的无人机管道检测研究现状与创新分析

    马英涵赵弘
    973-984,994页
    查看更多>>摘要：[目的]在能源领域,管道检测及监测可以及早发现和解决能源管道输送中出现的问题,确保管道系统的安全运行和可持续发展.由于传统管道检测在精度、效率、安全性等方面仍存在局限,研究无人机管道检测技术具有重要的现实意义和广阔的发展前景.[方法]结合行业标准以及无人机技术发展现状,使用CiteSpace文献分析软件,对相关文献的发表时间、关键词共现、聚类、频次、时间线图、作者等多维度进行知识图谱分析,在此基础上追踪溯源热点会议与期刊,分析相关领域实验室与学者之间的关联,对无人机的特点进行分析,提出无人机在管道巡检上的应用策略,并对中国无人机管道检测发展的趋势进行预测及创新性分析.[结果]无人机管道检测相关领域是无人机的一个应用场景,为新兴领域,从2015年后逐渐成为热点研究方向,且部分科技公司已经在实际油田中使用无人机进行智能检测.但当前学者间合作较少,且国家标准与行业标准均未对无人机管道检测的技术指标作出明确规定.[结论]无人机管道检测技术属于跨学科领域,该技术的发展可以提高管道检测效率、降低成本、保障安全,并为无人机相关产业的发展提供新的动力.(图10,表4,参44)

    无人机管道检测知识图谱关键词可视化预测分析

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    含杂质超临界CO2管道放空对管内温压变化的影响实验

    胡其会杨腾苗青列斯别克·塔拉甫别克...
    985-994页
    查看更多>>摘要：[目的]管输CO2不可避免含有杂质,杂质的存在会对超临界CO2管道放空过程管内介质温降、压降、相态变化等产生重要影响,但目前针对大管径工业规模级别的超临界CO2管道放空实验研究较为欠缺.[方法]设计了一套含杂质超临界CO2管道节流放空实验装置,研究不同含量的CH4或N2杂质对超临界CO2管道放空过程中主管道和放空管道内温降、压降及相态变化的影响,得到含杂质超临界CO2管道放空主管道内流体相态变化趋势图.[结果]含杂质超临界CO2管道放空,杂质的混入会显著影响管内CO2的充装质量和放空时间,且杂质N2的混入能一定程度上提高放空管道CO2节流后温度;混入杂质CH4或N2均能明显提升放空过程主管道内流体的最低温度,缩小管内流体径向温差,且混入杂质越多,管内流体最低温度越高,径向温差越小;纯CO2、杂质摩尔分数为1％的CO2管道与杂质摩尔分数为3％的CO2管道放空过程中主管道内最低温度位置呈相反规律,纯CO2、杂质摩尔分数为1％的CO2管道放空过程中距离放空管道最远处管内温度最低,而杂质摩尔分数为3％的CO2管道放空过程中管内最低温度则出现在距离放空管道最近处.[结论]研究成果可为含杂质超临界CO2管道放空系统设计、放空过程干冰预防、管材保护提供参考.(图9,表3,参24)

    CCUS超临界二氧化碳管道杂质相态变化放空

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    机场加油系统控制方案评价

    沈青刘鹏宫敬李晓平...
    995-1001,1038页
    查看更多>>摘要：[目的]随着民航需求与日俱增,大中型机场数量增加,安全稳定的机坪管网供油系统是实现民航机场人享其行、物畅其流的基石,精准的启停泵控制方案是保障恒压供油自动控制系统高效运行的核心.[方法]采用特征线法编制机坪管网供油系统离线仿真程序,并与SPS软件结果进行对比,验证了所编制程序的准确性.以中国某机场实际管网结构和加油信息为例,针对不同控制模式(单泵变频、多泵变频)、不同测量参数(压力频率、压力流量)的控制方案,考虑该机场一天内加油流量变化,模拟得到不同控制方案下油库出口压力、加油泵运行状态随时间的变化情况,统计得到启停泵次数与泵机组运行能耗并进行对比分析.[结果]基于压力频率测量参数进行控制时,系统倾向于启动更多的加油泵以应对压力波动,因此其最大运行泵数高于基于压力流量测量参数控制.启停泵控制的关键是保障加油需求与运行泵数匹配,停泵更及时的控制方案能够有效减少能量损耗.综合考虑,多泵变频控制模式能够在停泵工况下通过调节泵转速来保障管道压力稳定,且基于压力流量测量参数进行启停泵判断时能够显著降低运行能耗,提高系统运行的安全性与经济性.[结论]研究成果能够辅助设计和运行人员进行泵启停控制方案优选,有利于机场加油系统的合理规划设计、安全调度管理及精确操作控制.(图8,表3,参20)

