發(fā)布時間：2018-04-13 17:46

  本文選題：清管器 + 管-土耦合作用　； 參考：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：輸氣管道清管作業(yè)可以對附著于管道內(nèi)壁上的水、沉積物等雜質(zhì)進行清理,能有效提高天然氣集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)效率,保證天然氣長輸管道輸送作業(yè)的順利進行。但是目前所使用的人工監(jiān)聽跟蹤清管器的方式存在較高的誤判率,而電磁波法等實時檢測技術(shù)與方法并不適用于所有的輸氣管道。如何根據(jù)清管過程中的管-土耦合振動特性實現(xiàn)清管器的準(zhǔn)確定位成為了實際工程中亟需解決的問題。本文通過建立清管作業(yè)時的清管器作用下的管-土耦合模型,使用有限元軟件對模型進行求解分析,明確了影響管道振動的因素以及振動在土壤中的傳播規(guī)律,為采用光纖檢測振動信號從而對清管器進行準(zhǔn)確定位提供理論基礎(chǔ)。本文的主要工作如下:(1)分析橡膠清管器、皮碗清管器等不同類型的清管器,并分別對各類清管器的結(jié)構(gòu)、材料、適用范圍等進行了研究,選擇皮碗清管器這種清管作業(yè)當(dāng)中使用廣泛的清管器作為研究對象,研究清管作業(yè)過程中的管-土耦合動力響應(yīng)特征;(2)根據(jù)清管器的運行特點以及埋地管道受迫振動的特點,利用達朗貝爾原理建立清管器運行狀態(tài)下的四自由度振動方程,并采用Euler梁單元描述管道的響應(yīng)特征。通過清管器皮碗與管道的位移關(guān)系,建立清管器作用下的管-土的耦合系統(tǒng)模型;(3)利用ABAQUS有限元軟件的瞬態(tài)動力學(xué)求解器對耦合模型進行求解,分析清管器在不同的運行速度及管道內(nèi)壁摩擦系數(shù)的條件下管道振幅的變化情況。計算結(jié)果表明在運行速度為0.8m/s時管道振幅達到27μm的峰值。并且管道振幅會隨著清管器與管道摩擦系數(shù)的增加而增大;(4)在傳播1000 mm的距離后豎直方向上的振幅的衰減率最小(66.1%),但在此距離上振動速度與加速度的衰減率基本相同。而在不同土壤彈性模量的計算結(jié)果中,在彈性模量為1OMPa的土壤中傳播距離為200 mm時的振動速度明顯高于其他土質(zhì)中的振動速度,最大可達到70μm/s,在彈性模量為50 MPa的土壤中最大振動速度為27μm/s,說明土壤的彈性模量對振動速度有較大的影響;(5)對振動信號進行頻譜分析,結(jié)果表明隨著距離的增加振動信號的主要振動頻率集中在5Hz附近,并以此為基礎(chǔ)對信號進行16層小波軟閾值降噪處理,得到清晰易于探測的振動信號,并根據(jù)計算結(jié)果及相關(guān)規(guī)范,建議在管道上方500mm的距離上敷設(shè)光纖檢測效果較好。根據(jù)清管器作用下的管-土耦合系統(tǒng)的響應(yīng)特點以及振動在土壤中傳播規(guī)律,利用光纖對振動信號進行識別,提出包括頻譜分析、小波降噪以及光纖敷設(shè)位置在內(nèi)的清管器追蹤定位的原理性方案。
[Abstract]:The pipeline cleaning operation can clean up the impurity such as water and sediment attached to the inner wall of the pipeline. It can effectively improve the production efficiency of the natural gas gathering and transportation system and ensure the smooth operation of the long distance natural gas pipeline transportation.However, there is a high rate of misjudgment in the manual monitoring and tracking pipe-cleaner, and the electromagnetic wave method and other real-time detection techniques and methods are not suitable for all gas pipelines.How to realize the accurate location of the pipe cleaner according to the coupled vibration characteristics of pipe and soil in the process of pipe-cleaning has become a problem that needs to be solved in practical engineering.In this paper, the coupling model of pipe-soil under the action of pipe-cleaner is established, and the finite element software is used to solve the model. The factors that affect the vibration of pipeline and the propagation law of vibration in soil are clarified.It provides a theoretical basis for the accurate location of the pipe-cleaner by using optical fiber to detect the vibration signal.The main work of this paper is as follows: (1) Analysis of different types of pipe cleaner, such as rubber pipe cleaner, leather bowl pipe cleaner, etc., and research on the structure, material and applicable scope of each kind of pipe cleaner, etc.In this paper, we choose the pipe cleaner as the research object, and study the characteristics of tube-soil coupling dynamic response in the process of pipe cleaning. (2) according to the operation characteristics of the pipe cleaner and the characteristics of forced vibration of buried pipeline,The four-degree-of-freedom vibration equation of the pipe cleaner is established by using the Darembert principle, and the response characteristics of the pipeline are described by Euler beam element.According to the displacement relation between pipe and pipe, the coupling system model of pipe and soil under the action of pipe cleaner is established. The transient dynamic solver of ABAQUS finite element software is used to solve the coupling model.The variation of pipe amplitude under different operating speed and friction coefficient of pipeline inner wall is analyzed.The calculated results show that the peak value of the pipeline amplitude is 27 渭 m when the running speed is 0.8m/s.Moreover, the amplitude of the pipeline will increase with the increase of friction coefficient between the pipe cleaner and the pipe. (4) the attenuation rate of the amplitude in the vertical direction after the propagation distance of 1000 mm is the smallest (66.1%), but the attenuation rate of the vibration velocity and the acceleration is basically the same at this distance.In different soil elastic modulus calculation results, the vibration velocity in the soil with 1OMPa propagation distance of 200mm is obviously higher than that in other soil.The maximum is 70 渭 m / s, and the maximum vibration velocity is 27 渭 m / s in soil with elastic modulus of 50 MPa, which indicates that the elastic modulus of soil has a great influence on the vibration velocity.The results show that the main vibration frequency of the vibration signal is concentrated near 5Hz with the increase of distance. Based on this, 16 layers wavelet soft threshold denoising is carried out to get the clear vibration signal which is easy to detect.According to the calculation results and relevant specifications, it is suggested that the fiber optic detection on the distance of 500mm above the pipeline is better.According to the response characteristics of the pipe-soil coupling system under the action of pipe-cleaner and the law of vibration propagation in soil, the vibration signal is identified by optical fiber, and the spectrum analysis is proposed.The principle scheme of tracking and positioning of pipe cleaner including wavelet denoising and fiber laying position is presented.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE973

