摘要：随着天然气管网互联互通成环成网,需要利用仿真技术模拟各种工况下的管网运行状态,以提升管网的供气能力,进而降低管网运行成本。现有的智能化仿真方法过于依赖数据驱动,忽略了天然气流动机理,导致精度与稳定性较差且结果不可解释。为此,从机理角度分析了天然气流动基本控制方程与管网拓扑结构,将机理信息耦合至深度学习的损失函数指导结构设计与训练,形成了天然气管网物理信息神经网络PINN(Physics-Informed Neural Network)仿真模型;然后描述了输入输出变量之间的耦合关系,设计边界条件嵌入训练硬约束模式,建立了硬约束和物理信息神经网络结合BHC-PINN(Boundary Hard-Constraint Physics-Informed NeuralNetwork)的模型,实现了天然气管网全时空状态的仿真监测。研究结果表明:(1) PINN模型将管道与拓扑结构的机理信息耦合进损失函数以提高模型的可解释性,并借助管网进出口冗余数据提高了准确性,实现了对管网压力流量的准确监测;(2)建立的边界硬约束模式,使神经网络的输出强制满足边界条件,得到的流量和压力仿真误差分别从2.1%和0.32%下降低至1.5%和0.082%,训练的效率和速度分别提高了48.5%和55.9%;(3) BHC-PINN能实现管网任意位置气体流动状态的观测,对于中间阀室压力的仿真最大误差为0.2%。结论认为,该新方法能准确仿真天然气管网内流动状态,增强了数据驱动模型的可解释性,并为天然气管网瞬态仿真提供了数据加机理混合驱动的新思路。

摘要：【目的】美国、欧洲是世界上最早建设纯氢管道也是目前纯氢管道建设较为集中的地区,现有纯氢管道分别达2600 km、1770 km,近年来欧洲更是规划了超过30000 km的纯氢管道网络,积累了较多成功经验,中国在构建新型能源体系过程中可借鉴其先进做法开展中国纯氢管网规划与建设。【方法】通过系统梳理欧洲纯氢管道路由、技术参数及建设计划,总结其规划特点及先进经验,同时对比分析中国纯氢管道建设与规划现状,讨论形成中国纯氢管网发展建议。【结果】欧洲纯氢管网规划呈现3个特点:①各管道公司通过组成组织机构或联合项目,共同开发地区纯氢管网,管网连通性、灵活性、协调性均较强;②管道最高设计压力10 MPa、最大管径1200 mm、最大设计输量200×10^(4)t/a,加速向大口径、高压力、大输量方向发展;③纯氢管网规划大量依托原有天然气管网基础设施,超过50%由现有管道改造而来,部分新建管道也计划沿现有管道路由敷设,从而降低管道建设投资,提高管道资产、土地资源利用效率。【结论】借鉴欧洲纯氢管网规划建设先进经验,对中国纯氢管道规划建设提出3个建议:①在国家层面推进纯氢管网顶层规划,全国一盘棋,避免重复建设,提高资产资源利用效率;②布局开展油气管道改输氢气的相关技术研究,形成必要的技术与标准体系;③新建天然气管道在设计阶段需考虑后期改输氢气的可行性。

摘要：日益严格的碳减排要求对动力行业的发展产生了重要影响,厘清燃气轮机燃烧室掺氢燃烧特性成为亟待突破的研发重点。该文选用典型航改燃机燃烧室,在保持燃料总发热量不变的条件下,采用数值模拟探究掺氢体积比对燃烧室实际工况下流场结构、燃烧产物等方面的影响规律,并分析流场动态特性的变化。结果表明,随掺氢比的提升,燃烧室前端温度升高,气体体积膨胀导致中心回流区缩小,CO_(2)排放降低,高温回流产物逐渐远离燃料喷嘴。同时,喷嘴附近热释率增大,压力波动加剧,可能增强燃烧不稳定性进而影响结构安全性。结果可为现有燃机掺氢燃烧改造以及未来氢燃机设计提供一些指导。

