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[硕士论文] 王泽浩
船舶与海洋工程 集美大学 2018(学位年度)
摘要:天然气储量丰富、燃烧清洁,应用前景广阔。目前的存储方式以压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)为主,但这两种方式具有明显缺点。天然气吸附存储技术(ANG)是一种安全、经济、具有发展潜力的存储技术,但ANG工程应用仍存在缺乏高性能吸附剂的技术瓶颈。为研制新型ANG吸附剂,本文展开如下研究工作:
  (1) MOFs制备、表征与高压吸附平衡试验装置搭建。金属有机骨架物(MOFs)为由机械化学法和溶剂热法合成的MOF-5和MOF-199。试样首先经由Micromeritics3Flex测试77K氮的吸脱附数据确定比表面积和微孔容积,然后通过X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)和热重分析(TG),分析制备试样的微观形貌和热稳定性。结果显示,合成的MOF-5和MOF-199试样特征峰符合文献报道,同时均具有优良的热稳定性;机械化学法合成的MOF-5晶粒粒径仅为溶剂热法合成晶粒的1/50,但比表面积仅为MOF-199比表面积的2/5。
  (2)甲烷MOFs上的吸附平衡分析。在温度区间283~303K,运用美国Micromeritics3Flex全自动微孔吸附仪测试了甲烷在制备MOFs试样上极低平衡压力(<100kPa)下的吸附平衡数据,并在回归亨利定律常数后,计算了甲烷在试样上的极限吸附热。随后,应用建立的气体高压吸附试验平衡装置测试,在相似的温度区间,测试了甲烷在试样上的高压(10MPa)吸附平衡数据,并通过比较Langmuir系列方程的预测精度、确定了绝对吸附量后,计算了甲烷在试样上的等量吸附热。甲烷在制备MOFs试样上的吸附等温线均为Ⅰ型曲线;Toth方程的预测精度最高,预测甲烷在MOF-5和MOF-199上过剩吸附量的平均相对误差为0.98%和1.53%。甲烷在MOF-5和MOF-199上的等量吸附热为20.51~26.78kJ/mol、13.88~18.92kJ/mol。显然,MOF-5表面能量的不均匀性强于MOF-199,甲烷分子与MOF-5壁面之间的相互作用较其与MOF-199壁面之间的强。
  (3)甲烷在碳基材料上的吸附平衡分析。首先,由Micromeritics3Flex全自动微孔吸附仪测试77K氮气吸附等温线,表征了椰壳活性炭SAC-01和层状石墨烯GS(3D)的比表面积、孔容积及孔径分布(PSD)。其次,采取与MOFs上相似的试验步骤,分别测试了甲烷在SAC-01和GS(3D)上的吸附平衡数据。基于极低压力(<100kPa)下的吸附平衡数据,通过Henry定律回归确定极限吸附热,并由10-4-3势能函数计算了甲烷分子与吸附壁面碳原子间的交互作用势。高压吸附平衡数据首先同样比较了Langmuir系列方程的预测精度,并在确定了绝对吸附量后,计算了甲烷在试样上的等量吸附热。结果表明,SAC-01和GS(3D)的比表面积分别为1507m2/g和2062m2/g,甲烷与SAC-01和GS(3D)壁面碳原子之间的相互作用能平均值为67.19K·k和64.23K·k,SAC-01狭缝孔比GS(3D)壁面碳原子层对甲烷分子的作用能更大。Toth方程的预测精度最高,在试验范围内预测甲烷在SAC-01和GS(3D)上的过剩吸附量的平均相对误差为0.25%和2.29%。甲烷在SAC-01和GS(3D)上的等量吸附热为17.01~20.91kJ/mol、12.44~18.41kJ/mol。
[硕士论文] 孙银
安全科学与工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来罐区事故频发,反映出我国石化企业技术方面、安全管理方面存在明显不足,汽油罐区是汽油储存的主要集中区域,由于罐区内的工艺生产流程简单,生产连续性较弱,与生产装置相比,汽油罐区的安全管理重视程度明显不够,目前国内汽油罐区大多实施安全标准化、HSE管理体系,但安全管理模式较为单一,针对性较弱,在风险辨识、风险分析、损失控制方面都有所欠缺。针对上述问题,本文构建了基于过程安全管理的汽油罐区的安全评估体系。
