本文關(guān)鍵詞：基于自由振蕩理論的輸油管道堵塞檢測研究

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【摘要】：近年來,管道運輸已經(jīng)成為流體輸送的主要方式,通過長距離輸油管道實現(xiàn)油品的運輸已經(jīng)占據(jù)市場的主要地位。經(jīng)過長時間運行的管道,會出現(xiàn)一系列的問題,例如石蠟結(jié)垢,微生物腐蝕,閥門失靈等,這些都會造成管道的堵塞。管道堵塞會影響管道的正常工作狀態(tài),嚴重時會發(fā)生管道漏失,甚至會引起管道的爆裂。油品的漏失不僅污染環(huán)境,也造成了資源的浪費,管道爆裂也威脅著人民生命財產(chǎn)的安全。此外,管道堵塞還會破壞油品的品質(zhì)。因此,尋找一種準確獲得堵塞位置以及堵塞量級的方法刻不容緩。本課題應(yīng)用流體自由振蕩理論,針對輸油管道中堵塞問題進行研究,根據(jù)輸油管道的特點,建立了適合于管道堵塞檢測的數(shù)學模型,分別以末端水箱水位變化、瞬間關(guān)閥兩種方式作為激勵,對輸油管道的激勵-響應(yīng)特性曲線進行分析,繼而對管道堵塞進行檢測,即堵塞點及堵塞量的定位及定量分析。在應(yīng)用流體自由振蕩理論中,提出帶有堵塞點位置的輸油管道流體運動水擊控制方程,引入迪拉克函數(shù),并且將方程進行無因次化及線性化表示。然后在固定的邊界條件下,獲得方程的解析解,并用傅立葉級數(shù)的方式表示出來。最后對方程的解析解進行傅立葉級數(shù)分析,得到在不同的周期下每個單獨組成成分諧波的振幅,根據(jù)各不同諧波在不同周期下的振幅便可得知各諧波的堵塞衰減參數(shù),堵塞位置可以通過兩個單獨組成成分諧波的比值確定,而堵塞量級的大小可以通過各單獨組成成分諧波的堵塞衰減參數(shù)值準確確定。利用管道系統(tǒng)實驗臺,用不完全開啟的閥門代替管道堵塞,模擬瞬間關(guān)閥時管道內(nèi)任意點的壓力響應(yīng)特性。對實驗數(shù)據(jù)進行處理分析,驗證了本課題提出的堵塞檢測方法的正確性。本文將流體自由振動理論與有壓瞬變流理論相結(jié)合,結(jié)合傅立葉級數(shù)分析,利用堵塞衰減參數(shù)檢測輸油管道的堵塞狀況,對管道堵塞位置及堵塞量級的檢測具有較高的準確性。該方法實際應(yīng)用范圍廣泛、計算耗時少,將其應(yīng)用于實際輸油管道的堵塞檢測中,具有較強的實際應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：堵塞檢測 自由振蕩 輸油管道 瞬變流 傅立葉級數(shù)分析
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE973.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的背景及意義9-12
• 1.1.1 課題研究的背景9-10
• 1.1.2 課題研究的意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外堵塞檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 國內(nèi)外堵塞檢測研究方法綜述15-17
• 1.3.1 敲擊音聽法15
• 1.3.2 化學特性法15
• 1.3.3 管道應(yīng)變法15
• 1.3.4 γ 射線法15-16
• 1.3.5 注油試壓法16
• 1.3.6 水力分析法16
• 1.3.7 儀器探測法16-17
• 1.3.8 有壓瞬變流分析法17
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 管道系統(tǒng)中的自由振蕩理論19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 有壓瞬變流理論19-25
• 2.2.1 概述19-21
• 2.2.2 瞬變流基本方程21-25
• 2.3 流體振蕩理論25-26
• 2.3.1 概述25
• 2.3.2 自由振蕩25-26
• 2.4 單管堵塞模型及控制方程26-29
• 2.5 在固定邊界條件下的解析解29-31
• 2.6 可行性分析31-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 第3章 應(yīng)用自由振蕩理論檢測管道堵塞34-58
• 3.1 傅立葉級數(shù)分析34-37
• 3.2 管道堵塞檢測37-40
• 3.2.1 堵塞檢測38-39
• 3.2.2 堵塞定位檢測39-40
• 3.2.3 堵塞定量檢測40
• 3.3 輸水管道應(yīng)用算例分析40-48
• 3.3.1 水箱-管道-水箱系統(tǒng)40-44
• 3.3.2 水箱-管道-閥門系統(tǒng)44-48
• 3.4 實際輸油管道應(yīng)用算例分析48-56
• 3.4.1 實際輸油管道的參數(shù)49-51
• 3.4.2 儲油罐-管道-儲油罐系統(tǒng)51-53
• 3.4.3 儲油罐-管道-閥門系統(tǒng)53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-58
• 第4章 管道堵塞檢測的實驗驗證58-70
• 4.1 實驗臺構(gòu)建原理58-59
• 4.2 實驗臺系統(tǒng)介紹59-65
• 4.2.1 實驗室方案59-62
• 4.2.2 泵站62
• 4.2.3 實驗管道系統(tǒng)62-63
• 4.2.4 泵站配電箱及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)63-65
• 4.3 實驗操作65-69
• 4.3.1 實驗的準備工作65-66
• 4.3.2 實驗驗證66-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-79
• 致謝79

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊宜海;萬永革;卜玉菲;高見;;2010年2月27日智利地震地球球型自由振蕩研究[J];防災(zāi)科技學院學報;2012年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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1 祖春洋;基于自由振蕩理論的輸油管道堵塞檢測研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

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本文編號：770438