摘要：山体滑坡是威胁油气管道安全运行的常见地质灾害之一。横坡敷设的管道最易受到滑坡影响发生破坏,研究滑坡作用下埋地管道的力学响应极为重要。基于弹性地基梁理论,考虑管道变形非线性和土体抗力物理非线性,建立横坡敷设管道力学模型,推导管道挠度、轴向应力及Mises应力解析表达式,并对工程算例进行分析,得到管道的力学响应规律。通过ABAQUS软件建立山体和管道的三维有限元模型,对比分析仿真结果和理论结果,验证了理论模型的可靠性。在此基础上,考虑并分析了坡面凹凸程度对管道力学响应规律的影响。研究结果表明:滑坡区域内横坡敷设管道在主滑面处挠度最大,处在滑坡边界附近和主滑面的管道易发生破坏;坡面凹陷程度的增加会使管道挠度和Mises应力的峰值先减小再增大;凸起坡面内横坡敷设管道产生的最大挠度和受到的峰值Mises应力较平面坡体更小,敷设埋地管道时应尽可能避开凹陷区域。根据坡面凹凸程度对管道力学响应规律的影响,对所建立的理论模型引入形状修正公式,建立了考虑坡面形状的Mises应力计算表达式。研究结果可为管道安全运行和维护提供理论依据。

摘要：旋风分离器是可以长周期大规模应用的气-固分离设备,长输管道中对旋风分离器分离性能的要求也越来越高。以直筒型导叶式旋风管为研究对象,提出一种导叶结构设计方法,可自由改变叶片包角、出口角、叶片高度等参数;通过光学在线检测实验确定分离性能最优的导叶结构,最佳导叶个数为7~8叶、叶片包角为50°~55°;将直筒型导叶式旋风管内气流分为入口环形区(Ⅰ区)、下行流区(Ⅱ区)和上行流区(Ⅲ区)3个区域,经过一定的气流运动假设及简化计算,推导出了适用于该旋风管3个区域分离效率的计算模型,计算值与实验值绝对误差在5%以内。导叶结构设计方法的提出及对分离性能的验证和预测为旋风分离器的实际应用提供指导。

摘要：【目的】随着我国长输油气管道里程的增长,油气管道阀室光通信网络在油气管道的智能化管理中发挥了重要作用。然而,时延作为光通信网络业务优化评估的重要依据,由于现有油气管道阀室光通信网络及其相对落后的技术体制等问题,光网络时延测量(DM)存在自动化程度低、DM操作周期长和对承载业务正常运行影响大等问题,迫切需要一种新型DM方案。【方法】文章基于光传送网(OTN)光业务单元(OSU)技术,使用OSU帧结构中的DM字段,实现了一种高精度时延计算方法。【结果】通过实验测试,在多种业务场景和颗粒度下,文章所设计的油气管道阀室光通信网络高精度DM机制,可在保证DM精度、无需人工现场操作和业务正常运行的前提下,实时掌握其时延状态。【结论】文章所提方法证明了基于OTN OSU的高精度DM机制可以为油气管道阀室光通信网络的业务时延优化和保障提供有力支持。

摘要：石油储罐作为油气储运领域的重要设备之一,制定科学有效的维检修策略显得日益迫切。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系统(桌面端与移动端),实现了储罐数据的采集管理和多维度分析,为储罐的维修维护管理提供了新的思路,支撑储罐数据管理向数字化、智能化发展。(图5,表1,参25)

摘要：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。

摘要：在节能减排与碳中和大背景下,燃气轮机燃烧室燃料逐渐向富氢方向发展。燃料掺氢后,燃烧过程更容易发生回火现象,需要对掺氢燃烧回火规律进行探究。本文选取了带钝体旋流预混燃烧室开展甲烷掺氢–空气的预混燃烧数值模拟研究,湍流模型采用SST k-ω模型,湍流燃烧模型采用火焰面生成模型(FGM);准确地计算湍流火焰速度对回火现象的预测非常重要,因此对进度变量输运方程中源项的封闭考虑了掺氢对层流火焰传播速度的影响。数值模型与方法得到了实验验证,并进一步探究了当量比、入口平均轴向速度、钝体壁面热边界条件对回火现象的影响。结果表明降低当量比、提高入口平均轴向速度以及增强壁面换热对回火现象具有抑制作用。本文所总结的回火规律对于掺氢燃烧室设计具有指导意义。

摘要：超声临界折射纵波(LCR波)法是无损检测工作状态下结构应力的有效方法。超声LCR波法是敏感测量方法,温度直接影响超声波的传播速度,也会引起超声换能器的尺寸变化。根据超声波测量应力的基础理论-声弹性理论,分析声弹性系数和零应力下飞行时间与温度的定量关系,得到超声波测量应力的温度补偿公式,通过试验测量不同温度下超声LCR波飞行时间。结果表明温度对超声LCR波测量应力的影响归结于温度对超声LCR波传播声程的影响,温度越高超声LCR波传播的有效声程越长;设计的一发两收超声换能器可有效地消除声楔块和耦合剂的影响,将温度的影响程度降低至10%,可显著提高测量精度和稳定性;试验测量与理论计算得到的飞行时间与温度关系有着良好的一致性,充分验证了补偿公式的准确性。