  本文通过对职业健康安全评价体系(OHSAS)、国际安全评级系统(ISRS)、基于风险检验的管理(RBI)、安全标准化的分析,了解上述评估工具的优缺点,而且应用领域的差异限制了各自的适用性。构建安全评估要素体系,在安全评估要素的选择上,将海选的安全评估指标进行分类,采用事故原因统计分析与安全评估要素权重分析相结合的方法,对其进行整合、剔除与增补,确定安全评估要素体系,分析二级要素在各个评估工具中的覆盖率,验证其合理性。采用该方法确定影响罐区的安全评估因素,并根据重要度等级将评估要素分为12个一级要素和37个二级要素。对确定的安全评估要素利用层次分析法构建评估要素的判断矩阵,在通过一致性检验后,对安全评估要素进行权重比的计算,引入贴近度函数,对权重结果进行合理性检验,构建罐区的安全评估要素体系。
  依据我国安全标准化、石化行业相关标准、法律法规,对已有的二级要素问题进行优化和初步赋值,问题与分值还需根据体系实施情况进行调整。引入成熟度模型对评估结果进行分级,基于过程安全管理的汽油罐区安全评估体系构建完成,根据构建的安全评估体系制定相应的安全评估流程提高评估过程效率和客观性。
  为证明该体系在汽油罐区的适用性和有效性,对构建完成的安全评估体系进行了工程案例应用。根据评估结果对罐区的不足之处提出了针对性的建议措施,将评估结果与国内罐区评估结果对比,找出差距和改进空间,为该罐区的安全管理明确了下一步的提升目标。
[硕士论文] 周东光
项目管理 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:对于石油天然气行业而言,管道运输是传统五大运输方式中最佳而且较为经济的选择。经济社会的快速发展,能源需求日益旺盛,大型长输管道工程项目进入建设高峰期,投资大,建设周期长,项目管理的专业化、复杂化程度越高,各项风险不可控因素增多。随着工程朝着大型化的方向逐步发展,项目管理出现高度的专业化分工,项目管理的模式由以往简单的单一管理模式向复杂化转变,项目的风险越大,管理的过程越复杂,管理的效益就突显出来。
  面对激烈的市场竞争,更为在国际市场上能持续提高自有竞争力,工程建设市场发生着深刻的变化,积极推进国际通行的设计、采办、施工、试运等管理内容一体化运作的EPC项目管理模式成为潮流。EPC管理模式的推行,将建设单位从专业而繁重的工作当中解救出来,但对建设单位的项目管理水平却提出了更高的要求,在专业化管理博弈当中,避免使建设单位失去主导,处于被动地位,为应对这种变化,在项目管理过程当中形成对等的管理制衡,PMC管理模式应运而生,以PMC专业化管理对接EPC专业化管理,降低对建设单位的管理要求。
  本文首先通过长输管道建设工程项目的特点和目前管道建设组织模式进行分析,指出PMC项目管理模式产生的背景,接着对PMC项目管理模式的管理特点以及各个阶段的典型管理任务进行介绍,然后结合具体的项目实践进行经验总结。结合具体项目,对目前PMC项目管理实施与发展存在的问题进行了归纳,同时给出具体建议。对长输管道工程项目PMC管理模式的实践起到一定的应用价值,同时为采取其他管理模式下的项目管理思路起到重要的借鉴作用。
[硕士论文] 韩文广
机械工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:大型立式容器是一种广泛应用于石油化工行业的贸易结算计量器具,其计量的准确与否直接关乎到国家经济利益及计量信誉。传统的立式容器计量方法存在测量精度较低、成本高、作业风险等缺点,且容量计算主要依靠人工完成,计算量大、效率低,计量误差较大。因此,对大型立式容器进行精确测量并准确计算其容量是石油化工领域急待解决的问题。
  论文首先对大型立式容器的数据采集方法进行了研究。基于容器内壁的基本结构分别研究了罐壁及底量的数据采集方法。利用三维激光测量技术获取罐壁点云数据,底量数据则采用水平测量法获取。与传统测量方法相比,本文方法能精确获取罐壁的点云数据和底量数据,为后续的容量计算提供可靠的数据保证。
  其次,对罐壁点云数据预处理方法进行了研究。基于三点吻合拼接原理对测量得到的多站点云数据依次进行合并,得到完整的罐壁点云数据,然后对拼合后的数据先后进行降噪及数据精简处理,剔除粗大误差点及冗余数据点,为后续精确、高效地计算罐体容量奠定基础。
  再次,基于切片处理方法对罐体容器计算方法进行了研究与实现。沿高度方向将罐体离散为一系列切片体,通过截面提取处理,分别获取各切片体的截面层点云,采用最小二乘法进行拟合,求到各截面层的圆心及半径,并在此基础上进行罐体的容量计算,再通过静压力修正,输出罐体任意截面高度的容量及总容量。
  最后,基于Visual C++开发平台,编制了大型立式容器点云数据处理及容量计算应用软件。该软件包含点云数据处理、罐体容量计算、报表文件输出三大模块,支持SQL Server数据库,可有效完成点云数据的降噪及精简处理、任意截面高度对应的容量计算,并以Excel文件格式输出相应的容量报表数据。运行实例表明,该应用程序功能完善、操作简单、运行稳定,有效克服了现有技术在大型立式容器容量计算方面存在的不足。
