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管道泄漏检测的主动式压力波激发膜片特性研究

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化工设备与管道 2024年第3期61卷 104-110页

作者：郭希健曹峥邓建强西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 陕西省能源化工过程强化重点实验室陕西西安710049

设计了主动式压力波发生器,利用压缩空气冲击膜片可以在管道中激发幅值和波形稳定的压力波,从而用于主动式压力波泄漏检测。文章通过实验探究了膜片种类、厚度及预变形对压力波激发特性的影响。实验结果表明,线弹性材料膜片在回弹时会... 详细信息

设计了主动式压力波发生器,利用压缩空气冲击膜片可以在管道中激发幅值和波形稳定的压力波,从而用于主动式压力波泄漏检测。文章通过实验探究了膜片种类、厚度及预变形对压力波激发特性的影响。实验结果表明,线弹性材料膜片在回弹时会产生很强的负压波,且当进气时间为80 ms及100 ms时,其压力波幅值远低于非线弹性的橡胶膜片;当进气时间为100 ms时,用不同种类橡胶膜片激发的压力波幅值仅相差20 kPa。橡胶膜片厚度对压力波幅值的影响较小,但增加膜片厚度可以避免水侧和气侧压力曲线发生分离。膜片施加预变形可以略微提高压力波幅值,同时使水侧和气侧压力曲线不会分离。因此,压力波激发应当选用橡胶作为膜片材料,适当提高膜片厚度且施加预变形。

关键词：压力波压力波发生器膜片管道实验

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减速器供油系统设计及实验研究

减速器供油系统设计及实验研究

作者：王彬重庆大学

学位级别：硕士

减速器具有高输入转速、高功率密度、高传动比的特点,广泛应用于船舶、航空、建筑等关键领域,但同时减速器润滑和冷却条件比较严苛。为了保证其各单元具有良好性能,需要保证各输出轴均有足够润滑油供给。但是润滑系统供油管道结构复杂,... 详细信息

减速器具有高输入转速、高功率密度、高传动比的特点,广泛应用于船舶、航空、建筑等关键领域,但同时减速器润滑和冷却条件比较严苛。为了保证其各单元具有良好性能,需要保证各输出轴均有足够润滑油供给。但是润滑系统供油管道结构复杂,各喷油口流量分配计算困难,这就对减速器供油系统设计提出较高要求。论文在国家自然科学基金项目“基于类硅藻壳壁自相似孔状结构的水润滑轴承-转子减振降噪研究(项目编号:52175160)”资助下,开展了减速器供油系统设计及实验研究。论文主要工作如下:首先,引入热弹流润滑理论计算减速器部件润滑油上升温度,建立了减速器齿轮、轴承需求流量计算模型。通过计算单位时间内带走齿轮、轴承工作过程中产生的摩擦生热所需润滑油流量,以确定齿轮、轴承润滑需求流量。并研究转速、润滑油动力粘度以及比热容对齿轮、轴承需求流量影响规律。研究结果表明:齿轮、轴承需求流量随润滑油比热容增加而降低;轴承需求流量随动力粘度增加而增加,润滑油动力粘度对齿轮需求流量影响很小;轴承和齿轮需求流量都随转速增加急剧增加。进而,基于计算流体力学理论建立不同喷油参数减速器部件喷油润滑模型,研究高速工况下不同喷油高度、喷油口大小、喷油角度等对减速器部件润滑效果影响,最后给出喷油口优化措施。研究结果表明:对于齿轮喷油润滑,从啮入方向喷入润滑油以及向小齿轮偏转一定角度能更好地起到润滑、冷却作用;对于轴承喷油润滑,喷油位置最好处于节圆位置,这有利于内滚道、外滚道接触区都有足够润滑油;在保证需求流量前提下,适当减小喷油口直径有利于高速工况下轴承、齿轮喷油润滑效果。接着,基于直管、弯管、喷油口压力损失模型,结合减速器供油管道各节点之间压力、流量平衡关系,建立了减速器润滑供油系统的流量-压力匹配计算模型。然后搭建减速器液压管道测量试验台,进行减速器供油管道压力、流量测量。将模型计算结果与实验结果进行对比,发现模型计算得到的管道压力、流量理论值与试验测量得到的压力、流量误差均在10%以内,验证了减速器流量-压力匹配模型的正确性。最后,调整管道主体使得齿轮润滑喷油口从啮入端喷油,喷油口方向向小齿轮偏转一定角度,并将轴承喷油点对准轴承节圆上。然后基于减速器部件需求流量和供油管道匹配计算模型优化供油管道喷油口直径,使得喷油口流量满足润滑需求。通过有限元仿真计算优化后供油管道压力、流线、流速分布,对优化后供油管道进行性能分析。并引入润滑剂密度和粘度随压力、温度变化的方程,以及气相和液相综合密度、粘度计算模型,分析温度、气体体积分数对管道压力、流量的影响。研究结果表明:气体体积分数对于供油管道压力、流量影响较大,供油管道输入压力和各节点流量随气体体积分数增加呈线性降低;温度对于供油管道压力、流量影响较小。

