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2022年05期 41   

许少新 涂仁福 徐宁 李舒丹 黄丽燕 梁永图

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以往的成品油物流优化研究大多关注于油库库存优化,决策中缺乏对运输方式的合理选择以
及批次输送对管输方案的影响。基于此,在满足油库各油品需求的前提下,以总体运输费用最小为
目标函数,考虑油库需求、库容、运输能力等约束,构建了成品油物流优化模型;以管道沿线各分输
站实际分输油品量与需求量偏差之和最小为目标函数,考虑批次跟踪、批次分输、节点流量等约束,
构建了成品油管道调度优化模型。将上述两个模型耦合成考虑管道、铁路联合运输的成品油物流优
化模型,迭代求解物流方案与管道调度计划,最终得到满足管道运输能力的成品油物流方案。将所
构建模型应用于某区域成品油物流方案的制定,优化结果相对于传统编制方案管输量得到提升,铁
路运输里程相应缩短,整体物流成本降低了4.18%。研究成果对成品油销售企业制定合理的物流计
划具有一定指导意义(图5,表8,参21)
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李玉 李昌 张宇 韩兴

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常用的立式拱顶油罐一旦发生池火灾,在火焰热辐射与对流的共同作用下,极易发生失效
断裂、爆炸事故,对救援人员、邻近油罐的安全造成巨大威胁。基于池火灾下油罐的失效机理,将
ANSYS 与 LS-DYNA 两种软件相结合,选取容积为 5 000 m 带有弱顶结构的某立式拱顶油罐为研
究对象,对池火灾下油罐的动态失效过程进行数值模拟,结果表明:池火灾下储罐内部压力增加,储
罐弱顶结构处最早发生断裂失效,应力值最高可达 294.2 MPa;最高温度位于气相区,可达 348.7 ℃。
为了验证数值模拟分析储罐动态失效的可行性,设计了弱连接结构拉伸试验,为池火灾下的安全救
援提供了理论依据。研究结果可为油罐灭火救灾提供安全预警,对指导救灾、减少人员财产损失、保
障国家石油储备基地安全具有重要意义。

 

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邹宵 吴尚华 王旭颉 岳前进 步宇峰 阎军 卢青针

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海洋漂浮管道受弯曲荷载作用时,可能发生较大弯曲进而导致管道失效,威胁海上油田原油
输送安全。针对管道帘线层与螺旋钢丝失效机理不明确的问题,考虑管道弯曲时螺旋钢丝扭转行
为,建立漂浮管道三维有限元模型,并通过实例管道弯曲实验验证了数值模型的有效性,进而利用
该有限元模型模拟管道弯曲失效过程并分析管道结构参数对最小弯曲半径的影响。结果表明:所
建立的有限元模型可有效模拟漂浮管道弯曲行为;实例管道弯曲失效以螺旋钢丝屈曲为失效模
式,而未发生帘线强度失效;管道最小弯曲半径随帘线层铺层层数与螺旋钢丝直径的增大而增大,
随帘线纤维缠绕角度的减小而增大。研究成果可为海洋漂浮管道结构设计与安全应用提供理论
参考。(图11,表7,参25)
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王维斌 张强 林明春 王晗 王春明 杨玉锋

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石油储罐作为油气储运领域的重要设备之一,其科学有效的维检修策略需求日益迫切。依
托储罐基础信息、运行状况、工艺参数、阴极保护、检测监测、维修维护等数据,构建了多源数据融
合的储罐风险特征数据库。基于历史多源大数据,结合储罐状态监测和检测结果,通过对典型储
罐故障案例和多源数据开展挖掘分析,获取储罐健康状态关键指标及发展趋势,建立了基于特征
库的风险评估方法,可自动生成储罐预测性维检修时间点,并推荐相应的维检修方法。采用 B/S
架构,定制化设计数据接口,开发了储罐一体化多源数据管理平台(桌面端与移动端),实现了储罐
数据的采集管理和多维度的数据分析,为储罐的维修维护管理提供了新的思路,支撑储罐管理向
数字化、智能化发展。

 

