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油气管道安全仪表系统检验测试方法

油气储运 2024年第8期43卷 944-951页

作者：刁宇李秋娟刘朝阳于子峰张冯银李东阳黄衫陶冶国家管网集团科学技术研究总院分公司国家石油天然气管网集团有限公司国家管网集团北方管道有限责任公司

【目的】智慧管网、无人值守站场的持续建设和快速发展对油气管道站场的安全性、可靠性等提出了更高的要求,安全仪表系统(Safety Instrumented System,SIS)是确保油气管道安全、可靠运行的重要环节。对SIS进行检验测试是确保安全仪表系... 详细信息

【目的】智慧管网、无人值守站场的持续建设和快速发展对油气管道站场的安全性、可靠性等提出了更高的要求,安全仪表系统(Safety Instrumented System,SIS)是确保油气管道安全、可靠运行的重要环节。对SIS进行检验测试是确保安全仪表系统满足设计安全完整性等级的关键,而当前中国尚无有效的技术手段支撑SIS开展检验测试。【方法】调研国内外SIS检验测试技术现状,梳理国内外SIS相关标准规范并结合现场工程实践,提出油气管道行业安全仪表系统检验测试方法,建立包括站场信息采集、故障模式识别、故障覆盖率评价、失效概率计算及安全完整性等级验证方面的SIS检验测试技术体系,明确了SIS检验测试的要求、内容及方法。【结果】通过开展现场SIS检验测试,能够有效识别SIS潜在的硬件故障、SIS错误配置与操作问题、SIS运行过程中存在的管理问题3大类功能安全风险项;提出检验测试覆盖率的简化计算方法,结合检验测试故障覆盖率、检验测试周期等参数可有效验证SIS的安全完整性等级是否满足设计要求,评估站场SIS能否持续提供足够的降险能力。【结论】油气管道现场SIS检验测试方法能够有效指导油气管道行业及其他行业开展SIS检验测试工作,可为提升油气站场SIS运行维护能力和管道企业的风险管控能力提供借鉴与支持。

关键词：安全仪表系统功能安全检验测试安全完整性

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工程哲学视角下的油气管道工程发展与展望

油气储运 2024年第9期43卷 961-972页

作者：陈朋超关中原国家管网集团科学技术研究总院分公司河北省廊坊市065000

【目的】科学-技术-工程三元论的提出使工程哲学作为哲学的一个学科分支而兴起,油气管道工程作为人类社会重要的工程系统,其规划建设与运行管理需要遵循工程哲学的普遍规律,同时工程实践经验又可以丰富工程哲学的理论体系。【方法】从... 详细信息

【目的】科学-技术-工程三元论的提出使工程哲学作为哲学的一个学科分支而兴起,油气管道工程作为人类社会重要的工程系统,其规划建设与运行管理需要遵循工程哲学的普遍规律,同时工程实践经验又可以丰富工程哲学的理论体系。【方法】从油气管道承运介质、油气管道本体、介质与管道相互作用、管道与环境相互作用、介质-管道-环境相互作用角度对油气管道工程的研究对象进行了系统梳理;从油气管道工程的起源、现代油气管道工程的开端、中国油气管道工程的发展等方面对油气管道工程的演进历程进行简要阐述;从新型能源体系、交通运输体系、第四次工业革命等视角对油气管道工程的发展趋势进行了初步分析。【结果】油气管道工程是对相关科学、技术进行选择、整合、协同而集成的管道科学技术群,是通过与相关经济要素优化配置构建而成的有结构、有功能、有效率的工程系统,体现着“能源调运载体”的价值取向。油气管道工程的发展历程,验证了如下工程哲学观点:工程先于科学出现,工程与科学、技术相互独立又相互支撑;解决现实问题是工程发展的动力,时代的科技发展及人类认知水平决定工程水平。【结论】在第四次工业革命驱动下,与新型能源体系及综合立体交通网深度融合是油气管道工程未来发展之路,应兼顾基础研究和前沿探索,加强颠覆性技术攻关,最大限度发挥管道在能源系统及交通运输系统中的作用。

关键词：油气管道工程科学-技术-工程三元论工程哲学新型能源体系综合立体交通网

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工程哲学视角下的油气管道工程发展与展望

油气储运 2024年

作者：陈朋超关中原国家管网集团科学技术研究总院分公司

【目的】科学-技术-工程三元论的提出使工程哲学作为哲学的一个学科分支而兴起，油气管道工程作为人类社会重要的工程系统，其规划建设与运行管理需要遵循工程哲学的普遍规律，同时工程实践经验又可以丰富工程哲学的理论体系。【方法】... 详细信息