关键词：减速器喷油润滑热弹流润滑管道实验管道优化

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高凝原油加剂后管道流动特性研究及能耗分析

高凝原油加剂后管道流动特性研究及能耗分析

作者：李洪松青岛科技大学

学位级别：硕士

随着我国油田开采逐渐进入中后期,原油中含蜡量越来越高,导致凝点与粘度也普遍增大。我国原油大多采用管道输送,并且一般需要加热后才能进行外输,随着原油凝点与粘度逐渐增大,所需出站温度与出站压力也越来越高,由此所造成的管输系统能... 详细信息

随着我国油田开采逐渐进入中后期,原油中含蜡量越来越高,导致凝点与粘度也普遍增大。我国原油大多采用管道输送,并且一般需要加热后才能进行外输,随着原油凝点与粘度逐渐增大,所需出站温度与出站压力也越来越高,由此所造成的管输系统能耗费用十分巨大。降凝剂能够有效降低高凝原油凝点与粘度,从而降低输油管道热能与动力消耗,有效降低管输系统能耗费用。本文针对高凝原油管输系统能耗特点,建立管道输送能耗优化模型,对加剂后原油物性变化进行了分析,通过室内试验对五种降凝剂进行筛选,结果证明SL-2#降凝剂对高凝原油降凝降粘效果最好。此外还对SL-2#降凝剂最优加剂参数进行了试验分析,结果表明当加剂浓度在100ppm-150ppm之间,加剂温度在55℃以上时SL-2#降凝剂能够发挥最大的降凝降粘作用。针对高凝原油加剂输送管道的传热与流动特性,利用PIPESIM软件分析了影响管道温降与压降的敏感因素,给出了出站温度,环境温度,加剂浓度与输量的变化对管道温降及压降的影响程度。结合能耗优化模型,在综合考虑各项约束条件前提下,分析了低温环境下不同加剂浓度的运行费用,分析结果表明加剂后管输系统的运行费用得到大幅度降低,当加剂浓度为100ppm时运行费用最低较之前未加剂时费用降低25%以上。对加剂后管输系统能耗费用进行计算分析,基于Python语言开发出高凝原油输送管道能耗计算软件并开展现场实验进行验证。结果表明,本文所提供的的加剂优化运行方案能够大幅度降低高凝原油管输系统的运行费用,节能降耗效果显著。

关键词：高凝原油降凝剂管道流动能耗优化管道实验

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窄带主动噪声控制系统实时仿真及硬件实现

窄带主动噪声控制系统实时仿真及硬件实现

作者：毛梦菲南京航空航天大学

学位级别：硕士

噪声是由物体振动产生的对人造成干扰的声音。窄带主动噪声控制(Active Noise Control-ANC)系统针对能量集中在有限个频率的窄带噪声进行主动控制降噪。当采用非声学传感器获取参考信号时,窄带ANC系统中往往存在频率不匹配(Frequency Mi... 详细信息

