油船液货作业过程舱气状态实时仿真

采用大系统仿真的建模方法,将油船各个液货舱气相区作为节点置于液货气相管网中,构建一个大系统。在对液货气相管网采用管网有限元方法进行稳态建模和对油船所有液货舱气相区作为变质量系统实行动态建模的基础上,采用预报校正法来离散一阶非线性方程组,并根据工况特征来选择时间步长实现实时仿真各种液货作业中涉及船舶安全的液货舱气相区和气体管网系统中压力、温度、烃气浓度和氧浓度等舱气物性参数的动态变化。仿真结果符合客观实际并通过实测数据得到了验证。仿真研究为油船液货舱气相区乃至整个液货舱的状态控制和液货作业优化提供了理论依据和途径。     

柴油机燃油系统建模与仿真

对某６万ｔ油船的主机与发电机燃油系统进行了数学建模和实时仿真，仿真计算结果一民试航实测数据吻合良好，该开发软件将应用于研制的轮机模拟器之中。     

油船货油系统的仿真研究

阐述了对油船货油系统中的各种泵浦数值建模仿真的方法，该方法为油船货油装卸操作领导具系统的一部分，针对货油系统中各部管系统以及阀件等建立了相应的非数值仿真模型，以便对实仿真过程中的管阀，舱等的通／断状态进行动态求解。     

蒸汽供热管网的动态仿真建模

为建立供热管网的在线优化运行、故障实时诊断以及仿真分析和培训系统 ,必须建立一种高精度的蒸汽供热管网动态仿真模型。该模型将蒸汽处理成为单相可压缩流体 ,将管网处理成为由节点和支路组成的一种网络结构。在仿真计算中 ,采用隐式 Euler算法、线性迭代方法和稀疏矩阵算法求解由物理模型所得的非线性微分方程组。证明了所用的算法具有大范围收敛特性。此方法将被应用于青岛市蒸汽供热管网的工程项目中     

油田供水系统仿真建模及算法研究

油田供水管网系统调度是我国油田采油系统生产的重要部分之一.介绍了油田供水生产过程仿真系统FSPPS的设计和实现方法.以供水系统基本水力元件数学模型为基础,应用节点方程模型建立了系统仿真模型,通过对该模型特征系统矩阵进行分析,提出数学模型的计算方法.通过对油田供水系统的实际仿真运算,验证了模型的正确性.该仿真系统软件目前已应用于油田供水系统,效果显著.     

基于虚拟现实的城市供水管网仿真系统

建立虚拟城市供水管网运行仿真系统,在三维场景中模拟城市供水管网运行工况,有明确的工程意义。首先建立供水管网工程数据库,以保证仿真模型具有较高的精度。进而利用MultiGen Creator构建供水管网阀门、管段等部件三维模型,建立城市供水管网三维模型。最后采用Vega驱动三维模型,通过VC++ MFC程序设计及EPANET工具箱实现运行工况视景仿真。基于虚拟现实的城市供水管网仿真系统可直观显示城市供水管网信息,实现对供水管网拓扑结构及各种运行工况的仿真。该系统克服传统地理信息系统的局限性,并且具有较高准确性和可靠性。     

成品油管网运行优化

针对我国成品油管网的特点,以管网运行周期内的能耗费用最小为目标函数,考虑管网中各站场的进、出站压力约束、管网高低点压力约束及管网运行时的能量平衡约束等建立成品油管网优化运行的数学模型,并采用分阶段动态规划方法求解模型,得出管网系统在输送周期内各时段的优化配泵方案。将模型应用于某成品油管网,并将优化模拟计算结果与穷举法的计算结果进行对比分析。结果表明,优化模型可以得到令人满意的配泵方案,且计算效率更高,可以较好地应用于工程实践。     

液化石油气船舶液货管网的动态水力数值计算

对液化石油气船舶液货管网按液压单相流和气液两相流分别建模，将吉布斯定律运用于两相流中，得出两相平衡态下压力、温度关系，合理地将有限元理论运用到管网两相流数值模型的求解中，建立了稳定性和收敛性良好的数值模型，取得良好的计算结果，为对液化石油气船舶液货系统仿真操作培训提供了理论依据。     

多水源供水管网余氯浓度优化调度

目前建立的基于管网水力模型的水质计算模型都是静态的,即假定管网中各传输单元的余氯衰减系数固定不变,这对多水源管网且各水厂出水余氯浓度差异较大的管网系统是不适用的.通过建立符合实际工况的多水源水质计算模型,运用遗传算法求解,得到在满足供水管网余氯浓度要求的前提下各水厂出水的优化余氯浓度值.将该模型应用于实际管网,为实际管网的水质调度提供了重要依据.     