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刘绪都 李明昊 冯新 刘锦昆 李昕

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海底悬跨管道在二次挖沟过程中与周边土体发生复杂的管-土相互作用,其结构响应机理尚
缺乏物理模拟验证研究。基于弹性力-重力相似律设计海底管道模型,采用分布式光纤传感器测量
管道全长的应变响应,开展海底悬跨管道二次挖沟物理仿真试验。结果表明:随着悬跨长度的增大,
管道跨中及两侧反弯段应力集中增大;在二次挖沟过程中,当管道触地后,管道将以跨中与两侧坡
肩为边界形成两个新的不对称悬跨,跨中及两侧反弯段应力释放明显;此后随着开挖长度的增大,
两个新悬跨跨中应力集中位置不断向管道两端平移,两侧反弯段应力集中位置也分别向两端平移且
趋于稳定,研究结果可为海底悬跨管道的治理提供科学参考。

 

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陈锋 贾豪杰 周声结 梁德炽 常程 吴小林 姬忠礼

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天然气储运过程中,气体流量频繁波动易导致过滤器滤芯失效及寿命缩短。根据相关测试
标准建立聚结滤芯过滤性能实验装置,分析表观气速及其动态变化对疏油型聚结滤芯饱和度、液体
分布与下游液滴状态的影响,提出滤芯内部设置挡板的新方法,并探究了可显著提升滤芯性能的最
佳挡板高度。结果表明:随着表观气速升高,滤芯首层饱和度减小且下部区域最为明显;表观气速
的动态变化对滤芯首层和末层的饱和度影响较大,在实验许可范围内,适当提高表观气速可加快液
体运移,但当表观气速达到 0.5 m/s 时,纤维对液滴的粘附力相对减弱,液滴容易脱离而出现二次夹
带,导致过滤效率明显下降;滤芯内部设置挡板结构可有效避免较高表观气速下的液滴二次夹带现
象,且在挡板高度为 15 cm 时,滤芯过滤性能提升最为显著,下游液滴计数浓度相比无挡板结构降低
97.3%。研究成果可为高效聚结滤芯研制和天然气储运工艺优化提供重要指导。

 

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荆少东 张鹏程 徐帅陵 刘晓忠 李志华

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地下储油库勘察过程中,由于电视成像仪器本身参考系与大地呈一定角度,导致岩体斜孔结
构面产状量测得到的为视倾向、视倾角,与实际情况差别较大。为此,基于矩阵旋转理论,结合钻孔
电视成像仪器北方向恒定不变的特性,提出斜孔结构面产状校正公式,并应用几何模型与工程案例
进行验证。进而以某地下储油库勘察实际工程为例,对斜孔成像量测结果进行校正,揭示了库区内
结构面产状区域及纵向变化特征。结果表明:校正前、后结构面产状相差较大,校正后结构面发育情
况与实际情况相符;所提出的斜孔结构面产状校正公式可将斜孔结构面视倾向、视倾角转化为真倾
向、真倾角,提高斜孔成像结构面产状量测精度,有效控制工程误差。研究成果可为地下储油库围岩
稳定性、构造发育情况及地下水渗流情况评价提供理论依据和数据支撑。(图16,表3,参20)
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李开鸿 葛华 吴森 齐建波 黄海滨 唐侨

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目前,山区油气管道选线大部分采用传统的人工选线方式开展,线路质量严重依赖选线人员的经验与技术水平,选线结果往往不够科学、合理。在此提出一种基于地质信息图谱的山区油气管道选线方法,其通过地形地貌、地质风险、高后果区、敏感区4个方面构建区域地质信息图谱,基于管道路由成本考虑,通过因子成本量化,构建用于选线的成本栅格图谱,最终通过最优路径算法分析得出最优路径。并将该方法应用于中国西南山区某管道,通过对比计算路由与现有路由发现:采用基于地质信息图谱的山区管道选线方法分析出的路由,能够有效避开地形复杂、地质环境条件差、高后果区与环境敏感区,且综合考虑了距离成本,弥补了人工选线考虑综合因子不足的问题,可为线路设计人员提供一定的参考与借鉴。

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李明昊 冯新

 