噪声是由物体振动产生的对人造成干扰的声音。窄带主动噪声控制(Active Noise Control-ANC)系统针对能量集中在有限个频率的窄带噪声进行主动控制降噪。当采用非声学传感器获取参考信号时,窄带ANC系统中往往存在频率不匹配(Frequency Mismatch-FM),极大削弱系统的降噪性能。此外,初级噪声信号频率发生跳变,即非平稳也是存在于系统中的另一问题。本文分别从理论仿真和硬件实现对窄带ANC进行研究。首先,在理论仿真部分,利用MATLAB/Simulink的实时仿真功能,构建了针对前馈窄带ANC系统的实时仿真平台。对传统窄带ANC控制系统进行噪声抑制仿真分析,包括系统存在FM时系统的性能评价。针对FM问题对传统FM补偿方法以及一种改进的FM补偿方法进行了实时仿真并进行了性能比较。进一步,在FM补偿系统中引入了非平稳的情况,对两种FM补偿方法进行了比较,对其性能进行评估。其次,对窄带ANC系统进行硬件实现设计。在实时仿真的基础上,设计基于高速浮点型C6000系列DSP芯片的窄带主动噪声控制器,以一维管道为实验平台,实现对初级和次级噪声信号的采集转换、次级通道辨识、相关ANC算法的处理,使次级噪声信号与初级噪声信号相消干涉,实现降噪目的。分别对传统窄带前馈ANC系统及基于自回归(Auto Regressive-AR)模型的频率补偿系统进行实验,验证了两种系统的有效降噪性。

关键词：窄带主动噪声控制频率不匹配管道实验 DSP 实时仿真

一种应对窄带主动噪声控制系统中频率不匹配的方法

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一种应对窄带主动噪声控制系统中频率不匹配的方法

作者：夏国芳南京航空航天大学

学位级别：硕士

窄带前馈主动噪声控制(Active Noise Control-ANC)系统中,参考信号通常通过非声学传感器获取。非声学传感器或信号发生器存在误差时,参考信号频率与目标噪声真实频率间将存在误差,即产生了频率不匹配(Frequency Mismatch-FM)。FM对ANC... 详细信息

窄带前馈主动噪声控制(Active Noise Control-ANC)系统中,参考信号通常通过非声学传感器获取。非声学传感器或信号发生器存在误差时,参考信号频率与目标噪声真实频率间将存在误差,即产生了频率不匹配(Frequency Mismatch-FM)。FM对ANC系统的影响是致命的,本文即以组合器型窄带ANC系统为对象,针对窄带ANC系统中的FM问题开展研究。结合自回归(Auto Regressive-AR)模型,本文提出一种基于延迟环节的FM补偿方法,加入一个延迟模块和一个相应的幅值相位调节器。本质上,该频率补偿方法是通过延迟和叠加构造出隐含真实频率的信号,同时提高相位匹配速度和精度。通过仿真,分析基于延迟的频率补偿系统的性能,并分析系统中各自适应参数在系统运行过程中的变化及其对系统性能的影响,分析延迟系数的取值对系统性能的影响。与基于AR模型的频率补偿方法相比,基于延迟的频率补偿方法在增加有限运算量的情况下,应对FM量提高,且收敛速度更快。在仿真研究的基础上,设计搭建了一维管道ANC实验系统。基于实验平台,利用数字信号处理器(DSP)实现算法,编写程序对传统窄带ANC系统及本文设计的基于延迟的ANC系统进行实验。实验验证了平台设计方案的可行性,并验证了本文提出的基于延迟的频率补偿方法的有效性。

关键词：窄带主动噪声控制频率不匹配延迟幅值相位调节管道实验

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基于次声波的天然气管道泄漏检测

油气田地面工程 2013年第4期32卷 72-73页

作者：陈池赵会军姜岩彭浩平赵书华常州大学江苏省油气储运重点实验室中国石化管道储运分公司计划处

次声波具有传播远和穿透力强的特点,其在埋地长输管道的泄漏检测方面有独特的优势。次声波泄漏检测系统由次声波传感器、次声测量网络传输仪、监控主机和GPS接收器组成。为了验证次声波检测的可行性,在实验室的环输管道上进行了次声波... 详细信息

次声波具有传播远和穿透力强的特点,其在埋地长输管道的泄漏检测方面有独特的优势。次声波泄漏检测系统由次声波传感器、次声测量网络传输仪、监控主机和GPS接收器组成。为了验证次声波检测的可行性,在实验室的环输管道上进行了次声波管道泄漏检测的实验。实验结果表明,随着传播距离的增大,次声波会逐步的衰减,但衰减幅度很小;随着孔径的增大,管道泄漏所产生的次声波的峰值会减小;通过进一步的实验,拟合出管道泄漏次声波随传播距离的变化函数,可以确定泄漏点的位置。

关键词：次声波天然气管道检测管道实验

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弯管后均速管流量计输出特性的实验研究

弯管后均速管流量计输出特性的实验研究