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基于硬约束和物理信息神经网络结合的天然气管网仿真新方法

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天然气工业 2025年第1期45卷 164-174页

作者：金凤郭祎张岩马秀云刘斌焦健丰殷雄徐海龙宫敬温凯中国石油大学(北京)机械与储运工程学院国家石油天然气管网集团有限公司油气调控中心国家管网集团北京管道有限公司中国石油华北油田公司油气工艺研究院曼彻斯特大学化学工程与分析科学系

随着天然气管网互联互通成环成网,需要利用仿真技术模拟各种工况下的管网运行状态,以提升管网的供气能力,进而降低管网运行成本。现有的智能化仿真方法过于依赖数据驱动,忽略了天然气流动机理,导致精度与稳定性较差且结果不可解释。为此... 详细信息

随着天然气管网互联互通成环成网,需要利用仿真技术模拟各种工况下的管网运行状态,以提升管网的供气能力,进而降低管网运行成本。现有的智能化仿真方法过于依赖数据驱动,忽略了天然气流动机理,导致精度与稳定性较差且结果不可解释。为此,从机理角度分析了天然气流动基本控制方程与管网拓扑结构,将机理信息耦合至深度学习的损失函数指导结构设计与训练,形成了天然气管网物理信息神经网络PINN(Physics-Informed Neural Network)仿真模型;然后描述了输入输出变量之间的耦合关系,设计边界条件嵌入训练硬约束模式,建立了硬约束和物理信息神经网络结合BHC-PINN(Boundary Hard-Constraint Physics-Informed NeuralNetwork)的模型,实现了天然气管网全时空状态的仿真监测。研究结果表明:(1) PINN模型将管道与拓扑结构的机理信息耦合进损失函数以提高模型的可解释性,并借助管网进出口冗余数据提高了准确性,实现了对管网压力流量的准确监测;(2)建立的边界硬约束模式,使神经网络的输出强制满足边界条件,得到的流量和压力仿真误差分别从2.1%和0.32%下降低至1.5%和0.082%,训练的效率和速度分别提高了48.5%和55.9%;(3) BHC-PINN能实现管网任意位置气体流动状态的观测,对于中间阀室压力的仿真最大误差为0.2%。结论认为,该新方法能准确仿真天然气管网内流动状态,增强了数据驱动模型的可解释性,并为天然气管网瞬态仿真提供了数据加机理混合驱动的新思路。

关键词：天然气管道水力瞬态仿真物理信息神经网络硬约束模式

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X80M管道全自动焊环焊缝热影响区冷却时间预测模型

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油气储运 2025年

作者：张小强云泽蒋庆梅龙迅李岩曹鹏昊国家管网集团工程技术创新有限公司中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国石油天然气管道科学研究院有限公司

【目的】受厚壁管道多层多道焊热输入的影响，环焊缝热影响区组织经历循环的升温降温过程。为避免生成淬硬组织导致冷裂纹产生，需严格把控接头冷却速率。探究焊接工艺与环焊接头热影响区温度由800 ℃冷却至500 ℃所需时间t8/5之间的关... 详细信息

【目的】受厚壁管道多层多道焊热输入的影响，环焊缝热影响区组织经历循环的升温降温过程。为避免生成淬硬组织导致冷裂纹产生，需严格把控接头冷却速率。探究焊接工艺与环焊接头热影响区温度由800 ℃冷却至500 ℃所需时间t8/5之间的关联对把控焊接热输入、提高接头性能具有决定性作用。【方法】以1 219 mm×22 mm X80M管道环焊接头作为研究对象，建立基于全自动焊工艺的有限元模型，并贴合单双焊炬工艺特点编写热源程序，利用实验接头焊层形貌信息确定热源参数。计算焊接温度场数据，并与实验点位热循环数据进行对比验证模型计算准确性；通过选择各焊层对应热影响区点位进行热循环信息统计分析，并通过改变焊接电流与焊接速度调节焊接热输入，获得t8/5的变化规律，最后拟合获得冷却时间预测公式。【结果】热输入较小时，增加焊接电流比减小焊接速度对t8/5的影响更大，而热输入较大时，减小焊接速度比增加焊接电流对t8/5的影响更大，不过在相同的热输入变化条件下，两者导致的计算误差不超过6%。【结论】利用所建立的有限元模型计算焊接热参数，误差较小，模型准确、可用。相较于焊接电流，调整焊接速度将会使峰值温度与t8/5数值分布出现较大波动，因此为保证焊接稳定性，推荐优先调整焊接电流。根据模拟所得焊接热循环曲线，新提出不包含经验参数的t8/5预测公式，预测精度比传统经验公式提高10%以上。