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数字孪生技术被广泛认为是解决信息物理交互融合难题的关键技术,而增强现实技术作为辅
助数字孪生虚实交互的有效手段之一,为融合人、管道数字孪生体以及现场环境提供了解决途径。
为此,集成数字孪生、增强现实、分布式光纤监测等技术,提出了地下管网结构安全评价数字孪生框
架,并详细阐述了物理管网、虚拟管网、基于增强现实的数字孪生服务的构建理论。在此基础上,结
合某地下管网进行了方法的应用实践。结果表明:数字孪生与增强现实融合驱动的地下管网结构
安全评价方法,实现了虚拟管网与物理管网在现场环境中的一一映射关联,通过数字孪生技术进行
管道结构状态的实时定量评价,帮助现场人员更加全面地感知、理解甚至超越现实世界,可为提升现
场即时处置能力提供技术支持。(图 9,表 1,参 20)

 

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彭星煜 陈桂芳 陈磊 张哲 苏诗漫

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城市建筑物对管道的占压较为普遍,极易导致地基下沉、管道变形,并可能诱发油气介质的泄漏甚至爆炸等事故。建立了基于应力-强度干涉的管道可靠性模型,在结构可靠度理论基础上,分析了建筑物占压作用下占压附加应力、管道危险截面的最大折算应力以及管材屈服强度3个随机参数的分布情况;为达到当量正态化,依据经典的JC算法,处理非正态分布变量,基于结构线性功能函数,设定未知量的迭代初始值以提高算法的收敛速度及精度,建立了基于M-JC算法的框架结构建筑物和砖混结构建筑物两类现场占压作用下的输气管道可靠性模型,并结合Matlab软件实现M-JC算法,改进对占压管段的可靠性进行分析。结果表明:框架结构建筑物占压管段与砖混结构建筑物占压管段的可靠度分别为0.985 2和0.999 8,可见地面覆土荷载对完好管道的影响不大;同时,M-JC算法与JC算法的结果误差很小,相对误差在1%以内。研究结果适用于分析建筑物占压管道的可靠性,对管道安全运行、城市建设规划具有参考意义。

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叶恒 高振宇 张轶 滕飞 黄柏麟 邰军

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随着中国天然气管网的逐步加密,管网运行越来越复杂,对管网拓扑结构、供气稳定性等方面
的研究提出了新的挑战。近年来复杂网络理论不断深入,已在交通、水力、电力等输送网络领域实现
了广泛应用。为借鉴复杂网络理论在相似输送网络中的研究成果,梳理了复杂网络理论在拓扑结构
分析、输送可靠性评价、瓶颈识别、网络区域划分、网络流追踪5 个方面的研究进展。针对中国天然
气管网的研究现状,提出了发展建议:根据天然气管网无标度网络的特点,发展用于可靠性评价的
随机抽样方法、网络流算法、人工智能需求预测方法,形成3 大类瓶颈识别方法,建立区域划分算法,
并对各类经营模式提出了不同的网络流追踪算法;尽快进行管网拓扑结构特征分析,建立完整、快
速的供气可靠性评价方法;利用网络流模型识别管网瓶颈,为新建管道提供依据;基于天然气管网
供气特征进行区域划分,并发展一套清晰、透明的气流追踪算法用于管输费结算。研究结果可为天
然气管网的发展提供技术参考。(图1,表1,参73)
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王子涵 秦超

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投产初期或因用户需求量波动,输气管道普遍存在输气量低于设计输气量的情况,导致清管器运行速度无法到达规定范围,从而影响清管效果,甚至发生清管器卡堵等安全事故。为此,以泰青威管道为例,分析多轮次清管内检测作业中管道运行工况与清管参数特性,提出了适用于低输量工况的清管器运行速度控制方法及建议。结果表明:通过三段式压力梯度调节、平均压力与输气量协同调节、充分利用枢纽站调节,优化清管器跟踪监听策略与技巧,可有效调节清管器运行速度,使其在管道内平稳运行并达到规范的清管内检测速度要求。研究成果可为低输量管道清管作业提供经验借鉴,保障管道清管安全。

