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基于门控注意网络模型的天然气管道泄漏检测新方法

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天然气工业 2025年第1期45卷 25-36页

作者：董宏丽孙桐王闯杨帆商柔东北石油大学三亚海洋油气研究院东北石油大学人工智能能源研究院黑龙江省网络化与智能控制重点实验室

准确的泄漏检测对维护天然气管道运行安全至关重要。近年来,深度学习已成为天然气管道泄漏检测的常用方法,但由于天然气管道数据具有复杂的时间动态特性,进而导致大多数深度学习方法在识别泄漏类型方面难以取得优异的性能。此外,检测模... 详细信息

准确的泄漏检测对维护天然气管道运行安全至关重要。近年来,深度学习已成为天然气管道泄漏检测的常用方法,但由于天然气管道数据具有复杂的时间动态特性,进而导致大多数深度学习方法在识别泄漏类型方面难以取得优异的性能。此外,检测模型的初始超参数选择通常是随机的,这也可能会导致识别性能不稳定。为了提升天然气管道泄漏检测的准确性,提出一种基于麻雀搜索算法的门控注意网络模型(Sparrow Search Algorithm-based Gate Attention Network, SGAN)。首先,为了提取有效且具有鲁棒性的数据特征,采用带交叉熵函数的麻雀搜索算法对门控循环单元的初始超参数进行全局搜索;然后,设计了一种异常注意力机制,通过对数据特征进行加权来放大正常和泄漏数据之间的区分差异;最后,将所提算法应用于天然气管道的泄漏检测。研究结果表明:(1) SGAN模型能够实现模型超参数的自适应优化,并加快了模型的收敛速度,使模型性能更加稳定;(2) SGAN模型通过对正常与泄漏特征进行加权处理,显著提升了数据特征的区分效果;(3) SGAN模型的学习表示能力和泛化能力得到了明显加强,以此提高了对数据的分类性能;(4) SGAN模型能够显著提高天然气管道泄漏检测的准确率和召回率,可减少误报率和漏报率,并且其性能明显优于常规分类算法。结论认为,SGAN模型通过自适应优化和异常注意力机制结合,能精准识别泄漏特征,并快速响应天然气管道中的泄漏情况,有效提升了检测的准确性和可靠性,显著降低了安全事故风险,为天然气管道泄漏检测提供了一种高效、智能的解决新方案。

关键词：天然气管道泄漏检测麻雀搜索算法门控循环单元异常注意力机制自适应优化智能

水平定向钻载荷下天然气管道失效智能预测研究

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安全与环境学报 2025年

作者：何婷杨松张开陈利琼黄坤陈星宇西南石油大学石油与天然气工程学院中国石油运输有限公司四川分公司

为研究水平定向钻载荷下埋地天然气管道的失效条件，结合水平定向钻施工特点和天然气管道实际情况，建立了钻头–土体–管道有限元模型，得到包括影响水平定向钻载荷作用的六个关键特征变量的失效数据集。基于该数据集，建立智能失效预... 详细信息

为研究水平定向钻载荷下埋地天然气管道的失效条件，结合水平定向钻施工特点和天然气管道实际情况，建立了钻头–土体–管道有限元模型，得到包括影响水平定向钻载荷作用的六个关键特征变量的失效数据集。基于该数据集，建立智能失效预测模型，通过树结构Parzen估计器（Tree-structured Parzen Estimator，TPE）优化极端梯度提升（Extreme Gradient Boosting，XGBoost）模型性能。结果表明，与支持向量积、随机森林、贝叶斯回归等算法相比，XGBoost–TPE算法性能最好，平均绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）为7.812 7 MPa，均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）为11.325 6 MPa，决定系数(R2)为0.989 1。研究可为天然气管道交叉工程及周边工程水平定向钻施工风险定量评价及安全管理提供理论支撑。

关键词：安全工程天然气管道水平定向钻载荷有限元模拟极端梯度提升树结构Parzen估计器优化

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滑坡作用下埋地天然气管道的失效机理及预测

油气储运 2025年

作者：刘为张鹏沈豪许田刘思铭西南石油大学中国石油天然气管道工程有限公司国家管网集团西南管道有限责任公司

【目的】滑坡作为中国最常见且最频繁的地质灾害之一，极易造成长输管道发生变形、破裂、泄漏甚至灾难性的爆炸事故，对滑坡作用下的管道失效进行研究可以更直观地评估管道的安全状态。【方法】选取X80管道为研究对象，使用ABAQUS软件... 详细信息