关键词：油气管道热影响区冷却时间预测公式环焊缝

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API 617第9版重要变化解读

化工设备与管道 2025年第1期62卷 52-58页

作者：刘文利陈超马诚吴祥柱沈鼓集团股份有限公司辽宁沈阳110869 中国石化工程建设有限公司北京100101

文章介绍了API617规范的重要性以及升版情况,详细对比了API 617第8版和第9版的区别,并结合工程实际进行了解读。API617第9版经过近十年的总结和提升,提出了很多新的设计理念和设计要求,使得标准规范更符合工程实际,能够为广大从业者提... 详细信息

文章介绍了API617规范的重要性以及升版情况,详细对比了API 617第8版和第9版的区别,并结合工程实际进行了解读。API617第9版经过近十年的总结和提升,提出了很多新的设计理念和设计要求,使得标准规范更符合工程实际,能够为广大从业者提供更好的选型设计参考。同时,新版本中的一些要求尚未在实际工程中应用,未来还需各方相互协商、详尽研读、逐步适应。

关键词： API617 压缩机离心压缩机轴流压缩机膨胀机

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浮顶油罐底板修理

油气储运 1999年第1期18卷 22-26页

作者：杨光发中国石化管道储运公司工程公司四处

大型浮顶油罐在经过长期运行后,罐底板出现严重腐蚀、穿孔,焊缝出现裂纹和剥层,严重影响油罐正常运行。以5座油罐大修为例,提出了大修施工中方案的选择和实施应考虑的因素,一是大修前采用多种方法检测腐蚀,根据揭示的腐蚀种类和程度确... 详细信息

大型浮顶油罐在经过长期运行后,罐底板出现严重腐蚀、穿孔,焊缝出现裂纹和剥层,严重影响油罐正常运行。以5座油罐大修为例,提出了大修施工中方案的选择和实施应考虑的因素,一是大修前采用多种方法检测腐蚀,根据揭示的腐蚀种类和程度确定修理方案;二是针对不同腐蚀状况,选用堆焊磨平、局部换板、全部换板及相互结合的方法。详细介绍了5座油罐的检测与修理过程,并提出了罐底板在修理过程中应注意的事项。

关键词：浮顶罐罐底维修油罐

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涡轮驱动式振荡旋转套管引鞋研制及应用

石油机械 2025年第1期53卷 55-61页

作者：陈小元吴波史怀忠熊超屈子骁王委周志刚中石化华东石油工程有限公司中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中石化胜利石油工程有限公司

针对长水平井以及大斜度斜井套管下入摩阻大、易卡套、下入难等问题,研制了井下涡轮驱动式振荡旋转套管引鞋。建立了工具的三维模型,并通过Fluent软件搭建了涡轮定子、转子流场计算数值模型,探究了不同叶轮安放角对叶片压力及表面流速... 详细信息

针对长水平井以及大斜度斜井套管下入摩阻大、易卡套、下入难等问题,研制了井下涡轮驱动式振荡旋转套管引鞋。建立了工具的三维模型,并通过Fluent软件搭建了涡轮定子、转子流场计算数值模型,探究了不同叶轮安放角对叶片压力及表面流速的影响,进而对叶轮结构参数进行优化设计。搭建了套管动力引鞋工具地面测试试验平台,对其关键性能参数进行测试,结果满足设计需求,并开展了相关现场试验。试验结果表明:该工具可通过钻井液循环带动井下引鞋头旋转,从而进行井壁的修整和井筒的冲洗,并帮助完井套管柱的顺利下入,极大提高了作业效率。该研究可为水平井以及大斜度井完井管柱降阻下入工具的研制与应用提供技术借鉴,进而提高完井作业效率,降低施工成本。

