摘要：任意拉格朗日欧拉算法(arbitrary lagrange-euler algorithm,ALE)、爆腔理论(blasting cavity theory,BC)、光滑粒子流体动力学和有限元耦合法(smooth particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)均可模拟天然气管道泄漏后的爆炸冲击效应,三种方法各具特点。利用加拿大Suffield防务研究所的爆炸实验数据,发现ALE和SPH-FEM都能较好地描述爆轰波在土中的传播规律,且SPH-FEM能精确反映爆炸后土体压缩、开裂及地表变形等情况。针对同沟并行的埋地输气管道,设计了基于三种方法的管土爆炸模型,在同种工况下,三种方法得出的管道受力规律基本一致,然而,BC相比于SPH-FEM,土体鼓包变形量更大,结果更偏保守,且BC模型受爆腔半径的制约较大,即当半径大于当量炸药埋深时则无法建模,根据爆轰波作用下土体单元压力时程分析压力传播特征,最后,从管体迎爆面、管顶、管体背爆面及管底的受力变形情况,对爆炸冲击载荷下同沟并行邻管的动力响应进行分析。研究评估了已有爆炸模拟方法的优缺点,为开展并行输气管道极端灾害下的可靠性分析与风险防控提供技术参考。

摘要：为克服管土耦合分析中土体分层、压缩、运移、流变等大变形问题,传统有限元分析技术需借助新的土体模拟及耦合方法。其中,基于纯拉格朗日的粒子法(PM)和细观离散单元理论的离散元法(DEM),因其在土体大变形领域的独特优势而得到广泛关注。针对管道沿线最常见的地质灾害和第三方扰动行为,利用光滑粒子流体动力学(SPH)分析土质滑坡大变形、黏性泥石流冲刷下管道的受力变形特征,获取管道受土中近场爆炸冲击下的动态响应规律,精确模拟了爆炸土中成腔、土体层裂、压缩等现象,联合离散元法中的颗粒流软件(PFC)与三维有限差分程序(FLAC 3D)再现挖机多铲掘进下土体的运移过程,得到管体的载荷累积效应。多次实践表明:以SPH为代表的粒子法和以PFC为代表的离散元法均能较好解决管土耦合分析中土体的非线性大变形问题,引入流体动力学手段,达到了土体变形研究方法多元化的目的,为进一步研究土中多物理场耦合响应机理奠定了基础。

摘要：为了保障CO_2的输送安全,从CO_2泄漏扩散的后果出发,考虑CO_2泄漏扩散时的相态变化及重力的影响,利用PHAST软件建立CO_2管道的泄漏扩散模型,以最不利工况作为初始条件,计算不同阀间距下的SLOD(致死率等于50%)影响范围,从而确定CO_2管道不同等级地区下的阀间距。结果表明:一级地区从安全考虑并不需要建设阀室,但是为了方便管道维修,可以在便于维修的部位建立阀室;二级地区可以根据相应的户数选择合适的阀间距,但最大不超过60 km;三、四级地区不推荐超临界CO_2管道输送。研究成果可为中国CO_2管道输送相关规范的制定,以及对CO_2管道进行安全评价和事故后果分析提供一定的理论支持。

摘要：针对大口径埋地输气管道发生物理爆炸对并行含体积缺陷邻管的冲击行为,利用LS-DYNA和LS-PREPOST有限元软件建立基于光滑粒子流体动力学-有限单元法的管-土-炸药耦合模型,分析不同缺陷深度、不同缺陷表面积、不同缺陷位置和不同爆心距下邻管的动力响应;基于爆腔预估公式和峰值振速经验公式,验证了所建耦合模型的可靠性,并通过设计算例开展多工况分析。研究结果表明:迎爆面上的缺陷处为动力响应的热点区域,最大响应特征值(应力、位移与振速)位于缺陷中心处,随缺陷深度的增加或管间距的减小特征值增速由平缓到急剧;相比缺陷位置和表面尺寸对管道的扰动程度,缺陷深度和爆心距对管道的动力响应影响较大;在本研究的条件下,建议埋地并行输气管道的安全间距不应小于5.16 m,且腐蚀深度不大于管道壁厚的0.633 6倍。研究结果可为埋地输气管道极端灾害下的风险评估提供技术支撑,为并行管道可能的抗爆隔爆设计提供模拟数据支持。

摘要：为了满足越来越高的工业自动化要求,提高石油天然气工业的自动化水平,减小阀室自动仪表施工工作量,降低阀室电缆施工成本,解决施工单位在施工现场由于施工场所受限以及相关单位交叉作业不能尽早完成工期的相关问题。提出了基于ZigBee技术的无线阀室监视系统的研究与设计。以智能阀室为基本单位,在现有检测设备的基础上,设计ZigBee采集节点与设备的接口电路,通过加入带ZigBee协议的RF模块,协调器通过RS232传输数据到RTU数据管理中心进行集中管理,RTU通过通信系统上传至调控中心。通过测试,本系统的传输距离、组网、传输数据功能等能够满足智能化阀室无线系统的要求,达到了预期目标。所设计的系统具有成本低、自组网、实用价值高、误码率低等特点。

摘要：大型浮顶油罐广泛用于石油化工行业,其浮盘落底运行行为因存在安全风险而被严厉禁止,导致油罐的容积利用率下降。为了提高油罐容积利用率,针对现有浮盘落底运行期间产生易燃易爆气相空间问题,设计了一种浮盘落底安全防护系统。通过对浮顶结构进行改造设计,利用发油阶段注氮惰化技术和收油阶段的油气混合物回收技术,保障了浮盘落底安全运行,最终实现提高油罐利用率11%的目的。此外,为检验防护系统的性能,对危险工况下的油罐进行了流体场仿真分析。结果表明:危险工况下管网系统最大压力为1.24×10^(-3)MPa,未超过液压安全阀阈值1.30×10^(-3)MPa及管网系统材料的强度极限,说明浮盘落底防护系统在危险工况下具备良好的泄压保护性能,系统结构设计合理。