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气液混输管道声学检测及安全运行研究

钱小平  
【摘要】: 管道作为输送流体的重要设备,广泛应用于石油、化工等行业中。湿气在输送过程中,由于各种原因会在管线中产生积液。液体聚积在管线的低洼处,会导致输送效率下降,也可能形成水合物。如果不及时疏通,会引起管道的腐蚀,甚至产生破裂和泄漏。在起伏管道的末端,由于积液的存在还有可能形成段塞流,给正常生产带来困难。因此及时研究两相流管道的积液情况及其安全性,具有非常重要的作用。 介绍了声能量和声阻抗的基本概念,理想流体介质中声波传播的基本方程及声波在实际媒质中传播时的衰减情况;分析了流体发声的机理及激发源,并推导了流体发声的波动方程。 本文采用声学检测的方法,对水平管和起伏管在单相气体和两相流体的情况分别进行了测试,得到了相应的声波信号。分别从声波频谱,声波能量,峰值频率,以及幅值等方面对管道内为单相气体和两相流体两种状态下的声波信号进行了研究。对水平管,对比分析了直管处和弯管处的声波,以及水平管道内不同气液两相流流型下的声波能量和峰值频率;研究了声能量随气液相折算速度的变化规律,并利用多元回归的数学方法得到了声能量和气液相折算速度之间的回归方程;分析了气液相不同比例对声波峰值频率的影响。对起伏管,对比分析了上升段和下降段的声波信号;研究了倾斜角度对声波能量,幅值以及峰值频率的影响;利用数学回归方法得到了上升段和下降段的声能量回归方程;采用灰色理论对测试结果进行了分析。最后对影响管道安全运行的潜在危害因素进行了分析,建立了风险评价指标体系,并用层次分析法计算得到了各指标的权重,结合模糊综合评价方法对管道进行了安全评价。


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