检索结果-内蒙古大学图书馆

油气储运 2024年第10期43卷 1157-1172页

作者：杜渐李昊翀廖绮陆凯凯郑坚钦于晓中国石油大学(北京)机械与储运工程学院·油气管道输送安全国家工程研究中心·石油工程教育部重点实验室·城市油气输配技术北京市重点实验室中国石油规划总院国家管网集团油气调控中心

【目的】成品油管道运行工况切换频繁,因此准确监测该过程流动参数,并获取管道高、低点水力状态变化规律尤为重要。现有瞬态估计方法大多依赖准确可靠的物理模型,多工况多参数组合下需高昂的计算成本,而基于机器学习的方法又忽视了管道... 详细信息

【目的】成品油管道运行工况切换频繁,因此准确监测该过程流动参数,并获取管道高、低点水力状态变化规律尤为重要。现有瞬态估计方法大多依赖准确可靠的物理模型,多工况多参数组合下需高昂的计算成本,而基于机器学习的方法又忽视了管道瞬变物理规律,可靠性、准确性不足。【方法】建立一种耦合流动机理与运行数据的成品油管道瞬态仿真PINN(Physics-Informed Neural Network)模型:首先搭建深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)模型,构建流量、压力与管道运行时空坐标映射关系,有效提取瞬变过程中流动参数与时空坐标的非线性关联;然后分析瞬变过程中各流动参数演化的内在联系,挖掘其所遵循的瞬变控制方程与对应的初始、边界条件;最后通过深度学习自动微分构造瞬变控制方程以及初始、边界条件对应惩罚项,约束模型解至瞬变机理解空间内,提高瞬态仿真的准确性。【结果】以某仿真管道系统启输、分输、增降输工况为例验证发现,相较DNN模型,所建PINN模型对于G1管道压力预测结果的MAPE分别降低了77.4%、88.7%、87.8%,流量预测结果的MAPE分别降低了86.7%、94.4%、95.7%;以中国华南地区某成品油管道降输、增输工况为例验证发现,相较DNN模型,所建PINN模型管道压力预测结果的MAPE分别降低了94.2%、92.8%。【结论】所建PINN模型可实现不同工况、参数组合下瞬态流动参数的高效、准确求解,有助于保障成品油管道运行过程的稳定性与安全性。

关键词：成品油管道瞬态仿真水击控制方程物理信息神经网络机理数据耦合驱动

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天然气量价耦合非线性销售优化模型构建及应用

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石油科学通报 2024年第2期9卷 354-364页

作者：赵思睿刘定智张曦侯浩远张元涛左丽丽吴长春中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心/石油工程教育部重点实验室/城市油气输配技术北京市重点实验室北京102249 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083

在国家天然气产业“X+1+X”政策下,针对直面市场竞争的销售环节,天然气价格对下游客户市场的开发至关重要。针对天然气销售公司与下游客户签订的阶梯气价结算合同在制定过程未充分考虑客户购气能力的不足,本文通过分析客户量价关系对阶... 详细信息

在国家天然气产业“X+1+X”政策下,针对直面市场竞争的销售环节,天然气价格对下游客户市场的开发至关重要。针对天然气销售公司与下游客户签订的阶梯气价结算合同在制定过程未充分考虑客户购气能力的不足,本文通过分析客户量价关系对阶梯价格的影响,结合天然气供应链结构,建立了天然气量价耦合非线性优化模型。该模型以天然气销售公司总利润最大为目标函数,以天然气供应链各环节气量、供销气量以及客户各阶梯气价为决策变量,考虑各环节气量上下限约束、各客户调价空间约束、节点流量平衡约束、客户量价关系约束、阶梯价格约束、客户类型约束等,调用GUROBI求解器中的空间分支定界算法对该混合整数二次规划模型进行求解。将模型及算法应用于某省网大型多气源多客户(含10个气源和121个客户)的供销系统中,计算时间不超过5秒,算法求解效率高。与阶梯价格方案固定的销售情况相比,所得各客户销量及气价方案使得总效益最高提升17.2%,具有较好的优化效果。本文构建的模型及算法应用于不同客户类型的案例中,同时兼顾了客户和天然气销售公司的利益。可用于天然气销售公司与下游客户进行价格复议时推荐调价方案,并为天然气销售公司制定阶梯气价销售方案提供依据。

关键词：天然气客户阶梯气价量价关系非线性优化调价方案

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基于LNG冷能的CO_(2)液化提纯及发电工艺设计与优化

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石油与天然气化工 2025年第1期54卷 38-44页

作者：龚文政王飞王荧光梁勇孙恒郑达王妍静史博会国家管网集团工程技术创新有限公司中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室

