長(zhǎng)輸天然氣管道中的酸性氣體與游離水的作用會(huì)腐蝕無(wú)涂層的管材,生成大量黑粉。黑粉一般散落于管道內(nèi)或者粘附于管壁上,它的存在會(huì)加速管道的腐蝕、阻塞閥門(mén)、減少流通有效面積,甚至損壞管道終端的燃料供應(yīng)裝置�，F(xiàn)有的黑粉清除方法效率低、風(fēng)險(xiǎn)高、價(jià)格昂貴,因此研究高效清除管道黑粉的方法對(duì)于管道安全運(yùn)營(yíng)有重要意義�；谏淞髑骞艿墓ぷ髟�,設(shè)計(jì)了將皮碗的刮削作用與噴嘴的沖擊作用結(jié)合的帶有旁通的射流清管器,實(shí)現(xiàn)射流功能的噴嘴采用文丘里主噴嘴與八個(gè)側(cè)噴嘴相結(jié)合的形式。在直板清管器運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上建立了射流清管器運(yùn)動(dòng)模型,可初步理解其運(yùn)動(dòng)特征。將計(jì)算流體力學(xué)方法與實(shí)際氣體模型結(jié)合,對(duì)清管器射流過(guò)程進(jìn)行仿真分析。改變主噴嘴中擴(kuò)散角、擴(kuò)散長(zhǎng)度、水平段直徑、水平段長(zhǎng)度的參數(shù)組合以及側(cè)噴嘴中噴射角、側(cè)噴嘴直徑的參數(shù)組合,以流場(chǎng)中流速和湍流動(dòng)能為依據(jù),確定了具有最佳射流效果的噴嘴結(jié)構(gòu),完成清管器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化工作。利用多相流模型動(dòng)態(tài)模擬射流清管器清除黑粉的過(guò)程,改變管道壓力、黑粉顆粒直徑、黑粉堆積濃度和高度等環(huán)境參數(shù),分析影響黑粉清理效率的因素,根據(jù)仿真結(jié)果計(jì)算出黑粉的遷移速度與清管器的運(yùn)行速度進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證射流清管的可行性。利用離散相模型,考慮固體與氣體的耦合作用,追蹤不同直徑的黑粉的軌跡,分析黑粉在水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況,得到不同粒徑的黑粉在管道內(nèi)的擴(kuò)散規(guī)律。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TE832.36
【部分圖文】：

圖 1.1 黑粉實(shí)物圖Fig.1.1 Black powder.2 黑粉的性質(zhì)黑粉外觀呈粉末狀，有磁性；利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）對(duì)樣品分析發(fā)現(xiàn)，黑粉主要成分為鐵的硫化物和氧化物；對(duì)黑粉的細(xì)菌檢測(cè)結(jié)明黑粉中有 SRB 細(xì)菌。黑粉在顯微鏡下的情況如圖 1.2 所示，屬于亞微型顆粒潮濕天然氣管道中，黑粉會(huì)發(fā)生結(jié)塊[20]。從圖 1.1 可見(jiàn)結(jié)塊的黑粉顆粒，經(jīng)測(cè)量狀黑粉顆粒直徑在幾百微米到幾毫米之間。

圖 1.1 黑粉實(shí)物圖Fig.1.1 Black powder.2 黑粉的性質(zhì)黑粉外觀呈粉末狀，有磁性；利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）對(duì)樣品分析發(fā)現(xiàn)，黑粉主要成分為鐵的硫化物和氧化物；對(duì)黑粉的細(xì)菌檢測(cè)結(jié)明黑粉中有 SRB 細(xì)菌。黑粉在顯微鏡下的情況如圖 1.2 所示，屬于亞微型顆粒潮濕天然氣管道中，黑粉會(huì)發(fā)生結(jié)塊[20]。從圖 1.1 可見(jiàn)結(jié)塊的黑粉顆粒，經(jīng)測(cè)量狀黑粉顆粒直徑在幾百微米到幾毫米之間。

圖 1.3 常見(jiàn)清管器裝置Fig.1.3 Common pipeline cleaning devices1.3.2 天然氣管道清管技術(shù)（1）非射流清管作業(yè)依靠清管球、泡沫清管器、芯軸清管器的組合進(jìn)行管道清理作業(yè)。除了選擇高效的清管工具，還要結(jié)合實(shí)際情況確定清管流程，將整個(gè)清管作業(yè)分為不同階段。不同清管器因清管能力以及投放次序不同，清理出的黑粉數(shù)量也是不同的。每個(gè)階段完畢都要查看收球筒和過(guò)濾裝置中的黑粉數(shù)量，確保該階段的清理作業(yè)完成的質(zhì)量[28]。白港生提出了不同清管器多階段作業(yè)、每階段多次清管的清管原則。清管工藝包括泡沫清管器作業(yè)、帶噴射閥的直板清管器作業(yè)、磁力清管器作業(yè)、帶鋼刷清管器作業(yè)四個(gè)階段，但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果未知。以川氣東送管線黑色粉末清理作業(yè)為例，介紹管線黑粉清理流程。該清理作業(yè)是在管道內(nèi)檢測(cè)前進(jìn)行，目的是清除雜質(zhì)，保障管內(nèi)檢測(cè)工作順利實(shí)施。整套清管方案包括三個(gè)階段，按照清管器的清污能力由小到大依次是泡沫清管器作業(yè)、皮碗清管器作業(yè)、直板清管器（安裝
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