[硕士论文] 赵晟博
航海科学与技术 大连海事大学 2018(学位年度)
摘要:目前中国LNG的主要运输模式为LNG散装专用船运输和LNG公路槽罐车运输。这两种运输模式均有经济效益低、运输工艺繁琐、运输安全隐患多等不足之处,而使用LNG罐式集装箱运输LNG可实现“一罐到底”的“门到门”运输模式,且这种运输模式具有投资少、机动性好、装卸效率高等优点,能够弥补上述两种运输方式的不足,在提高经济效益的同时也提高运输的安全性。此外,LNG罐式集装箱虽然以一种运输工具被设计与制造,但其本身的功能还覆盖到可作为储存工具、销售工具等进行使用。因此在某些特定的情况或运输模式下,LNG罐式集装箱具有很广阔的发展前景。
  LNG罐式集装箱的合理积载、罐内压力的变化及罐体强度是保障其在船舶运输安全性的重要技术问题。本文按照LNG罐式集装箱的不同装载状态进行分类,对下述三项因素进行分析与研究。
  LNG属于IMDG规则中的易燃易爆气体,LNG蒸气会因罐内压力过高而排放到外界环境中,因此会有一定的潜在危险性。本文根据LNG及其蒸气的性质与危害性,提出LNG罐式集装箱在船舶舱面上积载、隔离的基本原则与方式。
  本文针对运输中LNG罐式集装箱罐内压力上升趋势的问题,将热平衡模型引入到LNG罐式集装箱绝热性能的分析中,分析了影响LNG罐式集装箱静态日蒸发率、维持时间的因素。在此基础上总结归纳出一种使用俄罗斯修正模型的计算方法,来计算不同充装率、不同外界环境下的LNG罐式集装箱维持时间,弥补了制造商所提供单一参照曲线的局限性。
  本文针对罐内液体随船摇晃所带来的冲击问题,应用Ansys Fluent流体分析软件,借助多相流模型针对不同充装率下罐内液体与罐体共振现象进行了模拟,得到晃动过程中液体的分布与罐内压强的分布情况。为LNG罐式集装箱的多用途开发提供理论依据。
[硕士论文] 邱云钦
船舶与海洋工程 浙江海洋大学 2017(学位年度)
摘要:原油燃烧爆炸是造成人员伤亡、财产损失以及环境破坏的事故之一。近年来,随着经济的发展,人类对原油的需求越来越多,在开采、运输、储存过程中,原油燃烧爆炸的事故频繁发生,而用于储存原油的大型储罐一旦发生燃烧爆炸,扑灭是非常困难的。因此,研究原油-空气燃烧爆炸的机理,掌握油气爆炸的发生和发展规律,提出预防燃烧爆炸的建议和措施,研究结果有助于减少燃烧爆炸事故的发生。
  为研究油气混合物的燃烧爆炸规律,利用流体力学、化学动力学、工程热力学等基本理论建立数值仿真模型,研究原油-空气混合物在不同浓度下,开口以及封闭状态下油气燃烧爆炸的规律。
  结果显示,油气浓度和容器是否密封是影响油气-空气燃烧爆炸变化的主要影响因素。在一定的油气浓度下,油气浓度越高,油气爆炸压力的最大压力越大,当超过一定的油气浓度,油气浓度越大,油气混合物燃烧爆炸的最大压力值减小。管道开口和管道密封状态下油气混合物爆炸实验,结果发现管道在开口状态下,油气混合物的油气爆炸的最大压力小,油气混合物在密闭状态下燃烧爆炸,爆炸压力峰值大。
[硕士论文] 郝建超
供热、供燃气、通风及空调工程 青岛理工大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着我国快速的城镇化,大量农村人口转移到城市,使得生活和生产用的各种燃气消耗量也随着迅速增加。此外,为缓解我国日益严重的环境污染问题,在生活和生产领域,国家大力提倡“煤改气”,使用相对清洁的各类燃气替代燃煤,这也增大了燃气的使用规模。各类燃气的大规模利用减少了煤炭的使用量,在一定程度上减轻了环境污染。
  本文针对液化石油气泄漏扩散事故,基于质量守恒、动量守恒、能量守恒和多组分气体组分输送方程,建立数学模型,采用CFD方法对气体泄漏扩散进行数值模拟计算。研究温度、相对湿度、太阳辐射以及泄漏源上风向、下风向设置障碍物等因素对气体泄漏扩散的影响。得到泄漏扩散的质量分数、温度和速度分布图,旨在揭示液化石油气泄漏扩散的传输机理及其演变规律。结合爆炸极限得到区域内可能发生爆炸的区域,确定安全范围。
  结果表明:温度、相对湿度、太阳辐射和障碍物对气体泄漏扩散均有明显影响。温度越高,空气分子活跃度越大,增大了重气云团的稀释速率,缩短了重气转变为非重气的时间,增大了爆炸区域。相对湿度越大,云团的重气效应越明显,加快了向近地面扩散的速度,减缓向下风向的扩散速度,减小了爆炸区域。太阳辐射使地面温度和泄漏气体的温度升高,增大了分子的动能,加快了泄漏气体的扩散速率,增大了爆炸区域。障碍物改变了速度场分布,从而改变了泄漏气体的扩散规律。泄漏源上风向障碍物,使空气的不均匀度增大,改变了液化石油气的泄漏扩散规律,增大了水平方向上的爆炸距离,但减小了垂直方向上的距离;下风向障碍物对气体扩散有直接的阻挡作用,极大地减缓了向下风向的泄漏扩散速度,减小了爆炸区域。
