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基于光纤布拉格光栅的管道压力监测传感器研究

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基于光纤布拉格光栅的管道压力监测传感器研究

作者：王华杰燕山大学

学位级别：硕士

管道作为一种常见的能源运输设备,对其进行健康监测十分重要。在一些高温高压、易燃易爆或强电磁场干扰的环境下,电传感器和磁传感器等传统的传感器会受到很大的限制。而光纤光栅传感器与之相比则有着抗干扰能力较强、质量轻和体积较小... 详细信息

管道作为一种常见的能源运输设备,对其进行健康监测十分重要。在一些高温高压、易燃易爆或强电磁场干扰的环境下,电传感器和磁传感器等传统的传感器会受到很大的限制。而光纤光栅传感器与之相比则有着抗干扰能力较强、质量轻和体积较小等优点。光纤光栅传感器结构简单而紧凑,且将其与某些材料及结构相结合可以明显提高其灵敏度,能够满足在特殊环境下高精度测量的需求。本文对管道压力传感器的研究现状进行了广泛的调研,在现有研究基础上制备了两种不同结构的无损检测管道内部压力的传感器,并对其应变灵敏度进行了研究。主要研究内容如下。首先,在广泛调研基础上,分析了管道压力检测的国内外现状。采用模耦合理论分析了光纤光栅的传感机理,重点研究了光纤光栅的温度及应变特性,并对温度补偿的原理做了调研分析。其次,设计了基于等强度梁和菱形结构的两种光纤光栅传感器,用于管道压力的无损检测。仿真并分析了两种不同结构传感器的参数、材质对应力灵敏度的影响,得出了适合于本文的最佳尺寸传感器结构。最后,制备了两种传感器,设计了实验方案并搭建了实验平台。进行了重复性实验,依次对裸光栅、等强度梁弹片、菱形结构进行了管道升降压实验,还对菱形结构和等强度梁弹片结构进行了温度补偿实验。

关键词：光纤光栅管道压力无损检测温度补偿

使用黄金分割法的管道压力系统自适应控制（英文）

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控制理论与应用 2019年第6期36卷 858-866页

作者：吴悠刘国平中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083 南威尔士大学工程学院英国庞特普里德CF371DL 哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心黑龙江哈尔滨150001

压力是工业过程控制常用参数,为了探索黄金分割自适应控制在工业过程控制中的应用技术,本文将其应用于水流管道的压力控制.利用控制实验平台,搭建了以变频调速驱动水泵的压力控制实验系统.阐述了特征建模与黄金分割自适应控制对该系统... 详细信息

压力是工业过程控制常用参数,为了探索黄金分割自适应控制在工业过程控制中的应用技术,本文将其应用于水流管道的压力控制.利用控制实验平台,搭建了以变频调速驱动水泵的压力控制实验系统.阐述了特征建模与黄金分割自适应控制对该系统的适用性和稳定性,并通过分析确定了特征模型类型和控制算法.考虑到时延的影响,采用数字外推预测算法对管道压力误差进行处理.对控制方案进行了仿真分析,完成了与黄金分割自适应控制相关的管道压力控制实验.实验结果表明,黄金分割自适应控制能够实现管道压力的高精度控制,现场调试简单,该控制方案的优越性得到了验证.

关键词：特征建模黄金分割自适应控制管道压力数字外推预测

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垮落带矸石浆体填充管道压力试验研究

能源与环保 2023年第12期45卷 296-302页

作者：郝登峰刘卫娟夏大帅齐治虎黄波郑启明河南豫中地质勘查工程有限公司河南郑州450000 河南省能源钻井工程技术研究中心河南郑州450000 河南省自然资源创新中心(非常规天然气开发研究) 河南郑州450000 河南工程学院环境与生物工程学院河南郑州451191

以龙王沟煤矿为研究对象,针对该煤矿的绿色化排矸需求,采用垮落带矸石浆体充填技术,将地表一定浓度的矸石浆体输送至矿井垮落带,实现煤矸石资源再利用。为确保该技术可行性及充填参数的有据可依,在该矿地面铺设管道,研究不同类型浆体在... 详细信息

以龙王沟煤矿为研究对象,针对该煤矿的绿色化排矸需求,采用垮落带矸石浆体充填技术,将地表一定浓度的矸石浆体输送至矿井垮落带,实现煤矸石资源再利用。为确保该技术可行性及充填参数的有据可依,在该矿地面铺设管道,研究不同类型浆体在管道中的压力与流速配置关系。研究结果表明,按照浆体浓度小→大→小的顺序输送浆体,受浆体浓度等的影响,泵头压力呈上升稳定再下降稳定的变化趋势,矸石浆体输送浓度大时,泵头压力大,管道监测压力也大;随着输送距离的增加,管道压力呈先增大后减小的趋势;管道监测点的压力与泵头压力变化基本一致,管道出口压力比较稳定,压力衰减较小;浆体浓度和粒度与输送速度配置良好,管网长距离输送稳定。