【目的】滑坡作为中国最常见且最频繁的地质灾害之一，极易造成长输管道发生变形、破裂、泄漏甚至灾难性的爆炸事故，对滑坡作用下的管道失效进行研究可以更直观地评估管道的安全状态。【方法】选取X80管道为研究对象，使用ABAQUS软件建立滑坡-管道有限元模型，将有限元模拟结果与机器学习相结合，构建秃鹰-极限学习机（Bald Eagle Search-Extreme Learning Machine， BES-ELM）模型，对滑坡作用下埋地天然气管道的力学响应与预测性能进行分析。采用多因素分析法，主要探讨了滑坡位移、滑坡宽度、管道内压、管道壁厚、土体黏聚力、土体内摩擦角及土体类型7种参数对管道等效应力的影响规律。【结果】在滑坡位移作用下，管道受轴向拉力、压力的影响最为显著，当滑坡位移处于2.5～3.0 m时，管道最大等效应力易超过屈服强度，导致管道发生失效。在相同的滑坡位移影响下，管道内压、土体黏聚力及土体内摩擦角与管道最大等效应力呈正相关关系，而管道壁厚与管道最大等效应力呈负相关关系。滑坡宽度存在应力集中区，当滑坡宽度由10 m逐渐增至50 m时，管道最大等效应力呈先正、后负的非线性变化规律。在滑坡影响下，管道最危险部位并非固定不变，而是随着位移及其他不同因素的变化，在迎滑面与背滑面之间相互转移。【结论】选取150组有限元数据，将BES-ELM模型与传统的极限学习机（Extreme Learning Machine， ELM）模型进行了滑坡作用下管道等效应力预测性能对比，BES-ELM模型预测效果较好，最大相对误差为1.06%、决定系数为0.977，均方根误差预测结果也降低了65.18%，可将其作为快速识别管道等效应力的有效工具。在长输管道选线工作中，应对管道沿线地质条件进行调研，尽量避开潜在的滑坡影响范围或采取加固措施保护管道安全。

关键词：天然气管道滑坡位移 BES-ELM模型失效分析机器学习

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天然气管道火灾后果影响因素分析

非常规油气 2025年第02期 128-133页

作者：邓娇王权高雅洁中国市政工程中南设计研究总院有限公司青岛柯尔特技术有限公司

天然气管道腐蚀泄漏后易形成喷射火灾，对周围人员与环境造成损害。利用PHAST软件对某天然气管道不同场景下的泄漏火灾事故进行模拟计算，分析了泄漏孔径、泄漏点压力和泄漏点高度对火灾事故范围的影响，确定了不同泄漏火灾场景下的事... 详细信息

天然气管道腐蚀泄漏后易形成喷射火灾，对周围人员与环境造成损害。利用PHAST软件对某天然气管道不同场景下的泄漏火灾事故进行模拟计算，分析了泄漏孔径、泄漏点压力和泄漏点高度对火灾事故范围的影响，确定了不同泄漏火灾场景下的事故影响范围。结果表明：1)天然气管道内不同泄漏场景的火灾后果影响范围不同，其中泄漏孔径、泄漏点压力对事故后果影响程度较大，泄漏点高度对事故后果影响程度较小；2)天然气管道小孔泄漏引起的火灾对人员伤害较小，而中孔泄漏、大孔泄漏或管道破裂引起的火灾会造成人员死亡；3)天然气管道内进站管道运行压力高，事故影响范围大，应密切关注进站管道的运行情况，定期检测，发现泄漏及时进行处理；4)场站内阀门和法兰处容易出现漏点，为了防止事故的发生，应做好日常监测和设施的维护工作，严格控制点火源，做好员工的安全培训工作，增强员工的安全意识；5)在进行天然气管道总平面设计时应考虑安全防护间距，站场的安全管理及事故预防均应考虑事故的影响范围。以上成果认识，可为天然气管道的安全设计和安全管理提供理论指导。

关键词：天然气管道 PHAST软件泄漏孔径泄漏点压力泄漏点高度

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天然气管道SCADA系统运行维护措施

化工管理 2025年第3期 88-91页

作者：孙旭北京市燃气集团有限责任公司北京100101

随着天然气需求的日益增长,天然气管道的安全与高效运行至关重要。SCADA系统作为天然气管道自动化管理的核心,其运行维护措施对保障管道安全、提高运营效率具有重大意义。文章首先介绍了SCADA系统的基本结构与功能,进而详细探讨了天然... 详细信息

随着天然气需求的日益增长,天然气管道的安全与高效运行至关重要。SCADA系统作为天然气管道自动化管理的核心,其运行维护措施对保障管道安全、提高运营效率具有重大意义。文章首先介绍了SCADA系统的基本结构与功能,进而详细探讨了天然气管道SCADA系统的运行维护措施,包括设备管理与维修、系统春检、功能检测以及日常维护等,旨在为相关领域的从业人员提供有益的参考与指导。

关键词：天然气管道 SCADA系统运行维护设备管理

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天然气管道弯头腐蚀特性研究

非常规油气 2025年第02期 134-138页

作者：王权邓娇中国市政工程中南设计研究总院有限公司

弯头作为管道系统中重要的组成部分，研究其腐蚀特性对于保证天然气输送系统的安全稳定运行具有重要意义。建立了天然气管道弯头腐蚀模型，探究酸性气体对管道弯头的腐蚀规律。结果表明：应注意将天然气中二氧化碳摩尔分数控制在2.5%以... 详细信息

