摘要：油气管道的材质大部分是以铁磁材料为主的各种合金,为了保证耐压强度,油气管道壁厚一般要求10 mm甚至更高。较厚的铁磁金属管道会对电磁信号产生极大的衰减,虽然低频电磁波可以有效穿透金属管道,但是电场信号依然衰减很大,只能利用磁场信号进行近场耦合通信。文中设计了一种基于电磁感应的油气管道双向通信系统,采用高灵敏度磁传感器实现了系统的收发分置,利用简单的通信编码方案实现了数据帧的可靠通信,采用优化检测算法提高了通信系统的准确度,实现了基于油气管道智能封堵器的管内外双向通信系统。

摘要：管内智能封堵器在封堵过程中其周围流场会发生变化,管内流量和压力变化剧烈,使封堵器尾流场出现漩涡,产生涡激振动现象,对封堵器造成冲击,无法保证封堵的稳定性,进而对封堵效果造成影响。鉴于此,对封堵器封堵时振动剧烈的问题进行了研究,在原有封堵器结构上做了一定的改进。考虑到封堵器尾部流场变化较为剧烈,在封堵器尾部加入三块可折叠扰流板,以降低管内涡量和压力,缓解封堵器的振动。采用响应面法设计试验方案,利用Fluent软件计算不同角度和面积下涡量和压力的大小,证明了扰流板的角度和面积对管内流场有较大的影响,从而影响封堵器的减振效果。对得到的试验数据进行分析,建立了扰流板角度和面积与封堵器尾部涡量和压力平均值的关系,得到最优参数进行了数值模拟。优化模型压力与涡量的平均值和最大值都比原始模型小,说明该优化设计方法有利于封堵器的减振。

摘要：为减少管内智能封堵器的振动,在封堵器尾部设计三块可折叠扰流板,以降低管内流场的压力和涡量,从而减少流体对封堵器的冲击,但扰流板的角度对减振效果有着较大的影响,因此需要对扰流板的运动进行控制,使其翻转到指定的角度,达到最佳的减振效果。设计一种气动控制系统,建立气动控制系统的模型,选择模糊PID控制方法来控制系统的位移,进而控制扰流板的翻转角度。同时对系统的运动速度进行控制,间接调节扰流板的翻转角速度,使扰流板的翻转速度趋于稳定,避免由于速度波动而引起流场剧烈变化。仿真结果表明:所设计的控制器可以有效地控制扰流板翻转角度和角速度,满足实际工程需要。

摘要：针对智能封堵器的水声通信子系统中的通讯问题,以及成品Modem与实际的水声换能器频段相差太远而无法直接使用的问题,设计了基于单片机和DDS技术的水声通信系统。介绍了该系统的结构、工作原理及其信号源电路中软、硬件的设计方法。阐明了该系统可通过对单片机AT89C51编程以控制DDS芯片产生频率为33～43kHz的正弦波信号,信号经过滤波及功率放大后输出至水声换能器,从而驱动水声换能器工作,用于完成智能封堵器中水声通信子系统的通信任务。

摘要：智能封堵器管内外双向通信系统是封堵器实现智能化的关键。为了解决封堵器通信系统的通信难题,打破国外技术封锁,以ELF电磁波为通信载体,完成了智能封堵器管内外双向通信系统总体结构设计,并结合自行设计的智能封堵器样机,完成了通信码和整个通信系统管内外通信实现流程的设计。同时模拟智能封堵器真实作业过程搭建了试验平台。试验结果表明:所设计的智能封堵器管内外双向通信系统可以很好地实现对智能封堵器的通信,通信距离沿管线方向达到4.8 m,满足实际作业要求;ELF电磁信号的衰减与接收距离的三次方成反比,20 Hz的ELF电磁信号穿透能力比30 Hz的ELF电磁信号穿透能力强。所得结论可为智能封堵器管内外双向通信系统的设计和优化提供参考。