目的为了生产可直接用于工业制造及食品加工的高纯度CO_(2),提出了一种利用LNG冷能液化提纯CO_(2)及发电的新工艺。方法使用HYSYS软件对不同循环工质及不同的运行参数进行模拟,分析了循环工质对CO_(2)液化量和朗肯循环发电功率的影响,... 详细信息

目的为了生产可直接用于工业制造及食品加工的高纯度CO_(2),提出了一种利用LNG冷能液化提纯CO_(2)及发电的新工艺。方法使用HYSYS软件对不同循环工质及不同的运行参数进行模拟,分析了循环工质对CO_(2)液化量和朗肯循环发电功率的影响,并以产品能耗为标准,对精馏塔参数进行了优化。结果当两级循环工质为纯工质时,丙烯+乙烯的组分搭配液化量和发电功率最大,分别为377900 kg/h,2284 kW;当循环工质为混合物时,该工艺液化量和发电功率明显高于纯工质的情况,且在第一级循环中混合工质乙烷与丙烯物质的量比为9.0∶1.0、第二级循环中混合工质甲烷、乙烯与丙烯物质的量比为2.0∶6.0∶2.0的情况下,液化量和发电功率最大,分别为386200 kg/h,3042 kW;合适的精馏塔塔板数为30块,进料位置为第10块塔板处,回流比为0.6。结论经与单级朗肯循环等其他工艺相比,双级朗肯循环工艺的CO_(2)液化率及?效率高,同时可将LNG冷能转换为电能并生产高纯度的液态CO_(2)产品,用于LNG接收站冷能利用模块。

关键词： LNG 冷能利用 CO_(2)液化提纯朗肯循环工质优选

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含腐蚀缺陷输氢管道失效压力计算方法

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油气田地面工程 2025年第2期44卷 55-64页

作者：陈严飞尹意倪恒刘瑞昊江楠钟榕锋向涛中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室·油工程教育部重点实验室·城市油气输配技术北京市重点实验室

输氢管道工程建设必须考虑氢环境引起的管道氢脆损伤与管道腐蚀缺陷的共同影响,腐蚀是管道最常见的缺陷形式,而氢脆现象会造成管线钢材料性能劣化,因此含腐蚀缺陷输氢管道存在较大的爆破失效风险,而现有的腐蚀管道评价标准均未考虑氢损... 详细信息

输氢管道工程建设必须考虑氢环境引起的管道氢脆损伤与管道腐蚀缺陷的共同影响,腐蚀是管道最常见的缺陷形式,而氢脆现象会造成管线钢材料性能劣化,因此含腐蚀缺陷输氢管道存在较大的爆破失效风险,而现有的腐蚀管道评价标准均未考虑氢损伤影响。通过建立含腐蚀缺陷输氢管道有限元数值模型,研究了含腐蚀缺陷输氢管道的爆破失效过程,分析得到了腐蚀长度和深度与径厚比对管道失效压力的影响较大,腐蚀宽度影响较小。基于敏感性分析、标准对比结果和数值模拟结果,通过非线性回归分析,提出了含腐蚀缺陷输氢管道失效压力的计算方法。相关结论为含腐蚀缺陷输氢管道的完整性评价提供了参考。

关键词：输氢管道氢损伤腐蚀缺陷失效压力

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高钢级管道环焊缝可靠性计算方法与敏感性因素分析

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油气储运 2025年第3期44卷 280-288页

作者：邵佳刘啸奔张晗陈健陈朋超燕冰川孙晁付孟楷中国石油大学(北京)·油气管道输送安全国家工程研究中心·石油工程教育部重点实验室·城市油气输配技术北京市重点实验室国家管网集团科学技术研究总院分公司国家管网集团北方管道有限责任公司

【目的】环焊缝失效是高钢级管道本质安全的主要威胁,随着中国管道建设与运维的数字化水平不断提升,逐渐形成适用于中国高钢级管道的基础参数统计数据库,为管道环焊缝可靠性分析提供了重要数据支持。基于真实工况数据统计结果,深入开展... 详细信息