弯头作为管道系统中重要的组成部分，研究其腐蚀特性对于保证天然气输送系统的安全稳定运行具有重要意义。建立了天然气管道弯头腐蚀模型，探究酸性气体对管道弯头的腐蚀规律。结果表明：应注意将天然气中二氧化碳摩尔分数控制在2.5%以下，以降低二氧化碳对管道弯头的腐蚀作用。将硫化氢摩尔分数控制在2.5%以下可有效减缓硫化氢对管道弯头的腐蚀，当硫化氢摩尔分数高于3.5%时，硫化氢对管道弯头的腐蚀作用不再是主要考虑因素。随着天然气温度的升高，管道弯头腐蚀速率经历了缓慢变化、升高和急剧下降3个阶段，现场技术人员应特别注意管道弯头在温度为50～70℃的腐蚀情况。随着天然气流量的增加，管道弯头腐蚀速率先稳定升高后略有下降，在天然气流量为3 200 m3/h时出现拐点。

关键词：天然气管道弯头腐蚀腐蚀速率酸性气体流动参数

TNT当量法在地下窨井空间天然气管道泄漏爆炸破坏研究

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华北科技学院学报 2025年第1期22卷 95-101,106页

作者：徐赫桦程刚王学森华北科技学院安全工程学院北京东燕郊065201 华北科技学院计算机学院北京东燕郊065201 辉采科技有限公司安徽合肥230601

城市地下天然气管道在日常运行中存在泄漏爆炸风险,爆炸伤害波及范围作为评价爆炸影响效应、确定安全距离的关键指标,是城市天然气管道设计的重要参考依据。为准确推算泄漏燃气扩散至地下窨井空间后燃气爆炸所产生的破坏范围,通过TNT当... 详细信息

城市地下天然气管道在日常运行中存在泄漏爆炸风险,爆炸伤害波及范围作为评价爆炸影响效应、确定安全距离的关键指标,是城市天然气管道设计的重要参考依据。为准确推算泄漏燃气扩散至地下窨井空间后燃气爆炸所产生的破坏范围,通过TNT当量法建立数学模型,根据天然气泄漏到燃气检查井、水网窨井等密闭空间的天然气体积值,研究了燃气爆炸后的破坏范围。研究表明:以某城市生命线项目地下天然气管道节点数据为背景,对爆炸预测分析模型进行测试和验证,得出了天然气管道窨井、水网窨井爆炸的死亡半径、重伤半径、轻伤半径以及财产损失半径,研究结果为地下窨井空间天然气管道泄漏爆炸事故应急预案制定和应急处置方案实施提供重要的参考依据。

关键词： TNT当量法地下窨井空间天然气管道泄漏爆炸破坏研究

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忠武线天然气管道光缆隐患分析及治理方案

上海煤气 2025年第1期 6-9页

作者：焦昱翔洪美媛肖乐天国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司上海能源建设工程设计研究有限公司

针对忠武线天然气管道光缆的隐患状况,进行了详尽的分析,深入探讨了光缆隐患的具体情况,并对隐患进行了系统的分类。进一步剖析了隐患产生的原因,并基于这些原因,结合全生命周期管理理念,提出了一系列针对性的治理建议。这些建议旨在全... 详细信息

针对忠武线天然气管道光缆的隐患状况,进行了详尽的分析,深入探讨了光缆隐患的具体情况,并对隐患进行了系统的分类。进一步剖析了隐患产生的原因,并基于这些原因,结合全生命周期管理理念,提出了一系列针对性的治理建议。这些建议旨在全面考虑天然气管道光缆的治理,可有效应用于忠武线以及其他长输天然气管道光缆的隐患治理工作。

关键词：天然气管道忠武线光缆隐患分析和治理

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跨天然气管道施工防护工程设计分析与应用

价值工程 2025年第2期44卷 50-52页

作者：程化化中铁十七局集团城市建设有限公司贵阳550000

本文以贵州省安顺至盘州高速公路项目为例,以项目百石荞特大桥跨中缅天然气管道施工工点为背景,论述了采用“盖板防护”+“贝雷梁钢便桥”两种主动与被动相结合的跨天然气管道施工防护工程的设计与应用,并采用有限元分析软件分析了钢便... 详细信息

本文以贵州省安顺至盘州高速公路项目为例,以项目百石荞特大桥跨中缅天然气管道施工工点为背景,论述了采用“盖板防护”+“贝雷梁钢便桥”两种主动与被动相结合的跨天然气管道施工防护工程的设计与应用,并采用有限元分析软件分析了钢便桥的强度、刚度,满足设计规范要求,可为类似跨管涵等工程施工提供借鉴经验。

关键词：钢便桥天然气管道盖板防护管涵

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