大型及超大型油船总体振动分析方法研究

通过引进双梁模型和推导出的三梁模型对大型油船的总体振动特性进行了分析研究；同时将多梁模型与常用的单梁模型、经验公式进行了比较。结果显示，多梁模型在分析大型或超大型油船总体振动方面较单梁模型有较好的实用价值，特别是在高阶振动时有更好的逼近。这为大型船舶总体振动预报提供了一个实用的方法。     

天然气管网系统性能评价指标及方法研究进展

目前中国对天然气的需求与消费扩大,天然气管网建设势必要加快.天然气管网系统在服役过程中的事故率和安全风险难以控制,从而会极大影响天然气管网供应格局的形成.近年来,中外对天然气管网系统的性能评价指标及方法已经取得了大量的研究成果,但是中国油气管道领域的应用实例仍然较少,未形成一套完整的、全面的天然气管网系统性能评价指标及方法体系.通过总结现有研究成果发现,管网结构可靠性评价主要是采用故障树分析、蒙特卡洛模拟方法来计算管网系统的失效概率,从而量化管网系统的可靠性.管网供气可靠性评价主要是基于概率统计方法,建立天然气管网系统日需求-日供给干涉模型,并结合TGNET软件或蒙特卡洛模拟法,求解出管网系统的供气可靠度;管网经济性评价主要侧重于投资估算和财务评价;管网适应性评价主要是通过模拟软件建立管网水力计算模型,从而分析管网在不同工况下的输送效率.同时也指明了建立管网系统评价模型、划分评价指标等级是未来的研究重点;采用极限状态设计理论,并准确计算管网系统发生失效或故障的概率是未来的研究难点.以上综述内容对于开展天然气管网系统性能评价指标及方法的理论研究与现场应用具有一定的借鉴价值.     

通用性星树状油气管网布局优化模型研究

集输管网结构复杂、投资大,是油气田建设的重要组成部分,优化集输管网布局方案是油气田降低开发成本的关键之一。由于星树状管网在集输系统中被广泛使用,针对星树状管网最优布局问题,开展了星树状管网布局优化模型的研究,重点关注了集输站处理容量和集输半径的约束限制,建立了Q模型、R模型、QR模型等含有大量离散变量的混合整数线性规划的通用模型。以实际的油气田为例,运用分支定界法求解上述模型,得到各方案下的拓扑结构、集输站设施位置、中央处理设施位置等系统最优解,证明了模型与算法的正确性和可靠性。通过分级优化策略和整体优化结果的对比分析,整体求解星树状管网模型的总投资更低。提出的通用性星树状油气管网布局优化模型,可根据工程实际情况确定不同约束条件下的最优管网布局,有效指导油气田地面工程设计与建设。     

基于IMU数据的应变解析技术及其应用

长输埋地油气管线在严重的地灾作用下会引发管道变形,如果变形的管段存在缺陷,将极易导致管道失效,造成严重的环境污染和经济损失。准确地获取管道的变形情况并进行安全评价能够为保障管道安全稳定运行发挥重要的作用。基于IMU检测数据,通过小波变换降噪和油气管道设计规范进行特征识别的应变解析算法,能够有效地识别管线上的热偎弯管、冷弯管、弹性敷设段和重点关注段。该算法计算的管段弯曲拉伸应变值将结合ExxonMobil提出的拉伸应变容量预测模型对环焊缝进行基于应变的安全评价。在基于应变设计的高钢级油气管道已在国内油气运输行业得到广泛应用的背景下,可以参考该评价方法开展高钢级管道环焊缝的安全评价。     

