【摘要】：天然氣長(zhǎng)輸管線上,存在油氣化學(xué)腐蝕、第三方干預(yù)以及管道爆裂等多種管道泄漏問題。出現(xiàn)管道泄漏問題,需要快速切斷下游油氣輸送,以免危險(xiǎn)事故發(fā)生。本文設(shè)計(jì)多功能天然氣緊急截?cái)嚅y控制器。闡述多功能天然氣緊急截?cái)嚅y控制器工作原理,分析該裝置活塞控制閥門、二位四通連接閥門、手動(dòng)復(fù)位閥門等主要組成結(jié)構(gòu)功能。研究緊急截?cái)嚅y控制器的緊急截?cái)嗪涂焖匍_啟工作狀態(tài),根據(jù)結(jié)構(gòu)受力和工作原理,建立系統(tǒng)物理—數(shù)學(xué)模型,包含系統(tǒng)緊急截?cái)嗪涂焖匍_啟工作模型,系統(tǒng)液壓動(dòng)力學(xué)模型、結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,建立系統(tǒng)微分方程和傳遞函數(shù)。通過AMESIM液壓仿真軟件,對(duì)該裝置的活塞控制閥門模型、二位四通連接閥門模型、手動(dòng)復(fù)位閥門模型進(jìn)行液壓動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真,分析控制器閥芯時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)。利用MATLAB軟件進(jìn)行系統(tǒng)的微分方程解析求解,分析閥芯時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)。對(duì)比控制器閥芯的模型仿真和數(shù)值求解結(jié)果是否一致性,為緊急截?cái)嚅y控制器可靠性提供了理論支撐。完成了對(duì)緊急截?cái)嚅y控制器的動(dòng)態(tài)性能檢測(cè)試驗(yàn),分析該裝置動(dòng)態(tài)性能測(cè)試結(jié)果,表明緊急截?cái)嚅y控制器能夠穩(wěn)準(zhǔn)快地控制緊急截?cái)嚅y關(guān)閉工作,為緊急截?cái)嚅y控制器可行性奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE973
【圖文】：

第二章 天然氣管道緊急截?cái)嚅y控制器在輸氣管道內(nèi)長(zhǎng)距離運(yùn)輸過程中，存在油氣化學(xué)腐蝕、第三方干預(yù)以及管道爆裂等管道泄漏安全問題，及時(shí)遏制這些泄漏問題是至關(guān)重要的。因此，安裝在長(zhǎng)輸管線上的機(jī)械式自主坐封天然氣管道緊急截?cái)嚅y(以下簡(jiǎn)稱“緊急截?cái)嚅y”)就是自動(dòng)保護(hù)裝置，設(shè)計(jì)緊急截?cái)嚅y利用長(zhǎng)輸輸氣管道自身油氣氣體壓力，及時(shí)預(yù)防管道下游氣體泄漏，控制管道的通斷狀態(tài)，保證油田工作人員人身安全，降低經(jīng)濟(jì)損失。2.1 長(zhǎng)距離天然氣管道長(zhǎng)距離天然氣管道在運(yùn)輸天然氣過程中，從起始端到最終用戶手中，需要經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)，長(zhǎng)輸管線上各個(gè)管站連接方式如圖 2-1。

圖 2-2 天然氣管道緊急截?cái)嚅y控制器安裝位置圖急截?cái)嚅y控制器結(jié)構(gòu)受力分析控制器最小啟閉扭矩器是采用機(jī)械式自主坐封結(jié)構(gòu)。采用機(jī)械式自主改變系統(tǒng)力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。質(zhì)量彈簧阻尼結(jié)構(gòu)完成部流體，避免了外接動(dòng)力源的安全問題。緊急截其他操作不當(dāng)引發(fā)事故問題。過程中，需要根據(jù)整個(gè)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)截?cái)嚅y在長(zhǎng)輸管線的工作狀態(tài)，液壓流體對(duì)緊急在控制器控制緊急截?cái)嚅y的閥芯實(shí)現(xiàn)啟閉工作狀和動(dòng)態(tài)力矩 T2組成：12T =T+T總閥閥桿的靜態(tài)力矩 T1由閥芯在圓周方向所受的力

⑹滌瞇浴Ｍ?2-2 天然氣管道緊急截?cái)嚅y控制器安裝位置圖2.2 天然氣管道緊急截?cái)嚅y控制器結(jié)構(gòu)受力分析2.2.1 緊急截?cái)嚅y控制器最小啟閉扭矩緊急截?cái)嚅y控制器是采用機(jī)械式自主坐封結(jié)構(gòu)。采用機(jī)械式自主坐封、利用管道內(nèi)部流體氣源壓力差，改變系統(tǒng)力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。質(zhì)量彈簧阻尼結(jié)構(gòu)完成緊急截?cái)�，最大的�?yōu)點(diǎn)在于借用管道內(nèi)部流體，避免了外接動(dòng)力源的安全問題。緊急截?cái)嚅y能夠手動(dòng)完成二次開啟功能，避免其他操作不當(dāng)引發(fā)事故問題。緊急截?cái)嚅y工作過程中，需要根據(jù)整個(gè)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析。緊急截?cái)嚅y控制器控制緊急截?cái)嚅y在長(zhǎng)輸管線的工作狀態(tài)，液壓流體對(duì)緊急截?cái)嚅y的閥芯產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩和軸向力。在控制器控制緊急截?cái)嚅y的閥芯實(shí)現(xiàn)啟閉工作狀態(tài)時(shí)，所需最小扭轉(zhuǎn)力矩由靜態(tài)力矩 T1和動(dòng)態(tài)力矩 T2組成：12T =T+T總(2-1)天然氣緊急截?cái)嚅y閥桿的靜態(tài)力矩 T1由閥芯在圓周方向所受的力 F1決定：211DT =F (2-2)式中：D——天然氣緊急截?cái)嚅y閥桿的直徑，m；緊急截?cái)嚅y閥芯受到的圓周力 F1為：= tan(α + )1 預(yù)F F(2-3)

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