关键词：垮落带矸石浆体管道压力

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供水管道压力调控对漏水量影响的试验研究

水利水电科技进展 2007年第3期27卷 27-29页

作者：吴珊刘彦辉张申海王维燕马则中北京工业大学建筑工程学院北京100022 北京市自来水集团公司供水分公司北京100034

在某城市供水管网中,以消火栓模拟管道漏水点,利用减压阀在供水高压区进行管道压力调控,分析不同管径的管道压力变化对漏水量的影响,以及不同减压区间的漏水率降低效果。试验结果表明,压力管理是一种行之有效的漏损主动控制方法,利用减... 详细信息

在某城市供水管网中,以消火栓模拟管道漏水点,利用减压阀在供水高压区进行管道压力调控,分析不同管径的管道压力变化对漏水量的影响,以及不同减压区间的漏水率降低效果。试验结果表明,压力管理是一种行之有效的漏损主动控制方法,利用减压方式供水在优化管网运行条件的同时,可以有效地减少管网漏水量;漏水量与管道压力呈指数规律变化,该指数随减压阀所安装管道的直径不同而异;降压减漏效果对相同管径的管道在高压区更有效,而对基本相同的压力降压范围,管径越大效果越明显。实际操作中采用何种减压方式及降压范围和管段须结合管网具体情况优化选择。

关键词：供水管网漏水量管道压力压力调控

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医用负压系统管径设计

医用气体工程 2024年第2期4卷 33-42页

作者：冯庆革深圳市汇健医疗工程有限公司广东深圳518000

通过对医用气体管道系统国际标准ISO7396-1《医用气体管道系统一第一部分医用压缩空气与真空系统》中真空管道直径计算的解析,结合国家标准GB50751-2012《医用气体工程技术规范》与国家建筑标准设计图集16R303《医用气体工程设计》的对... 详细信息

通过对医用气体管道系统国际标准ISO7396-1《医用气体管道系统一第一部分医用压缩空气与真空系统》中真空管道直径计算的解析,结合国家标准GB50751-2012《医用气体工程技术规范》与国家建筑标准设计图集16R303《医用气体工程设计》的对比分析,探讨了负压管道直径对工程项目经济性的影响。

关键词：气体流量气体流速管道阻力管道压力

西石门铁矿尾矿管道压力增高的原因分析及建议

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矿山机械 2008年第3期36卷 96-99页

作者：赵彦昌李建辉邯邢矿山局西石门铁矿技术计划部河北武安056303

针对西石门铁矿2006年6月选矿生产遇到的难题,从影响尾矿管道压力的因素——入选原矿质量、入选原矿处理量、管道内径变化、尾矿粒度出发,采取现场采样、选矿实验以及理论计算的方法,分析造成西石门铁矿尾矿管道压力增高的原因。以此次... 详细信息

针对西石门铁矿2006年6月选矿生产遇到的难题,从影响尾矿管道压力的因素——入选原矿质量、入选原矿处理量、管道内径变化、尾矿粒度出发,采取现场采样、选矿实验以及理论计算的方法,分析造成西石门铁矿尾矿管道压力增高的原因。以此次实验数据及相关经济技术指标为依据,对实际生产提出合理的建议和措施,进一步指导西石门铁矿选矿系统正常生产。

关键词：管道压力尾矿浓度原矿处理量原矿质量

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校园智能可调控供暖系统设计和实物搭建

内江科技 2024年第1期45卷 44-45,111页

作者：李联鑫马晨阳刘昱铄冀浩楠史旭斌李卓宝鸡文理学院机械工程学院

目前,国内校园供暖普遍采用不可再生能源进行供暖,相关数据显示每一年冬天在进行供暖时消耗的煤炭占据开采量的30%,由于校园供暖在不同时段的需要差异较大,为进一步优化校园集中供暖的效率和热量分配的合理性,本文设计出了校园智能供暖... 详细信息

目前,国内校园供暖普遍采用不可再生能源进行供暖,相关数据显示每一年冬天在进行供暖时消耗的煤炭占据开采量的30%,由于校园供暖在不同时段的需要差异较大,为进一步优化校园集中供暖的效率和热量分配的合理性,本文设计出了校园智能供暖可调控供暖系统。本系统能够根据不同时段的供暖差异,对某一片区的供暖温度进行智能调控。此外,本系统可以根据管道压力检测以及反馈可监测管道的堵塞,并提示维修人员及时对相应管道疏通维修。利用此系统可以解决劳动力,可以减少资金的浪费,节约成本。