摘要：管内智能封堵器可以在不停输的状态下,通过无线控制系统在管道内部进行高压封堵作业,为保证封堵器安全平稳工作,减少管内受阻流场对封堵作业的影响,需要对管内高压封堵过程流场演化规律以及封堵器在封堵过程中的受力变化情况展开研究。通过建立管内智能封堵器三维模型,采用质量、动量守恒方程对高压管内封堵作业时封堵器周围流场进行数值模拟,得到了封堵器受力与封堵进度、入口压强、入口速度之间的关系。根据演化规律发现,不同端面对流场的特征变化以及封堵器受力情况有一定影响,提出两种具有弧线特征的端面形状,模拟结果表明:半球形端面智能封堵器在封堵作业时,其周围流场特征变化及封堵器受力均优于台阶形和抛物面形端面结构,由此为管内高压稳定型封堵器的结构设计及优化提供了依据。

摘要：为使管内智能封堵器在管内更加平稳地运行,对原封堵器外形进行了改进,增加了曲形端面结构,并对改进模型进行了数值模拟计算,分析其流场分布规律,结果发现曲形端面结构对流场有一定改善作用。借助正交试验法设计试验方案,模拟结果显示各组试验模型压力梯度分布有明显差异,证明端面参数对流场稳定性影响较大,同时建立端面参数与流场压力梯度绝对平均值之间的数学模型。采用序列二次规划算法对数学模型进行优化,得到最优参数组合并通过模拟验证,优化模型相比初始模型有效降低了响应量数值,其绝对平均值降低约15%。研究结果对封堵器结构外形的设计优化具有指导意义。

摘要：管内智能封堵器在管道维抢修作业中发挥着重要的作用。但在封堵过程中,封堵器周围流场会发生剧烈变化,产生较大的压力脉动,导致封堵器能量损失严重,引起自身的振动,无法保证封堵过程的稳定,甚至造成封堵作业失败。在管内智能封堵器尾部结构设计了三块可折叠扰流板,通过对改进模型的数值模拟,发现扰流板的面积和翻转的角度对管内流场压力脉动存在较大影响。利用CCD中心试验法设计试验方案,并进行模拟分析,以封堵前后的压力差作为衡量管内流场环境的优化指标,根据响应面法得出封堵前后压力差与扰流板角度、面积之间的映射关系。采用强化学习中的蒙特卡罗算法对该映射关系进行优化设计,获得前后压力差最小时的扰流板参数。数值模拟结果表明,通过蒙特卡罗算法优化的模型相比于原始模型管内流场有较大的改善,封堵前后的压力差明显降低,管内流场的最大压力和湍动能也显著下降,有利于减少封堵器的能量损失,缓解封堵过程中的振动,保证封堵作业平稳进行。

摘要：陆地及海底油气管道的维护或维修都应避免停输作业,利用管内智能封堵技术能在不停输情况下进行管道维修作业。设计了一种Φ1 016 mm油气管道管内智能封堵器,封堵器由清管模块、锚定模块和密封模块串联组成,具有双锚定单密封的功能,并能在到达故障管段之前实现减速;利用有限元软件abaqus对封堵器的密封性能进行了分析,结果表明在管内介质压力为10 MPa的情况下,密封能力(压力)达到了15 MPa.该研究为大口径管内智能封堵技术提供可参考的技术方案。

摘要：耐压连接器是管内智能封堵器实现高压封堵的功能单元,在工程应用中,连接器可使智能封堵器的连接简单便捷,但是修理或更换连接器所需的时间和成本都比较高,因此开发出一种在其使用寿命周期内几乎不会出现故障的连接器十分迫切。在简要介绍了所设计的一种新型智能封堵器的构成、结构、工作原理的基础上,详细论述了用于该新型智能封堵器的耐压连接器的设计与制作,重点论述了耐压连接器的各个构成部分,包括耐压插座、耐压插头、开关、耐压电缆等的结构选型及设计计算,同时对耐压电缆的硫化制作过程进行了深入的阐述。