[硕士论文] 仲维超
物流工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:原油储罐及油库储备规模的大型化发展,使得油库发生火灾爆炸的危害性及概率相应增大,极易发生难以估计的重大灾难性事故。一旦发生火灾或爆炸等事故,不仅造成极其恶劣的影响,同时也会对企业和人民的生命财产造成严重的损失。全面系统地分析油库的事故危险因素,并进行安全评价,对及时发现并解除安全隐患,预防事故发生,实现油库的安全生产具有重要意义。
  首先,在大量阅读文献的基础上,结合D港原油库区的实际情况和所存储货品的危险特性,对油库存在的危险有害因素进行了详细分析。为后续的安全评价以及风险防范措施制定奠定了基础。然后,分别采用安全检查表法、事故后果模拟分析法以及区域定量分析法对D港油库的作业安全进行了定性和定量评价。其中,利用安全检查表法定性分析出油库在布局、设备、储运工艺等诸多方面的潜在风险。油库常见的事故类型主要有溢油(即跑、冒、漏)、池火灾、喷射火以及爆炸,本文采用多种事故后果模拟模型分别对池火灾、喷射火、蒸气云爆炸等事故后果进行模拟,模拟结果表明大部分的火灾事故的影响都不会波及到周围居住区、企业、交通线的安全;而蒸气云爆炸的事故后果非常严重,其产生的冲击波以及辐射热强度大,影响范围非常广。根据事故后果模拟分析的结果可以确定火灾救援人员所处的危险区域,划定救援的安全距离与撤离方案。区域定量分析法在给出油库的个人风险和社会风险的同时,也为确定油库的影响范围,制定油库的科学规划提供了科学依据。最后,结合油库风险评估的结果,找出D港油库存在的潜在风险,有针对性的提出整改意见及安全防范措施,以防止和减少事故发生。
[硕士论文] 白文浩
信息与通信工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:能源问题是所有问题的重中之重,清洁型能源越来越重要,液化天然气(LNG,Liquefied Natural Gas)具有清洁、安全、高效等特点,逐渐替代传统能源成为主要能源。在液化天然气运输过程中,对槽车位置和运输过程中状态的变化进行实时监测是实现安全生产的重要保障。
  本文的监测对象是液化天然气罐体的液位,首先,通过分布式超声波传感器采集液位信息,经单片机电路进行信号调理和信息预处理,对数据进行采集、显示、判断报警,同时将数据发送给PC端上位机。其次,实现多传感器模式下的液位信息融合,得到实时并且准确的动态液位值。
  本文着重探索了以自适应加权融合算法为核心的分布式多传感器信息融合算法。在分析运输途中液化天然气罐体液位的多传感器时滞模型的基础上,针对可能存在的数据丢失和传输时延,将单传感器进行分批估计,引入置信矩阵,按矩阵加权,并基于多传感器融合算法理论,设计自适应加权融合算法。其中,对于单传感器分批估计分别从实时性和有效性进行了公式推导,并对比了平均加权融合,最优加权融合,自适应加权融合等三种加权融合算法的效果。
  通过试验比较本设计测量结果与实际数据,自适应加权融合算法在低动态情况下精度相对较高,数据稳定,能够监测液化天然气在槽车运输途中罐体的液位变化。具有一定的理论价值和现实意义。
[硕士论文] 孙明郁
安全科学与工程 青岛科技大学 2017(学位年度)
摘要:近几年,随着我国液化天然气(LNG)生产、运输和储存项目的不断投用,LNG产业得以飞速发展。LNG产业的快速发展一定程度上填补了国内能源需求的缺口,改善了我国能源短缺和环境污染的现状;但是快速增多的 LNG站场也带来了安全隐患和事故风险。大量的研究结果表明:由于液化天然气具有极低温和易燃易爆的特性,LNG泄漏后的液体和蒸气对人员和设备都会造成伤害,特别是泄漏后形成的蒸气云一旦遇到点火源极有可能发生严重的火灾、爆炸事故。
  因而,非常有必要对 LNG泄漏后的扩散行为和扩散抑制技术开展研究,选择合适的抑制技术以减小 LNG泄漏扩散范围,最大限度的避免灾害性事故的发生。高倍数泡沫是一种抑制 LNG扩散的有效方法,但是目前对其抑制机理还不明确,一些关键应用参数需要通过实验进一步确定。鉴于此,本文主要开展了以下研究工作:
  (1)通过分析储液池蒸发过程中的热量、动量和质量转换以及蒸气云在大气中的扩散原理,找出影响 LNG蒸发扩散的主要因素是热量输入和气体流动程度,并提出高倍数泡沫对LNG蒸发扩散的抑制机理:高倍数泡沫覆盖着LNG储液面上方后由于带入了大量热源,上层泡沫对LNG蒸气进行加热,使得LNG蒸气密度降低,LNG蒸气上浮,进而降低了地面处可燃气云浓度和体积,以减小发生火灾爆炸事故的概率。