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 夏政,林罡,王璐,李巧玲;支撐輪式清管器在靖咸輸油管道工程中的應(yīng)用[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2003年04期

2 胡殿生;鄧國民;蔣興橋;宋華東;;新型自動推進清管器[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2005年06期

3 張連翠;;石油與天然氣管道清管器及其應(yīng)用[J];勝利油田職工大學(xué)學(xué)報;2009年03期

4 孫旭;陳欣;劉愛俠;;清管器類型與應(yīng)用[J];清洗世界;2010年06期

5 陳欣;余國核;王茜;;清管器的設(shè)計與選用[J];清洗世界;2011年03期

6 孫濤;黃一勇;;新型清管器及發(fā)展[J];化學(xué)工程與裝備;2011年09期

7 呂惠建;于達;鄭榮榮;;油氣管道清管器的研發(fā)進展[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2012年04期

8 鄭莉;;清管器技術(shù)展望[J];清洗世界;2012年08期

9 王鐸;劉曉艷;王康;南宇鋒;;清管器追蹤技術(shù)研究[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2013年01期

10 王昌波;金梅;白任彥;;智能清管器在管道上的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報;2013年02期

相關(guān)會議論文 前5條

1 余國核;陳欣;趙崇衛(wèi);馬金喜;王毅;;清管器研究進展與應(yīng)用分析[A];2008年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

2 蔣興橋;楊路;宋華東;張雯淘;;適配小口徑管道用特種清管器的研究[A];第三屆全國管道技術(shù)學(xué)術(shù)會議壓力管道技術(shù)研究進展精選集[C];2006年

3 宋華東;蔣興橋;楊路;張雯淘;;清管器輔助推送裝置的設(shè)計[A];第三屆全國管道技術(shù)學(xué)術(shù)會議壓力管道技術(shù)研究進展精選集[C];2006年

4 曾萍;徐文龍;馮朋鑫;王惠;宋漢華;賴海濤;茹志娟;曹毅;武慶梅;;旁通清管器在蘇里格氣田的應(yīng)用[A];創(chuàng)新·質(zhì)量·低碳·可持續(xù)發(fā)展——第十屆寧夏青年科學(xué)家論壇石化專題論壇論文集[C];2014年

5 李培鳳;;長距離漿體輸送管道除垢方法的研究與應(yīng)用[A];晉瓊粵川魯冀遼七省金屬（冶金）學(xué)會第二十一屆礦業(yè)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2014年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 連潔　通訊員 劉雪浩;吉林油田銷售公司小小清管器改出大效益[N];中國石油報;2009年

2 仲維斌 祁照艷;戈壁放歌[N];石油管道報;2006年

3 彭正洪　孫秀麗;鐵嶺清蠟中心啟用新型清管器[N];石油管道報;2010年

4 記者 金江山　通訊員 王璐 白港生;管道局成功研制速度控制管道清管器[N];中國石油報;2011年

5 王璐　白港生;管道局研制出國內(nèi)首臺速度控制清管器[N];石油管道報;2011年

6 記者 劉立巖　通訊員 王璐 張亞茹;三公司與檢測公司、特運公司簽訂合作協(xié)議[N];石油管道報;2011年

7 周燕萍;大口徑管道測徑清管器在西二線成功應(yīng)用[N];石油管道報;2009年

8 本報實習(xí)記者 李程;小項目服務(wù)大工程[N];石油管道報;2009年

9 特約記者 傅國州　通訊員 紀(jì)中合;塔里木輸油氣分公司研制成功桑拿熱蒸清蠟罐[N];中國石油報;2008年

10 本報記者 宋莉;通“動脈”創(chuàng)“一流”[N];科技日報;2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 袁克峰;高性能電子清管器及成套儀器的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2003年

2 陳崇;高速清管器電磁式在線定位跟蹤技術(shù)應(yīng)用研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

3 王玉柱;濕天然氣管道防卡堵射流清管器研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2015年

4 王芳;含蠟原油管道蠟沉積老化規(guī)律研究[D];西南石油大學(xué);2017年

5 王珂;輸氣管道清管過程管—土振動特征與卡堵定位方案研究[D];西南石油大學(xué);2017年

6 那健;多功能石油管道清管器設(shè)計[D];沈陽理工大學(xué);2011年

7 周承美;天然氣清管器的定位跟蹤裝置研究[D];西南石油大學(xué);2014年

8 孫斌;航空野戰(zhàn)輸油管線清管器位置探測技術(shù)的研究[D];南京理工大學(xué);2004年

9 張海龍;深水海底天然氣凝析液管道射流清管技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

10 夏立軍;海底管道漏磁檢測應(yīng)用技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué);2010年

，

本文編號：1745587