【目的】环焊缝失效是高钢级管道本质安全的主要威胁,随着中国管道建设与运维的数字化水平不断提升,逐渐形成适用于中国高钢级管道的基础参数统计数据库,为管道环焊缝可靠性分析提供了重要数据支持。基于真实工况数据统计结果,深入开展含裂纹缺陷的高钢级管道环焊缝可靠性分析,以期为管道安全评估提供更加精确的理论依据。【方法】为克服传统单一因素确定性设计与评价方法的保守性,建立了针对含裂纹缺陷的高钢级管道环焊缝可靠性分析模型,采用极大似然估计法,对中俄东线天然气管道工程现场机械性能抽检资料中的管材、焊材数据开展参数估计与K-S检验确定输入分布;针对管道大应变载荷条件,优选改进的PRCI-CRES极限拉伸应变预测公式以准确构建基于应变的极限状态方程;为解决传统MC(Monte Carlo)法随机抽样模式的低效率问题,采用了基于哈密顿蒙特卡洛子集模拟法(HMC-SS)的高效抽样策略,有效优化了传统可靠性分析过程;为全面评估环焊缝各参数对结构失效的影响度,采用Sobol全局敏感性分析方法进行环焊缝参数敏感性分析,量化主要影响因素敏感程度。【结果】采用HMC-SS方法计算结果的相对误差低至0.90%,模型计算效率提升99.70%;在大应变条件下,影响高钢级管道环焊缝区域失效的最敏感因素为强度匹配系数,其敏感程度远大于其他参数,总效应指数ST为1.09、一阶影响指数S1为0.951。【结论】在材料加工过程中应着重保证焊材与母材等强或高强匹配;从二阶影响指数结果来看,基于可靠性的参数设计能够有效考虑到各参数间共同作用,从全局角度保证管道设计的安全性。

关键词：环焊缝可靠性裂纹失效蒙特卡洛模拟方法子集模拟方法敏感性分析

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纵向连续冷弯管管段沉管下沟的可行性

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油气储运 2024年第8期43卷 936-943页

作者：王炎兵石彤刘海春赵一桦董秦龙沙胜义卜明哲张宏王昊中国石油大学(北京)·油气管道输送安全国家工程研究中心·石油工程教育部重点实验室·城市油气输配技术北京市重点实验室国家石油天然气管网集团有限公司长庆油田第一采气厂

【目的】沉管下沟是管道埋地敷设的主要方式之一,用连续冷弯管代替热煨弯头可以实现埋地管道纵向转弯,管道的最大应力是评判纵向连续冷弯管沉管下沟安全施工的关键指标。【方法】选取管径1 219 mm、壁厚22mm的X80管道为例,采用有限元方... 详细信息

【目的】沉管下沟是管道埋地敷设的主要方式之一,用连续冷弯管代替热煨弯头可以实现埋地管道纵向转弯,管道的最大应力是评判纵向连续冷弯管沉管下沟安全施工的关键指标。【方法】选取管径1 219 mm、壁厚22mm的X80管道为例,采用有限元方法建立纵向连续冷弯管管段沉管下沟数值模型,分析下沟过程中管道应力的变化规律,探讨下沟深度、连续冷弯角度、管沟开挖方向等对管道应力的影响。【结果】连续冷弯管的存在会加大下沟过程中管道的最大应力,且最大应力位置位于冷弯管起始边界附近;下沟过程中,管道上坡、下坡时产生的最大应力分别为压应力、拉应力,且同一上坡、下坡角度下的两种应力绝对值基本相当;从坡面向平面进行管沟开挖将会加大管道最大应力,且管道应力随下沟深度、连续冷弯角度的增加而增大。通过对管径1 219 mm、壁厚22 mm的X80管道的纵向连续冷弯管沉管下沟应力进行计算,得出在冷弯角度26°、下沟深度5 m内,管道的最大应力满足油气输送管道沉管下沟施工要求。为控制管道应力,可在冷弯管区域前、后100 m范围内进行分层开挖。【结论】管道下沟过程中应力受多个沉管参数的影响,依据下沟过程中最大应力的变化趋势,采取有效的控制措施即可实现纵向转弯管道的连续冷弯管管段沉管下沟施工。

关键词：连续冷弯管沉管下沟深度冷弯角度最大应力

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含醇类抑制剂体系天然气水合物生成条件预测

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化学工程 2025年第1期53卷 78-83页

作者：赵迎杜凡夕宰芸陈好奇史潇航史博会吴海浩宫敬宋尚飞中国石油大学(北京)人工智能学院北京102249 昆仑数智科技有限责任公司智慧油田事业部北京100040 中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心城市燃气输配技术北京市重点实验室石油工程教育部重点实验室北京102249

工程上常采用向井口或管内注入甲醇或乙二醇抑制剂来防治水合物生成,含醇组分使液相的理想性增强,进而水合物生成条件预测难度加大。基于Chen-Guo水合物模型,结合PR状态方程与多相闪蒸算法计算各相组分分布及客体分子逸度,采用UNIQUAC... 详细信息