    机坪管网并联泵恒压供油变频调节

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    基于增量磁导率提取的油气管道正交差分涡流内检测技术

    宫彦双完小康王宏军辛佳兴...
    1002-1011页
    查看更多>>摘要：[目的]管道作为石油、天然气的主要运输工具,其运行工况复杂,易产生腐蚀、裂纹等缺陷.传统的漏磁检测设备由于质量大、磁吸力强,在小口径、低压管道中难以通过,且对于微小缺陷的检测能力不足;传统的涡流检测技术受趋肤效应的限制无法检出管道外壁及埋藏缺陷,同时难以识别缺陷的深度信息;超声检测由于需要耦合剂,不适用于天然气管道的内检测.[方法]提出了直流磁化与正交差分涡流结合的管道缺陷检测技术,利用有限元分析方法探究了管道内、外表面缺陷对于管道内部涡流场和磁导率的影响规律.研制了正交差分涡流检测探头,开展了管道内、外表面缺陷动态扫查实验.[结果]研制的正交差分涡流检测探头对管道内、外壁腐蚀及内壁裂纹均有信号响应.在一定范围内,特征信号峰值缺陷深度、宽度成正相关,峰值、峰谷间距与缺陷宽度正相关.管道埋藏缺陷与外壁缺陷特征信号相位相同且与内壁缺陷特征信号相反,可以为缺陷位置的快速判定提供参考.[结论]研究成果对弥补传统漏磁、涡流检测技术的不足,促进管道在线检测技术的发展具有重要意义.(图13,表1,参21)

    增量磁导率提取差分涡流检测内检测检测探头

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    基于变质心调谐原理的管道内检测机器人减振方法

    李睿石新娜刘浩天富宽...
    1012-1021页
    查看更多>>摘要：[目的]管道内检测机器人作为油气管道内检测的重要装备,管道弯头、变形、焊缝等多种管内激励引发的瞬时剧烈振动会影响其内置传感器的检测精度及装备结构可靠性,其中管道弯头引起的振动尤为剧烈.[方法]针对管道内检测机器人过弯头时的运动特点,结合调谐质量阻尼器与变质心减振控制原理,提出了一种阻尼-质量球缓冲吸能变质心减振思路,并设计了单自由度与两自由度两种管道内检测机器人变质心调谐质量阻尼器减振结构;使用 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)软件与 Mat lab 软件联合模拟方法,研究了管道内检测机器人过弯头时的振动响应情况,并对含减振结构的管道内检测机器人过弯头时的冲击碰撞工况进行了双向流固耦合动力学分析.[结果]通过对比分析减振前、后管道内检测机器人过弯头时的加速度时程曲线与能量幅值,明确了两种自由度减振结构的减振效果:与无减振结构相比,含单自由度减振结构的管道内检测机器人在入弯初期存在加速度突变现象,最大可达3.47g(1g=9.8m/s2);含两自由度减振结构的管道内检测机器人过弯头过程中,轴向、水平摇摆方向加速度极值的下降幅度最高分别达48％、39％,振动能量下降极为明显.[结论]新设计的管道内检测机器人变质心调谐质量阻尼器减振结构具有较好的减振效果,可为管道内检测机器人的平稳作业提供理论参考.(图13,表1,参25)