  (2)从流体动力学的角度出发,利用基于CFD理论的KFX软件,对国外大型LNG泄漏扩散实验进行模拟计算。模拟计算结果表明:KFX软件可以有效地模拟 LNG蒸发扩散过程。模拟计算中监测点的浓度变化、储液池温度变化、蒸气云范围及高倍数泡沫抑制效果等结果都与实验结果非常相似。模拟结果验证了前面提出的抑制机理。
  (3)通过实验前的模拟计算,预测LNG实验结果。模拟结果表明:模拟结果给出了一定风速作用下的可燃气云范围,和关键设施处的可燃气云浓度,并为LNG现场实验的监测点布置等工作提供参考。
  (4)根据预测模拟计算结果,开展LNG泄漏扩散实验,实验结果表明:LNG储液池下风向浓度、温度、高倍数泡沫的抑制效果等数据与国外现有实验结果相似。实验结果中的储液池温度、气云、质量蒸发速率等数据变化反映出高倍数泡沫对LNG储液池的蒸发扩散的抑制作用,验证了高倍数泡沫抑制机理和有效性。
[硕士论文] 龚甍
应用化学 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:天然气作为一种CO2等污染物排放较少、能量利用率高和热值较高的清洁能源,越来越受世界各国的重视。天然气中所含的酸性组分H2S不仅会造成环境污染,还会带来催化剂中毒、金属设备的腐蚀及影响天然气的热值等问题。因而在天然气的运输与利用之前,必须将H2S从天然气中脱除。
  环状胺脱硫剂是一种新兴的液体脱硫剂,其合成简便、成本低廉、空间占用率低、可直接注入、脱硫效率高,在众多脱硫剂中占有不可替代的地位。目前环状胺脱硫剂已得到越来越广泛的关注,但国内相关研究较少。
  本课题对TMT、HET、HPT这三种环状醇胺脱硫剂的脱硫效果进行了评价。考察了浓度对脱硫剂脱硫性能的影响,研究了 MOPA、CBHA这两种添加剂对硫容量的影响。结果表明,HET的瞬时脱硫速率和硫容量均显著优于另外两种。同一种脱硫剂,在不同浓度下的脱硫性能都表现出先上升后下降的趋势。MOPA、CBHA对HET溶液的硫容量均有促进作用。
  以环状胺类化合物为主剂,通过加入添加剂改善脱硫性能,配制成SR-1和HN-1两种复合环状胺脱硫剂。考察了这两种脱硫剂在不同温度和不同硫化氢浓度下的脱硫性能。当H2S浓度在200~1000 ppm,温度在3~45℃范围内,使用体积为1 mL的SR-1脱硫剂可脱除0.585~7.123 mg的H2S。当H2S浓度在200~1000 ppm,温度在3~45℃范围内,1 mL的HN-1脱硫剂可脱除2.637~13.878 mg的H2S。在现场脱硫实验中,1 mL的HN-1脱硫剂可脱除3.64~4.86 mg的H2S。
[硕士论文] 林家祥
工业工程 西安建筑科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着中国国民经济的快速发展,天然气的需求量不断递增,同时天然气的输送任务更加艰巨,这就要求长输气管道系统具有较高的可靠性水平。为了充分了解长输气管道系统可靠性增长趋势及系统可靠性增长的详细信息,在一定范围内预判系统未来失效时间,提高系统可靠性,保证系统正常运行,论文采用Gamma分布模型结合结构熵理论以及模糊理论对长输气管道系统可靠性增长预测进行研究,并对模型结果进行有效性分析。论文的主要研究内容概括如下:
  通过对长输气管道系统可靠性增长预测模型特点的概括,采用结构熵理论对其影响因素进行分析;同时通过长输气管道系统可靠性增长预测参数模型的确定,并采用以失效时间分布理论为主导,系统寿命和故障强度等多种参数为辅的方式来构建结合模糊理论的基于Gamma分布的长输气管道系统可靠性增长预测模型。通过实证分析研究长输气管道系统可靠性增长预测模型的应用性,并对模型的预测能力以及拟合能力进行分析以验证模型的有效性,同时对论文的研究内容进行了归纳总结。
  论文的研究成果可以增强系统研制开发阶段的意识;同时也有利于指导长输气管道系统的预维修及后维修工作。文中构建的因素决策分析方法以及可靠性增长预测模型具有良好的适用性,同时对其它类似的可靠性增长研究工作具有很好的借鉴意义。
[硕士论文] 申鹏飞
油气储运工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:在水煤浆的制备和输运过程中,工况条件苛刻,介质成分复杂,浆体中固体颗粒含量高,管路输送系统长期处于高温、高压条件下,水煤浆存在着复杂的流动特性。水煤浆管道输送是典型的固-液两相流的流动过程,煤粉颗粒随水煤浆流动过程中对管道产生的冲蚀磨损,会对管道运行安全产生极大隐患,特别是对于容易发生冲蚀磨损失效的弯头,变径管,三通等典型管件。