工程上常采用向井口或管内注入甲醇或乙二醇抑制剂来防治水合物生成,含醇组分使液相的理想性增强,进而水合物生成条件预测难度加大。基于Chen-Guo水合物模型,结合PR状态方程与多相闪蒸算法计算各相组分分布及客体分子逸度,采用UNIQUAC模型改进水相活度计算方式,建立含醇类抑制剂体系水合物生成条件预测模型,以期提升含醇体系水合物相平衡条件预测精度。采用单组分、二元组分和多元天然气组分的水合物生成实验数据对比,以验证模型预测的准确性。同时与工程上常用商业软件PVTsim的水合物生成条件模拟结果进行对比。结果表明:所建立的模型预测平均相对误差在1.32%以内,且模型计算结果优于PVTsim。该模型可准确预测含醇类抑制剂体系水合物生成条件,也为水合物注剂防治方案制定提供可靠的理论依据。

关键词：天然气水合物热力学抑制剂 Chen-Guo水合物模型生成条件

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大口径氢气长输管道投产混气规律研究

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中国安全生产科学技术 2024年第8期20卷 88-95页

作者：王艺刘洋薛文第中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心北京102249 中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室北京102249

为解决工程实践中对于氢气管道的投产混气规律认识不明而带来的投产安全性问题,对大口径长输氢气管道投产中的气体置换规律开展先导性研究,建立氢气管道投产模型并验证模型的可靠性,探究置换速度和管道倾角对混气发展的影响规律。研究... 详细信息

为解决工程实践中对于氢气管道的投产混气规律认识不明而带来的投产安全性问题,对大口径长输氢气管道投产中的气体置换规律开展先导性研究,建立氢气管道投产模型并验证模型的可靠性,探究置换速度和管道倾角对混气发展的影响规律。研究结果表明:根据混气特征和增长速率,混气过程可分为3个阶段;氢气管道的投产置换速度须明显高于天然气投产相关规范中规定的置换速度以确保混气安全性;水平管道相较于倾斜管道混气段更长,氮气用量更大,因此在实际工程中由水平管道所预测的混气量是最安全的。研究结果可为长输氢气管道投产的安全操作提供一定的理论建议,为氢气管道安全建设的相关标准体系提供参考。

关键词：氢气管道投产安全数值模拟混气规律

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机场加油系统控制方案评价

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油气储运 2024年第9期43卷 995-1001,1038页

作者：沈青刘鹏宫敬李晓平王延庆北京中航油工程建设有限公司北京市100012 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院·油气管道输送安全国家工程研究中心·城市油气输配技术北京市重点实验室·石油工程教育部重点实验室

【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... 详细信息

【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)

关键词：机坪管网并联泵恒压供油变频调节

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耦合混油发展机理与数据修正的成品油管道混油浓度预测

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油气储运 2024年第7期43卷 796-808页

作者：杜渐郑坚钦夏玉恒张秀玲徐宁廖绮涂仁福梁永图中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心·石油工程教育部重点实验室·城市油气输配技术北京市重点实验室中国石油规划总院中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院

【目的】顺序输送成品油管道不可避免会在相邻油品交界处产生混油段,影响站场调度计划与分输方案制定,准确预测混油段浓度分布是提高站场混油控制水平、降低混油处理能耗、防止油品质量事故的重要依据。然而,多维混油数值模型计算时间... 详细信息

【目的】顺序输送成品油管道不可避免会在相邻油品交界处产生混油段,影响站场调度计划与分输方案制定,准确预测混油段浓度分布是提高站场混油控制水平、降低混油处理能耗、防止油品质量事故的重要依据。然而,多维混油数值模型计算时间过长、难以应用于长输管道,传统数据驱动方法忽略混油发展机理过程,结果可能违背物理原理,准确度及可解释性差。【方法】通过分析混油发展机理,深入挖掘混油发展遵循的基本控制方程与初始边界条件,通过自动微分方式与深度学习模型耦合以构造物理指导的耦合损失函数,将模型预测结果约束至混油发展所对应的物理解空间内;再利用短管道初始数值解,基于管道递推滚动预测与数据修正方法,预测长输管道混油浓度分布。【结果】数值案例表明,所建模型相较传统数据驱动方法准确度更高,MAPE降低了91%,对数据依赖程度更低,RMSE波动程度随数据量变化降低了60%;相较Fluent数值仿真方法,计算成本降低至原先的12%;现场工程化应用实例表明,相较Taylor模型与改进Taylor模型,所提出的工程化应用框架的MAE分别降低了71%、58%,可实现长输管道混油浓度分布高效求解。【结论】耦合混油发展机理与数据修正的成品油管道混油浓度预测方法可准确快速预测长输管道混油浓度分布,指导站场混油接收方案制定,有效提高混油控制智能化水平。

关键词：成品油管道混油浓度预测物理信息神经网络基本控制方程滚动预测

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