隨著石油化工行業(yè)的飛速發(fā)展,油氣輸送管道的敷設(shè)距離越來越長(zhǎng),管道腐蝕防護(hù)工作越來越困難。對(duì)于長(zhǎng)輸埋地油氣管道,傳輸距離較長(zhǎng)且埋設(shè)環(huán)境復(fù)雜,易造成土壤腐蝕,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致腐蝕穿孔,造成油氣泄露,威脅人類安全造成大量經(jīng)濟(jì)損失,所以要加大保護(hù)力度。對(duì)于長(zhǎng)輸管道目前常采用防護(hù)層與外加電流陰極保護(hù)結(jié)合的防護(hù)方式。對(duì)于外加電流陰極保護(hù),需要設(shè)置合理的陽(yáng)極位置,合適的陰極保護(hù)陽(yáng)極位置可以減小管道的腐蝕速率,但是依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)評(píng)估所有的陽(yáng)極位置是一個(gè)耗時(shí)的過程。同時(shí)為了檢測(cè)陰極保護(hù)效果我們需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道沿線的電位分布情況,目前常采用人工巡檢的方式來獲取有效電位,需要花費(fèi)大量的人力物力,且效果不佳。為了解決這些問題,本文在電化學(xué)腐蝕與防護(hù)原理的基礎(chǔ)上,運(yùn)用外加電流陰極保護(hù)技術(shù),結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù),主要是邊界元算法、啟發(fā)式算法中的改進(jìn)遺傳算法和COMSOL 3D建模技術(shù)對(duì)本課題進(jìn)行研究,具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,利用邊界元算法結(jié)合靜電場(chǎng)理論、電化學(xué)理論、格林公式、徑向積分法等,對(duì)油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行建模,得到管道的邊界積分方程,然后根據(jù)管道軸向電位變化遠(yuǎn)小于橫截面電位變化,利用線單元對(duì)管道進(jìn)行離散,得到各點(diǎn)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 油氣管道陰極保護(hù)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 陰極保護(hù)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 陰極保護(hù)電位數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.3 陰極保護(hù)電位分布優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.4 陰極保護(hù)陽(yáng)極位置優(yōu)化研究現(xiàn)狀
    1.3 章節(jié)安排
第二章 油氣管道腐蝕與防護(hù)
    2.1 油氣管道的土壤腐蝕
        2.1.1 土壤腐蝕的常見形式
        2.1.2 土壤腐蝕的影響因素
    2.2 油氣管道的陰極保護(hù)
        2.2.1 陰極保護(hù)原理
        2.2.2 陰極保護(hù)參數(shù)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 油氣管道陰極保護(hù)電位分布數(shù)值模型的建立
    3.1 陰極保護(hù)電位分布數(shù)值模型的建立
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 控制方程
        3.1.3 邊界條件的建立
    3.2 陰極保護(hù)邊界元法求解
        3.2.1 格林公式
        3.2.2 徑向積分法
        3.2.3 邊界積分方程
        3.2.4 邊界積分方程的離散
    3.3 模型求解
    3.4 本章小結(jié)
第四章 改進(jìn)遺傳算法陽(yáng)極配置優(yōu)化研究
    4.1 埋地長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)電位分布影響因素研究
    4.2 影響管道油氣管道電位分布的因素
        4.2.1 土壤電阻率
        4.2.2 陽(yáng)極輸出保護(hù)電流大小
    4.3 改進(jìn)遺傳算法
    4.4 陽(yáng)極位置的優(yōu)化
    4.5 管道表面電位COMSOL仿真實(shí)驗(yàn)
        4.5.1 陽(yáng)極數(shù)量對(duì)管道電位分布的影響
        4.5.2 陽(yáng)極埋設(shè)方式對(duì)管道電位分布的影響
        4.5.3 陽(yáng)極埋設(shè)深度對(duì)管道電位分布的影響
        4.5.4 雜散電流的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 數(shù)值模擬方法在陰極保護(hù)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
    5.1 站場(chǎng)實(shí)際油氣管道陰極保護(hù)工程概況
    5.2 管道敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)方面
        5.2.1 陰極保護(hù)站個(gè)數(shù)計(jì)算
        5.2.2 陰極保護(hù)電流密度設(shè)計(jì)
        5.2.3 陰極保護(hù)輔助陽(yáng)極地床的設(shè)計(jì)
        5.2.4 陰極保護(hù)恒電位儀輸出電壓設(shè)計(jì)
    5.3 陽(yáng)極位置數(shù)值模擬計(jì)算
    5.4 結(jié)論分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)電位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    6.1 陰極保護(hù)電位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景
    6.2 陰極保護(hù)電位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
    6.3 陰極保護(hù)電位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間參加科研情況及獲得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于檢查片檢測(cè)的川氣東送管道陰極保護(hù)有效性評(píng)價(jià)[D]. 伍欣.西南石油大學(xué) 2015
[3]陰極保護(hù)數(shù)值仿真可視化與高性能計(jì)算研究[D]. 涂三山.大連理工大學(xué) 2014
[4]管內(nèi)陰極保護(hù)邊界元法的程序設(shè)計(jì)及其數(shù)值實(shí)驗(yàn)[D]. 孫克磊.大連理工大學(xué) 2013
[5]加油站埋地管道改造工程[D]. 雷建平.西安石油大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3711944