星状集输管网拓扑结构的整体优化

针对星状集输管网结构特点,建立以管网建设总投资为目标函数,以系统中节点连接关系、站点位置、管线参数为优化变量的星状油气集输管网拓扑结构优化模型。将蚁群算法与遗传算法相结合对模型进行整体优化求解。在蚁群算法中,将节点连接关系的确定转化为路径选择问题,将启发因子表示为管段建设成本的函数,用路径方案对应的管网建设总成本计算信息素的积累量。在遗传算法中,以格雷码形式将站址信息储存于染色体上,用蚁群算法求得每种站址分布方案下最优井组和管径,并用其计算各染色体的适应度,从而同步求得最佳站址、最佳井组划分和管线参数。结果表明,所设计算法优化质量高于分级优化,且鲁棒性强,不受计算初始值影响。     

基于双流体模型的人工煤气管道腐蚀预测

人工煤气管网中广泛存在的多相流动腐蚀是造成人工煤气管道减薄的主要原因。针对现有检测技术难以检测输送复杂介质管道的剩余壁厚的问题,以昆明市燃气管网为例,基于双流体模型进行人工煤气管网的多相流动分析,采用实验与理论研究相结合的方法,确定了人工煤气管道的腐蚀特征,计算得到管道的腐蚀情况,结果表明：管道腐蚀程度主要与持液率和CO₂分压相关;采用多相流动仿真模型平均腐蚀速率为0.054 3 mm/a,全动态多相流模拟的腐蚀预测结果存在明显误差;建立的人工煤气管网腐蚀速率预测模型误差平均值为8.9%,优于全动态多相流模拟多相流腐蚀预测结果。     

某气田集输配气管网仿真分析

针对国内的某些老气田已经进入开发后期,产气规模小,产量田已满足不了市场的需求的实际,提出以管网仿真分析,实施地面管网规划和改造,进行邻区天然气的开发和利用。建立了包括管道和非管元件的复杂管网的数学模型,对稳态仿真采用节点压力法建立非线性方程,对瞬态仿真采用隐式法建立非线性差分方程,并应用广义阻尼牛顿—拉夫逊法求解非线性方程组,最后研制出管道仿真系统Pipeline Emulation System（PES）仿真软件包,对某片区的目前管网和规划管网进行仿真分析。结果表明：规划后管网中的管道压力没有超过允许压力,大部分管道可以增加流量,个别管道应该改换成较大管径的管道。     

川中地区油气矿地面集输管网系统适应性评价

川中地区油气矿地面集输管网系统经过快速发展，现已运行多年．随着川中地区油气矿产气能力进一步提升，带来了水产量的提升等一系列影响集输管网系统安全运行的问题．对川中地区油气矿集输管网的现状和特点进行了分析，利用TGNET分析软件建立油气矿管网模型，并对该集输管网进行了适应性分析和评价．实例验证表明，本研究结论对川中地区油气矿集输管网系统的适应性评价符合实际工况．     

基于北斗卫星的油田管网巡检系统的设计与实现

为提高油田管网巡检效率, 降低管道传输事故, 提出了基于北斗卫星的油田管网巡检系统的设计方法,给出了系统开发总体设计方案, 详细阐述了基础数据处理与关键功能的实现方法。该系统通过使用北斗短报文技术进行通信, 取代传统管网巡检系统自建基站及使用GPRS(General Packet Radio Service)的通信方式,解决了当前巡检系统在没有无线公网覆盖区无法通信的问题, 同时确立了更适合油区野外作业环境的Dijkstra算法代替传统的A*算法建立路径导航模型。通过两种算法的实际运行比较结果表明, 该软件的路径导航处理效率较同类A*算法模型提高了30%以上。该油田管网巡检系统可较好地提高油田管网巡检效率, 降低管网传输事故率。     

Research on a New-style Pipeline Inspection Robot System

IntroductionRecently pipe is used widely on the industry,agriculture and daily life. Natural gas and oil supplybecomes one of the fundamental public services and itsimpact on the urban infrastructure is getting larger. Theurban oil/gas pipelines, as they are buried under theground, are prone to external corrosion usually derived bymoisture and chemical agent in soil, which causes materiallosses of the pipe wall. Also, cracks in the welded regionand the da…