    油气管道内检测机器人变质心控制技术调谐质量阻尼器减振

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    X80管道环焊缝GTN损伤模型参数标定及应用

    崔忠浩刘艳贺王海涛罗艳龙...
    1022-1030页
    查看更多>>摘要：[目的]数值模拟方法在研究高钢级油气管道的损伤演化行为方面发挥了重要作用.然而,模拟结果的准确性往往受损伤模型参数精确度制约,确定准确的损伤参数既是保证模拟结果准确性的必要条件,也是分析工作的难点所在.[方法]通过材料拉伸试验、数值模拟、响应面法相结合的有限元反向标定法,建立不同孔洞体积分数与反映材料弹塑性变形以及损伤断裂行为的特征参数之间的拟合关系,实现对X80管道环焊缝GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型参数的有效标定;利用该参数标定结果对材料的拉伸试验过程进行数值反演,通过比较仿真与试验结果的断口特征及应力-应变曲线完成对模型参数精度的验证;同时,基于上述GTN损伤模型对X80管道环焊缝的单边缺口拉伸和单边缺口弯曲试验过程进行数值模拟及结果分析,从而完成针对该GTN损伤模型的适用性验证.[结果]在参数标定结果精度验证方面,完成参数标定后的仿真呈现出的断口位置以及断裂特征与试验结果相符合,其应力-应变曲线在整个损伤断裂过程中存在良好的一致性,通过对比抗拉应力、抗拉应变、断裂应力及断裂应变4个特征点的差值后发现,两者存在的最大误差不超过10％;在模型适用性验证方面,单边缺口拉伸试样、单边缺口弯曲试样所对应表观韧性值分别为0.399 3、0.324 2,两者所对应的最终转化率约为1.23.[结论]参数验证结果证实了所提出GTN模型及其参数标定方法在X80管道环焊缝损伤演化行为预测方面的有效性,同时,基于该GTN模型所搭建的小尺寸断裂韧性试验模型数值模拟结果验证了不同试样之间由于裂尖拘束度影响所造成的断裂韧性的差异性问题,试验结果进一步说明了该GTN模型在X80高钢级油气管道损伤断裂领域具有较强的应用价值.(图9,表3,参28)

    X80管线钢环焊接头损伤模型响应面法断裂韧性

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    面向高后果区工程车辆视觉检测的YOLO-MMCE算法

    孙卉梅刘路王德刚王太勇...
    1031-1038页
    查看更多>>摘要：[目的]高后果区大型施工现场的工程车辆给埋地管道带来严重的安全隐患.针对当前常用方法在工程车辆重叠目标检测和日照变化场景下的目标检测方面存在漏检率高、检测精度低的问题,以挖掘机、装载机、压路机及重型货车4类常见工程车辆作为识别对象,提出了一种基于改进YOLOv5的工程车辆目标检测方法——YOLO-MMCE.[方法]采用Mosaic+Mixup结合的数据增强方式,增强对不同场景的适应能力,提高模型在实际复杂环境和模糊情况下的鲁棒性和泛化性.针对目标重叠和光照变化导致的特征不明显问题,在YOLOv5网络模型中引入坐标注意力(Coordinate Attention,CA)机制,增强网络模型的特征提取能力;为了提升预测边框回归精度,引入了高效率交并比(Efficient Intersection over Union,EIOU)函数,计算预测框与真实框的宽高差异值并取代纵横比,进一步提高算法检测精度.[结果]以兰郑长成品油管道高后果区监控摄像机获取的施工现场照片为数据集,对YOLO-MMCE算法进行验证.结果表明,对YOLOv5算法3个方面的改进均能提高其在实际工况下工程车辆目标检测的精度,总体平均精度均值(Mean Average Precision,mAP)达到84.8％,比原始YOLOv5算法提高了 6.9％.对挖掘机、装载机、压路机及重型货车的目标检测mAP分别提高了 4.4％、7.5％、9.5％、6.0％.[结论]YOLO-MMCE算法有效解决了重叠目标检测和日照变化场景下的工程车辆目标检测问题,具备实际应用价值.(图3,表5,参28)