【目的】科学-技术-工程三元论的提出使工程哲学作为哲学的一个学科分支而兴起，油气管道工程作为人类社会重要的工程系统，其规划建设与运行管理需要遵循工程哲学的普遍规律，同时工程实践经验又可以丰富工程哲学的理论体系。【方法】分别从油气管道承运介质、油气管道本体、介质与管道相互作用、管道与环境相互作用、介质-管道-环境相互作用角度对油气管道工程的研究对象进行系统梳理；从油气管道工程的起源、现代油气管道工程的开端、中国油气管道工程的发展等方面对油气管道工程的发展历程进行简要阐述；从新型能源体系、交通运输体系、第四次工业革命等视角对油气管道工程的发展趋势进行了初步分析。【结果】油气管道工程是对相关科学、技术进行选择、整合、协同而集成的管道科学技术群，并通过与相关经济要素优化配置构建而成的有结构、有功能、有效率的工程系统，体现“能源调运载体”的价值取向。油气管道工程的发展历程，验证了如下工程哲学观点：工程先于科学出现，工程与科学、技术相互独立又相互支撑；解决现实问题是工程发展的动力，时代的科技发展及人类认知水平决定工程水平。【结论】在第四次工业革命驱动下，与新型能源体系及综合立体交通网深度融合是油气管道工程未来发展之路，应兼顾基础研究和前沿探索，加强颠覆性技术攻关，最大限度发挥管道在能源系统及交通运输系统中的作用。

关键词：油气管道工程科学-技术-工程三元论工程哲学新型能源体系综合立体交通网

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铝电解阳极压降采集传输系统设计与实现

仪表技术与传感器 2024年第9期 73-76页

作者：冮明旭闫炳均胡波中国科学院网络化控制系统重点实验室中国科学院沈阳自动化研究所中国科学院机器人与智能制造创新研究院

为了实现在铝电解现场高温、高腐蚀、强电磁环境下,长时间稳定准确监控铝电解槽阳极压降变化,设计一种阳极压降采集传输系统。系统以STM32微处理器为核心,控制多路通道采集模块实时采集阳极压降信号,利用高精度模数转换模块将模拟阳极... 详细信息

为了实现在铝电解现场高温、高腐蚀、强电磁环境下,长时间稳定准确监控铝电解槽阳极压降变化,设计一种阳极压降采集传输系统。系统以STM32微处理器为核心,控制多路通道采集模块实时采集阳极压降信号,利用高精度模数转换模块将模拟阳极压降信号转换成数字信号,并通过以太网通信模块传输至监控服务器;最后安装在实际现场进行测试实验,实验结果证明系统监测的阳极压降信号相对误差小于2%,且能够长时间稳定运行。

关键词：铝电解阳极压降 STM32 多通道采集高精度 W5500

交流电磁场应力测量法在管道应力内检测中的应用

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压力容器 2024年第5期41卷 1-11页

作者：段金尧钟婷赵一桦王亚楠李睿富宽国家管网集团科学技术研究总院分公司河北廊坊065000 长庆油田分公司第一采气厂第五净化厂西安710021

为解决管道本体应力集中区域的内检测问题,以交流电磁场应力测量法(ACSM)为依据,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真建立石油管道电磁场二维仿真模型,分析管道表面磁场分布规律,研究ACSM法应力测量传感器结构和工艺参数对测量结果的影... 详细信息

为解决管道本体应力集中区域的内检测问题,以交流电磁场应力测量法(ACSM)为依据,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真建立石油管道电磁场二维仿真模型,分析管道表面磁场分布规律,研究ACSM法应力测量传感器结构和工艺参数对测量结果的影响。研制基于ACSM法的应力测量传感器,设计开发管道应力内检测系统,开展了静载拉伸应力测量试验研究以及现场牵拉试验。仿真模拟结果与应力测量传感器的实际测量结果相吻合,在被测试件弹性限度内,随着施加应力的增加,传感器的测量幅值呈正比增长态势;现场牵拉试验过程中,传感器幅值大小与施加应力大小存在较好的映射关系,对被检管道施加105 MPa应力时,传感器的差值电压幅值可达259 mV,整套系统在应力测量试验中运行良好,可有效识别应力集中区域。

关键词：管道应力测量交流电磁场应力测量法电磁场仿真

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离心泵内不稳定流动及流致噪声特性研究

舰船科学技术 2024年第17期46卷 27-33页

作者：李华李琛琦于子峰郭超古自强董亮国家石油天然气管网集团有限公司河北廊坊300457 江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013

为了提高船用离心泵性能和振动噪声控制目标,从而优化舰船隐蔽巡航能力,本文搭建离心泵试验台,对不同工况下泵的性能、压力脉动和流动噪声进行测量分析,通过对比试验和数值计算结果验证数值算法的准确性,结合CFD-FEM方法对船用泵内剪应... 详细信息