关键词：水平井岩屑床涡轮驱动套管引鞋井下动力引鞋

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乙烯裂解炉配管设计

石油化工设计 2025年第1期42卷 54-58,I0004页

作者：沈圳张军文中国石化工程建设有限公司北京100101

介绍了乙烯装置裂解炉单元构架与炉前管廊配管布置的新模式,结合国内某乙烯装置裂解炉单元20万t/a炉管设计经验和实例,从构架与管廊功能性的角度阐述了关于平台设置、阀组布置重新分配的设计过程。并就裂解气大阀的管道设计及管廊跨距... 详细信息

介绍了乙烯装置裂解炉单元构架与炉前管廊配管布置的新模式,结合国内某乙烯装置裂解炉单元20万t/a炉管设计经验和实例,从构架与管廊功能性的角度阐述了关于平台设置、阀组布置重新分配的设计过程。并就裂解气大阀的管道设计及管廊跨距给出了新方案,同时从应力角度论证了此种布置方案的可行性。从平面布置角度探讨了通过缩小管廊跨距减少裂解炉单元占地的可行性。

关键词：乙烯裂解炉裂解气大阀平竖面布置

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苯乙烯装置反应区管道柔性设计

煤炭与化工 2025年第2期48卷 94-99页

作者：周翔中国石化工程建设有限公司北京100101

针对反应器管道温度高,壁厚大,工况复杂,设备管口允许受力严苛的情况,本文选取苯乙烯装置中两类典型反应器,对其进出口管系及高温氮气吹扫管线进行柔性分析设计,通过优化管道方案及选取合适的弹簧支架,使管口受力达到允许受力的要求。... 详细信息

针对反应器管道温度高,壁厚大,工况复杂,设备管口允许受力严苛的情况,本文选取苯乙烯装置中两类典型反应器,对其进出口管系及高温氮气吹扫管线进行柔性分析设计,通过优化管道方案及选取合适的弹簧支架,使管口受力达到允许受力的要求。针对多工况下弹簧支架的选型进行了分析比较,综合多个因素,选出管道设计最优方案。

关键词：反应器弹簧支架柔性设计优化方案

浅析《建筑防烟排烟系统技术标准》实施后对消防排烟设计的影响——以某项目中央控制室为例

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居业 2025年第1期 228-230页

作者：李忞中国石化工程建设有限公司北京100101

本文结合工程实例,从防烟分区的划分、排烟量计算和排烟系统布置等方面,对比新旧版防排烟规范实施后在设计过程中的区别。控制室的消防排烟系统在火灾发生时起着至关重要的作用,旨在确保室内空气流通,防止烟雾聚集,保障人员的生命安全... 详细信息

本文结合工程实例,从防烟分区的划分、排烟量计算和排烟系统布置等方面,对比新旧版防排烟规范实施后在设计过程中的区别。控制室的消防排烟系统在火灾发生时起着至关重要的作用,旨在确保室内空气流通,防止烟雾聚集,保障人员的生命安全。消防排烟系统主要包括排烟风机、排烟管道和排烟口,这些设备须具备足够的风量和静压,应能迅速将烟气排出消防控制室,以确保室内空气质量良好,并为人员疏散提供有利条件。本文分析了《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB51251-2017)[1]实施之后带来的影响,旨在为以后的建筑物消防排烟设计总结经验,提供方案优化的依据。

关键词：中央控制室消防排烟新旧规范对比方案优化

某PO/MTBE装置EGME再生塔配管设计

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石油化工设计 2025年第1期42卷 45-48,I0003页

作者：计美佳中国石化工程建设有限公司北京100101

以某PO/MTBE装置精制单元中乙二醇单甲醚(EGME)再生塔为例,介绍了填料塔及其相关设备重沸器、塔顶冷凝器、塔底抽出泵等设备的典型布置,并结合了塔直径较小、本体较高的特点,研究了填料塔的管口方位设计、框架平台布置和主要管道的布置... 详细信息

以某PO/MTBE装置精制单元中乙二醇单甲醚(EGME)再生塔为例,介绍了填料塔及其相关设备重沸器、塔顶冷凝器、塔底抽出泵等设备的典型布置,并结合了塔直径较小、本体较高的特点,研究了填料塔的管口方位设计、框架平台布置和主要管道的布置,可以为今后类似塔的设计起到参考作用。

关键词：填料塔设备布置框架平台布置管口方位管道布置