  本文以水煤浆储罐经增压泵外输到气化炉的输送管道中的90°弯管、变径管和三通管为研究对象,通过 CFD数值模拟的方法对90°弯管、变径管和三通管开展冲蚀磨损三维数值模拟研究。首先对水煤浆冲蚀磨损理论进行了介绍,从水煤浆的特性及分类、冲蚀磨损机理与冲蚀影响因素三个方面进行了详细的介绍。其次对冲蚀磨损的离散相模拟理论进行了研究,依次建立基本控制方程,选择标准k??湍流模型,选择离散相随机轨道模型研究颗粒运动轨迹,选择腐蚀与沉积模型作为冲蚀磨损率模型,选择标准壁面函数法和壁面反弹恢复系数作为壁面处理方式和颗粒碰撞壁面后的反弹恢复方程,选择QUICK离散格式和基于压力的求解器作为控制方程的离散化和求解方法。再次,根据实际工厂资料,依次建立几何模型,划分模型网格,设置边界条件,求解设置及模拟运算,并对网格的无关性与模型的有效性进行验证。
  本文通过借助Fluent软件计算并模拟不同工况条件下,水煤浆管道的最大冲蚀磨损率和冲蚀磨损的位置分布,来分析并研究水煤浆管道的冲蚀磨损规律,建立水煤浆管道冲蚀磨损的预测方法,分析得到了管道直径、弯径比、弯曲角度、煤粉颗粒直径、煤粉颗粒密度、煤粉颗粒质量流量、流速等不同冲蚀影响因素条件下管道的最大冲蚀磨损率变化规律,并提出合理的管道冲蚀磨损的预防措施,为管道设计、工艺计算以及管道系统壁厚监测提供理论依据,为工程实际实际应用提供一定的理论指导。
[硕士论文] 崔祥华
安全科学与工程 西安科技大学 2017(学位年度)
摘要:天然气目前已经广泛用于居民的生活当中,其储存的安全性也日益成为关注的焦点,对天然气泄漏事故进行理论分析和数值模拟研究,可以掌握其扩散过程、规律和危害范围,为消防减灾提供一些指导依据。
  本文主要运用理论分析和数值模拟结合的方法进行分析,理论上分析了储罐区的危险性,并利用道化学指数评价法进行储罐区安全评价,分析可能存在的事故以及事故的影响因素,结合实际情况,确定相关参数,利用高斯烟羽模型计算出不同泄漏孔径下的天然气危害范围;文章根据分析出的影响因素,采用FLACS软件模拟对比不同泄漏速率、不同温度和不同风速情况下,得出天然气储罐泄漏扩散的变化情况以及天然气泄漏扩散的完整过程,选定事故场景,得出泄漏扩散的危害范围和爆炸超压的变化,并针对特定场景提供应急处置方案。
  文章根据天然气的理化性质进行危险性分析危险源辨识,确定该储罐区已构成重大危险源,运用火灾、爆炸危险指数法对储罐区进行安全评价,得出储罐区发生灾害后的后果,计算得出储罐区的危害半径为54.8m,危害面积为9439.5m2。分析影响泄漏扩散的因素,并根据实际情况,选取长方形泄漏孔,泄漏位置为罐底H=2.5m处,根据大气稳定度选定扩散系数,代入高斯烟羽模型,得到在泄漏孔径为101mm、80mm和20mm时,最大危害距离分别为15m、9m和5m。软件模拟得出不同时刻天然气泄漏的状态,分析出天然气扩散过程主要包括紊流喷射、浮力上升和湍流扩散。以天然气爆炸下限5%作为危险边界,在典型气象条件下,气体危害区域最高可达56m,在风向方向,逆风方向最大可达7.5m,顺风方向最大可达46.5m,危险面积为1591m2,同时得到整个空间的危害体积为40462m3;在夏季气象条件下,气体危害区域最高可达34m,危险面积为949m2,同时得到整个空间的危害体积为18997m3;在冬季条件下,云团宽度最大值为30m,最长长度为28m,顺风方向1.5m,逆风方向13m,气体危害区域最高可达38m,最大危害体积为26847m3。通过在不同时间和不同地点进行点火,得到超压低于储罐的工作压力1Mpa,同时低于可对人体造成伤害的100Kpa,在该模拟条件下,不会引起周围储罐破裂,从而引起更大的事故。
[硕士论文] 李森
机械工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:我国境内开采的原油多为高凝点的石蜡基原油,随着运输过程中温度逐渐降低,原油中石蜡不断析出,原油粘度升高,流动性变差,在输油管壁形成结蜡现象,对运输效率造成了不良影响。超声波降粘技术可破坏石蜡晶体结构,原油降粘效果良好且不产生多余杂质。超声波电源是超声波降粘系统的重要组成部分,其性能对原油降粘效果至关重要。本文对超声波电源在原油降粘应用中的工作方式进行分析,研制可以应用于原油降粘的超声波电源。
  本文首先根据超声波原油降粘工况,并对原油降粘用换能器进行阻抗特性分析,明确超声波电源的技术指标并提出总体设计方案。以IGBT为功率元件、采用全桥逆变电路实现输出驱动换能器的高频交流电,其中逆变电路所需的直流电由不可控整流滤波电路输出;为了抑制逆变电路中IGBT关断时各极之间产生的浪涌电压,在各极之间并联瞬态电压抑制二极管防止IGBT被击穿。对IGBT的驱动要求进行探讨,设计具有隔离功能的驱动电路,使用迟滞比较器构成过流保护电路。以STM32F407为主控芯片设计超声波电源的控制系统,采用输出互补PWM信号模式驱动全桥逆变电路,并利用旋转编码器实现PWM信号的频率和占空比调节,由此实现对超声波电源的频率和功率的调节,以适应原油降粘过程中换能器因负载阻抗变化而导致的频率漂移。