为了提高船用离心泵性能和振动噪声控制目标,从而优化舰船隐蔽巡航能力,本文搭建离心泵试验台,对不同工况下泵的性能、压力脉动和流动噪声进行测量分析,通过对比试验和数值计算结果验证数值算法的准确性,结合CFD-FEM方法对船用泵内剪应力、湍动能、压力脉动和流阻及流致噪声特性进行分析。结果表明,叶片出口处壁面剪应力和湍动能较大,在叶片出口处1/3区域内摩擦阻力更大,压力脉动在叶频及其倍频处有明显峰值,呈现出明显地离散特征。内场噪声在整个频率带内表现为宽频特征,并且当频率增加,声压降低。在1000 Hz以内频段声压级能量较高,在叶片频率(241.7 Hz)及其倍频处能观察到特征峰值。总声压级随着流量的增加而呈现出先减小后增加的趋势。

关键词：离心泵船用泵不稳定流动内场噪声

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油气管道光纤预警系统性能评价方法辨析

油气田地面工程 2024年第3期43卷 1-6页

作者：蔡永军王海明高义滕振恒陶冶庄楠王宁张弢甲国家管网集团研究总院国家石油天然气管网集团国家管网集团北方管道有限责任公司

经过十余年的发展,油气管道光纤安全预警技术性能不断提高,已成为管道技防的重要手段。由于缺少技术指标定义及其测试方法,技术提供商宣传的指标无法横向对比,采购方无法评估现场应用效果,制约了技术的应用推广。因此,对监测距离、灵敏... 详细信息

经过十余年的发展,油气管道光纤安全预警技术性能不断提高,已成为管道技防的重要手段。由于缺少技术指标定义及其测试方法,技术提供商宣传的指标无法横向对比,采购方无法评估现场应用效果,制约了技术的应用推广。因此,对监测距离、灵敏度、定位精度等核心技术指标从硬件制约因素、软件功能、应用效果等方面进行辨析,给出了合理的定义方法。在软件方面,对影响系统使用效果的误报率、报警率等识别功能的相关制约条件进行理论分析;对关键指标本着标准化、可重现的原则,给出可信的室内、室外测试方法,并通过了现场可行性验证;同时对光纤安全预警技术的广泛应用作出了展望。

关键词：光纤预警灵敏度监测距离定位精度报警率误报率

基于不完全检验测试的安全仪表系统失效划分和PFD_(avg)计算方法

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工业仪表与自动化装置 2024年第4期 64-70,74页

作者：李秋娟熊文泽刁宇刘瑶刘胜楠汪阳国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司天津300450 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055

目前对于安全仪表系统(SIS)的要求时危险失效平均概率(PFD_(avg))的计算采用的是完全检验测试(假设检验测试覆盖率100%)的方法,然而实际应用中这种完全的检验测试只存在理想情况,特别是面对复杂的系统或检维修策略情况下计算的误差难以... 详细信息

目前对于安全仪表系统(SIS)的要求时危险失效平均概率(PFD_(avg))的计算采用的是完全检验测试(假设检验测试覆盖率100%)的方法,然而实际应用中这种完全的检验测试只存在理想情况,特别是面对复杂的系统或检维修策略情况下计算的误差难以接受。该文对于不完全检验测试情况下的失效划分进行研究,并基于新的失效划分,采用马尔科夫(Markov)状态转移的方式开展概率模型的构建,基于此模型开展PFD avg的计算,从而减少概率计算的误差。

关键词： SIS检验测试 PFD_(avg) Markov模型

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油气管网智能感知体系

油气与新能源 2024年第2期36卷 80-86页

作者：蔡永军王海明杜文友卢亚男李莹杨佰衡国家管网集团科学技术研究总院分公司天津300457 国家管网集团北方管道公司大庆输油气分公司黑龙江大庆163458 中国石油天然气销售东部公司上海200122

油气管网运行管理的数字化转型和智能化运行需要感知体系提供数据作为支撑。阐述了智能感知的定义和油气管网感知体系的历程,分析了油气管网在供给侧(源)、输运侧(网)、存储侧(储)和需求侧(荷)4个环节的感知需求,从油气量、工艺量、环... 详细信息

油气管网运行管理的数字化转型和智能化运行需要感知体系提供数据作为支撑。阐述了智能感知的定义和油气管网感知体系的历程,分析了油气管网在供给侧(源)、输运侧(网)、存储侧(储)和需求侧(荷)4个环节的感知需求,从油气量、工艺量、环境量、状态量、行为量、空间量等6个方面介绍了油气管网感知的信息类型,在此基础上论述了油气管网智能感知体系的内涵和架构。最后,从提升感知能力、实现全产业链感知、增强智能化水平等方面提出了油气管网感知体系的发展建议。

关键词：油气管网感知体系智能化数字化