关键词：集中供暖供暖系统校园智能供暖不可再生能源智能调控管道压力热量分配供暖温度

基于光纤光栅的管道压力非侵入式检测方法研究

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基于光纤光栅的管道压力非侵入式检测方法研究

作者：许超宇中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着压力管道在各领域的广泛运用,复杂管道系统的安全运行变得日益重要。因此,管道压力检测技术在各种工业现场和工程领域也受到越来越多的重视。然而,传统的管道压力检测手段因为诸多局限逐渐无法满足应用要求。在管道压力非侵入式检... 详细信息

随着压力管道在各领域的广泛运用,复杂管道系统的安全运行变得日益重要。因此,管道压力检测技术在各种工业现场和工程领域也受到越来越多的重视。然而,传统的管道压力检测手段因为诸多局限逐渐无法满足应用要求。在管道压力非侵入式检测方面,光纤光栅凭借重量轻、体积小、损耗小、不受电磁干扰、可以远距离传输、能够实现分布式阵列组网以及能够灵活的埋入各种智能材料等优势逐渐成为一种高效可靠的检测手段。本文以压力管道为研究对象,进行了基于光纤光栅的非侵入式传感器的设计和实验,主要包括以下三个内容:1)深入分析了管道应力应变的类型及其产生原理,着重揭示了管道材料、管道内径、管壁厚度以及管道内压等诸多因素对管道管壁应变规律的影响。并借助AutoCAD、ProE和AnsysWorbench等软件对管道压力非侵入式传感器进行了设计、建模和一系列结构优化仿真工作。设计了宽10mm,厚4mm且带耳部的两瓣式环箍结构和厚4mm,基体四条边宽2mm的双梁式菱形结构耦合而成的管道压力检测机构。结合光纤光栅的传感检测原理,运用材料和弹性力学理论推导出管道压力检测机构的数学模型。2)重点分析了管道流固耦合特性。以120mm内径,2mm壁厚的不锈钢管道为研究对象,进行了注水加压的流固耦合仿真研究,建立了流体、管道和检测机构组成的仿真模型,采用计算流体力学和材料力学相集成的仿真方法,获得了管道受压时管内的流场及压力场分布情况以及流体压力引起的管壁应变分布特性。验证了管道压力传感器设计的合理性。3)加工了具有不同材质和尺寸的多种菱形检测机构模型,并多次展开了基于电阻应变片和基于光纤光栅的管道压力测试实验。结果表明长对角线为短对角线约2.5倍且材料为7075铝合金的菱形结构对管壁应变有最佳的传递效果,且采用光纤光栅的检测机构对管壁应变传递效率远高于超过应变片应变传递效率。

关键词：光纤光栅应力应变非侵入式检测流固耦合管道压力

管道压力对综合管廊天然气管舱内天然气泄漏扩散的影响

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工业安全与环保 2021年第10期47卷 31-34,74页

作者：孙华唐聪周宁李雪袁雄军上海化学工业区公共管廊有限公司上海201507 常州大学石油工程学院江苏常州213164

为分析地下综合管廊天然气管舱内管道压力对天然气泄漏扩散规律的影响,运用ANSYS中的FLUENT软件,采用组分输运模型(Specifications Transport)和Realizable k-ε湍流模型,系统研究管舱内不同压力天然气管道泄漏扩散过程,定量分析气云浓... 详细信息

为分析地下综合管廊天然气管舱内管道压力对天然气泄漏扩散规律的影响,运用ANSYS中的FLUENT软件,采用组分输运模型(Specifications Transport)和Realizable k-ε湍流模型,系统研究管舱内不同压力天然气管道泄漏扩散过程,定量分析气云浓度分布和报警响应。研究结果表明:管道压力越高,天然气管舱内天然气浓度分层现象越明显,天然气扩散越快;随着管道压力增大,泄漏量增大,射流喷射加速,动态天然气和静态空气密度梯度、速度梯度及压力梯度相差越大,受到重力惯性力和浮力的影响越大,强迫卷吸现象越明显,加速涡团的形成与运动,促进天然气扩散;管道压力越高,报警时间越短,管道压力与报警时间成反比。研究结果可为泄漏扩散可能引发的事故后果进行风险评价,为综合管廊天然气管舱设计与管理提供理论指导。

关键词：综合管廊天然气管舱管道压力泄漏扩散数值模拟