  换能器在谐振频率下工作时的等效负载是容性,利用交流电直接驱动将产生大量无用功,导致换能器的热损,影响换能器的工作寿命。建立换能器的等效电路模型,根据阻抗分析结果设计调谐匹配电路,在仿真平台Saber中建立超声波电源模型,进行调谐匹配仿真分析。针对换能器在原油降粘过程中的匹配失谐现象,研制可调匹配电感,实现电感的无级连续调节。此外,根据阻抗匹配原理,对高频变压器进行详细设计。
  最后,本文对超声波电源进行测试,在示波器上得到电源各环节的输出波形,对比串联调谐匹配和LC型匹配网络,测试结果表明LC型匹配的调谐效果更佳且具有滤波功能。使用本文研制的超声波电源驱动换能器进行原油降粘实验,对比分析超声波处理前后的原油粘度,发现超声波能够有效降低原油粘度。
[硕士论文] 朱奕霖
项目管理 西安科技大学 2017(学位年度)
摘要:天然气作为一种清洁能源,以其高效、低碳的明显优势,成为国内最具可实现性的大规模清洁替代能源,以气代煤是优化国内能源结构的最佳途径。陕西省拥有丰富的天然气资源,目前已形成了纵贯南北、延伸关中东西两侧、覆盖全省11个市(区)的输气干线网络,区域内的天然气消费业已呈现迅猛增长趋势。社会发展对天然气供给的依赖度逐渐增大,天然气输配安全对陕西省社会的平稳、持续发展意义重大。
  近年来全国能源行业屡屡发生重大安全生产事故,造成了人员伤亡和巨大的经济损失,这使人不由得对能源安全忧心忡忡。如何在保障用气供给的前提下,通过科学、有效的运行管理,实现天然气管道输配运营安全;如何保证管网天然气泄漏事故得到妥善的处理,防止出现重大恶性事故,都是在天然气输配工作中必须首要考虑的问题。
  围绕这些问题,本文在系统阐述天然气基本知识、相关法律法规和安全管理知识的基础上,通过事故案例回顾,分析事故起因,查找事故根源;以事故预防为指导思想,从天然气输配企业角度,对天然气输配各个环节危险源及其潜在风险进行辨识、分析和评价,构建适合陕西省的天然气输配安全管理体系。并在风险控制的基础上,建立天然气输配应急体系,以有效减少天然气泄漏事故发生后所造成的危害,降低其二次损害,并建立陕西省内应急供气体系,以应对天然气管网事故和冬季供暖期的用气峰谷差,切实保证省内用户的用气安全,维持省内经济建设的稳定发展。
  本文的研究对陕西天然气输配安全管理及其他省市天然气输配安全管理有一定的借鉴作用。
[硕士论文] 穆驰
矿业工程 西安科技大学 2017(学位年度)
摘要:长距离管道输送(简称长输管道)是线性构筑物,油气长输管道即不但连续输送距离长,而且具有特殊的安全要求。油气长输管道作为一种连续快速的油气输送方式近年来在我国快速发展,长输管道敷设通过矿区已开采沉陷区和未开采区已经成为长输管道必须研究解决的重要难题之一,论文针对未开采区已经敷设管道条件下,开采引起地表移动变形破坏对管道影响进行评价研究。
  在分析采动地表沉陷盆地特征和地表移动变形基本规律的基础上,将地表移动变形损坏形式划分为地表连续移动变形、非连续移动变形和随机移动变形破坏三种类型,结合油气长输管道线性构筑物受力力学特性和采动影响下地表变形基本特征,借鉴已有研究成果的基础上,给出了地表下沉量与沉陷区管道相对关系,地表移动变形过程管道受力分析和管道最大下沉量计算方法。
  在分析影响地表移动变形主要因素及长输管道力学特征的基础上,结合沉陷区灾害发生机理,建立了煤矿沉陷区油气长输管道安全评价指标体系,构建了评价管道安全可靠性的模糊综合评价模型和管道安全评判指标,结合陕京管道工程实例,运用模糊综合评价模型,结合沉陷区管道受力和最大下沉量计算结果对比检验,确定管道的安全等级。
[硕士论文] 杜颖
计算机技术 山西大学 2017(学位年度)
摘要:煤层气能源是现代化产业生产过程中不可或缺的高利用性、高清洁型的资源之一,煤层气管道也因而成为关注的重点。在煤层气能源广泛使用的同时,管道的传输过程也存在诸多不安全因素,这些潜在危险因素即为危险源。我国对危险源的安全管理仍无法面面俱到,安全管理的不到位,危险源的分布无法及时落实等问题日益凸显,而对安全事故的控制就需要全面辨识和管控危险源。危险源的辨识对生产活动的风险评价、控制等都有至关重要的作用,是日常活动风险控制的首要环节。因此,“煤层气管道危险源辨识管理系统”的研发对煤层气管道的安全管理和正常运营具有很重要的意义,同时对措施预防、信息传递等具有很重要的辅助分析作用,同时也会减少人力和物力资源的虚耗。如何进行危险源辨识,如何将危险源的辨识及管控工作进行数字化,系统化是本文的研究的重点。