    YOLOv5工程车辆数据增强坐标注意力机制损失函数

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    PLNG中CO2液固相平衡试验测定与理论计算

    李子禾朱建鲁苗青闫峰...
    1039-1047页
    查看更多>>摘要：[目的]浮式液化天然气(Floating Liquefied Natural Gas,FLNG)装置相比传统海底管道更适用于海上天然气的开发,但目前其造价高昂,对于部分气田而言经济性并不可观,因此其推广应用价值受到一定的限制.为解决FLNG装置造价高昂的问题,提出带压液化天然气(Pressurized Liquefied Natural Gas,PLNG)技术.带压条件下天然气液化温度上升,CO2杂质溶解度也随之增大,对于CO2含量不高的气源,天然气预处理装置可实现简化甚至取消.为得到PLNG的气质处理指标,需对CO2在PLNG中的液固相平衡机理展开研究.[方法]设计并搭建新型液固相平衡试验装置,其具有可视化与连续取样功能,借助该装置开展CO2液固相平衡试验测定;构建了基于液固相平衡原理的CO2固体溶解度理论计算模型,利用试验数据通过遗传算法对二元交互作用系数进行优化.[结果]试验结果表明:在162 K左右(对应纯甲烷饱和蒸汽压约1.7MPa),CO2固体在液化天然气中的溶解度超过1.5％.计算结果表明:经过遗传算法的优化,理论计算模型对于CO2固体溶解度的计算精度得到提高,以CO2在纯甲烷中的溶解度为例,优化后模型的计算结果与试验数据的平均百分比相对误差由10.83％降至2.333 6％.[结论]研究结果为带压液化条件下CO2预处理气质指标的制定提供了计算精度较高的理论计算模型,同时也为后续液固相平衡研究提供了试验装置,未来可通过该装置开展对PLNG温区下重烃组分在LNG中的液固相平衡研究,从而建立较完善的杂质析出模型.(图6,表4,参34)

    带压液化天然气CO2液固相平衡状态方程遗传算法

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    基于X射线图像与稀疏描述的管道环焊缝缺陷自动识别法

    贾韶辉李亚平高炜欣彭云超...
    1048-1055,1079页
    查看更多>>摘要：[目的]环焊缝焊接质量是影响管道安全运行的重要因素,X射线则为焊缝缺陷检测的关键技术之一,但管道环焊缝缺陷及噪声的X射线图像特征值存在难以区分的问题.[方法]提出了一种高准确度的管道环焊缝缺陷X射线图像自动识别方法:在疑似缺陷区域(Suspected Defect Region,SDR)与灰度密度定义的基础上,构建了一种基于聚类的SDR分割算法,可以准确分割任意形状的SDR.为保证分割后图像识别的成功率,将判断X射线SDR图像是否为缺陷作为一种模式识别问题处理,并将待检测SDR图像视为样本SDR图像(即字典矩阵)的线性组合,通过求取系数向量判断分割后的SDR图像是否为缺陷.为使系数向量稀疏化方便判断,通过零范数最优化求解系数向量.同时,利用一种光滑可导的0-1惩罚项函数,使采用罚函数方法求零范数最优问题变为可能.为使字典矩阵能够包含尽可能多的图像特征,建立基于正交最优的环焊缝X射线SDR图像最优字典矩阵模型,并提出了 一种正交最优字典矩阵求解算法.[结果]基于所建模型及算法,开发了稀疏描述与X射线图像检测技术相结合的管道环焊缝缺陷检测软件,通过对管径762 mm、壁厚10.3 mm的某管道环焊缝缺陷进行X射线图像识别,缺陷检出率可达98％.[结论]新提出的缺陷识别方法可大幅提升管道环焊缝安全隐患检测的质量与效率,具备工业化应用前景.(图7,表3,参22)

    管道环焊缝X射线图像缺陷识别稀疏描述

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