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刘建平 张宏 夏梦莹 杨悦 孔天威 张克政 刘啸奔

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冻胀融沉引起的土壤位移会对埋地管道的结构安全造成重大威胁。基于非线性有限元程序ABAQUS,采用INP编程语言建立融沉位移作用下管道应力应变响应的参数化数值求解模型,通过试验结果验证了模型的准确性。并且通过影响因素分析,探究了管道的应变分布特性。结果表明:对于穿越多冰冻土区的X65管道,在融沉区宽度较小情况下,管道内最大轴向应变位于融沉区中心,管道拉应变大于管道压应变,整体受拉;当融沉宽度大于60 m时,管道随地表一致融沉,管道最大应变体现为弯曲应变,最大应变位于融沉区边缘,融沉区宽度增加不再会对管道应变产生明显的影响。因此,在冻土融沉区地灾监测中应重点识别融沉区范围,对小范围融沉应对融沉区中心和边缘应变状态监控,对大于60 m以上融沉区应对融沉区边缘监控。

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汪啸 李楠 王震

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全球第三次能源转型在碳中和背景下加速推进,低碳发展模式成为广泛共识,推动能源产业
链、供应链深刻变革。可再生能源时代的全球能源转型呈现能耗总量增速逐步放缓、能源供应多元
清洁低碳、终端用能电能占比提高的发展趋势。中国能源转型面临产业结构重、煤炭比例高、排放总
量大、减排斜率陡等主要挑战,但也蕴藏着推动经济高质量发展,促进产融紧密集合,催生新技术、新
业态、新模式,拓展国际合作新空间等潜在机遇。基于中国能源转型长期性、复杂性、艰巨性的特点,
面向未来 10 年的碳达峰关键期,提出了确保能源供给安全、同步推进总量控制与结构调整、节能减
排增汇多措并举、政府与市场协力双轮驱动、对外开放合作畅通内外循环等建议,为科学开展能源转
型工作提供参考。

 

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刘翠伟 裴业斌 韩辉 周慧 张睿 李玉星 朱建鲁 王财林 孔莹莹

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在积极应对全球气候变化、加快绿色低碳发展的大背景下,氢能作为能源载体和潜在燃料而备受关注,其与化石燃料不同,可以真正实现碳中和。围绕氢能输送与应用,分析氢能全产业链:制备、储存、输送、加注以及终端应用一系列工艺的研究现状,梳理氢能输送及应用过程中存在的关键技术问题,明确未来发展趋势并提出建议。分析表明:国内外针对氢能的研究取得一定进展,但受限于技术成本及安全性等瓶颈因素,氢能暂未得到大规模应用。未来,应针对氢能产业链关键环节开展核心技术攻关,加速氢能产业发展,实现经济、安全、高效的氢能供给。

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张宏 吴锴 冯庆善 隋永莉 王东营 戴联双 刘啸奔 江金旭 张东 王冲

[摘要]浏览(43)次

环焊接头结构完整性在很大程度上决定了高钢级管道能否安全运行。从焊缝金属强韧性指标设计方法、国内外管道工程设计标准中的强韧性验收指标、焊缝金属强韧性测试方法3个方面总结了目前国内外关于焊缝金属强韧性指标的研究及工程应用现状。从断裂韧性的裂尖拘束效应、管道环焊接头断裂行为的数值模拟方法、裂纹驱动力评价技术、失效评估图评价技术、管道环焊接头应变承载能力预测方法、全尺寸管道环焊接头断裂试验等方面探讨了适用性评价技术涉及的关键问题及其研究进展。提出了当前高钢级管道环焊接头力学性能与适用性评价研究中存在的问题及尚待深入研究的方向,以期为提高高钢级管道环焊接头的本质安全水平提供理论支撑与技术支持。

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万军 郝建斌 王军防

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鲁宁管道输送胜利原油与进口原油的混合油,管输原油具有高黏易凝特点。2022年2月,该管道因焊缝破裂泄漏经历近30 h停输,启输后站间距147.1 km的宁阳—滕州站间出现在最高允许出站压力下流量和出站温度持续下降的初凝趋势。采取在宁阳—滕州管段沿线注入热柴油的方式,成功处置了这次初凝事件,约6天后流量恢复正常。通过介绍此次管道初凝的现象,根据热油管道水力热力特性分析了初凝的原因,介绍了初凝的处置措施及其效果,最后提出应提升该管道管输规律的认识和流动保障技术研究的建议。鲁宁管道初凝的表现和应急处置方法,对于同类管道具有借鉴意义。

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