  系统在用户需求和危险源的辨识和管控调研工作的基础上,以《重大危险源辨识》标准和企业结合自身行业的特色制定的相关危险源辨识标准作为危险源辨识的参考标准,采用论文所提到的技术完成了系统的开发,规范了危险源管控方式,贴合实际作业方式,具有可行性和切实性。系统采用定性审批、定量和半定量评价三种方法辨识了危险源,同时信息化模拟了危险源蒸汽云爆炸的后果影响,并结合GIS技术可直观在地图上显示危险源及相关的状态信息及地理信息;另外,系统除了实现了对危险源相关数据的维护管理外,还提供了危险源的图表分析统计功能和地图筛选查询、地图绘制测量等功能。通过信息化手段辅助企业进行危险源的安全生产检查,增强了危险源的管控力度,同时也可以辅助制定措施计划,力求防患于未然。
  论文以煤层气管道危险源辨识作业为指导,研究了“煤层气管道危险源辨识管理系统”。论文首先说明了系统的研究背景和目的意义,并分析说明了涉及的相关技术或危险源的国内外现状,然后简要阐述了论文的研究内容和编排等,并对系统中重点使用的编程语言和技术、开发平台等技术背景进行了描述。其次展开了系统的需求分析,主要包括系统业务需求分析,功能需求分析以及非功能需求分析等,然后描述了系统的设计原则、架构设计、功能模块设计等并对系统的实现进行了说明。
[硕士论文] 惠凯
石油与天然气工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:段塞流是油气混输管道中较为常见的一种流型,其流动的间歇性、不稳定性在生产过程中带来许多问题,譬如:管件疲劳失效、管路运行恶化以及影响设备测量精度。为保证输送管线、沿线相关测量设备以及下游处理设备的设计优化,对段塞流的研究势在必行。
  在以西安石油大学多相流实验室为依托自行搭建的实验平台上,本文对水平变径管中气水两相段塞流进行了研究。主要研究内容如下:
  系统研究了变径管气水两相段塞流压力和压差的波动特性,研究结果表明:段塞流压力和压差信号均呈现出类周期性波动,变径管前压力压差波动的周期性更加明显;折算液速是造成压力波动周期及波动频率变化的主要因素。变径管前后,系统压力随变径管的变径角度和折算液速增大而增大,并且变径管入口粗管中的系统压力大于出口细管中的压力。压力概率密度分布为单峰、双峰、多峰的复杂分布形式,压差概率密度分布为单峰分布形式。压力和压差概率密度分布的分散性随变径角度和折算液速增大而增大。压差波动功率谱函数密度具有波动频率稳定且范围小的特点。
  本文采用图像数字处理方法对段塞流持液率进行了测量,文中对持液率的获取方法做了详细的介绍。变径管入口粗管中持液率呈现出类周期性波动特征,出口细管中持液率周期性不明显;液塞及液膜区的持液率均随液相折算速度增大而增大;入口粗管中的持液率概率密度分布形式较为单一,出口细管中的持液率概率密度分布形式较为复杂。
[硕士论文] 张岩
石油与天然气工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:段塞流是液塞和长气泡在空间和时间上的交替流动,是油气混输中经常遇到的流型,段塞流的不稳定流动给油气田的安全生产带来诸多问题,如:管道强烈震动、分离器溢流和管道腐蚀加速等。为保证管线和下游油气处理设备的最优设计和安全操作,对段塞流流动特性进行准确的分析十分重要。
  本文以空气和水为介质,依托西安石油大学多相流实验室的设备及相关仪器,完成实验台搭建。在小径管内径为25mm、大径管内径为50mm;三种不同变径锥角θ分别为3.57°、4.76°和7.13°的水平变径管中进行两相流的实验研究,对完善水平变径管中的段塞流及实际应用具有十分重要的意义。主要研究内容和结论如下:对于水平变径管气液两相段塞流液塞速度,大径管和小径管呈现出相同的规律,液塞速度均呈现高斯分布,且气相折算速度的变化是影响液塞速度的主要因素,不同点是小径管对气相折算速度的变化更敏感,增幅更加明显;对于液塞长度,大径管和小径管呈现出相同的规律,液塞速度均呈现高斯分布,液塞长度的变化主要受到气相折算速度的影响,液相折算速度的变化对其影响较小;对于液塞频率,大径管和小径管均呈现高斯分布,且管径的变化对液塞频率有十分明显的影响;对于持液率,当液相折算速度保持不变时,段塞流持液率会随气相折算速度不断增加而随之减小;对于变径段的不同锥角θ,大径管与小径管中段塞流液塞长度、液塞频率和液塞速度的变化趋势相同。在分别恒定气相折算速度与液相折算速度时,段塞流液塞速度和液塞频率都会随着变径段的锥角θ的逐渐增加而减小,而段塞流液塞长度随着变径段的锥角θ的逐渐增加而增加。
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