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基于深度极限学习机的燃气轮机气路故障诊断技术研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 89-98页

作者：宋文强沈登海国家管网集团西部管道有限责任公司乌鲁木齐830013

为提高输气管道设备中燃气轮机的可靠性和可用性,在稳态仿真模型的基础上,形成包含现场可测量参数、健康状态参数和故障类型的故障数据库。从参数动态调整和空气质点混沌初始化两个方面对风驱动(wind driven optimization, WDO)算法进... 详细信息

为提高输气管道设备中燃气轮机的可靠性和可用性,在稳态仿真模型的基础上,形成包含现场可测量参数、健康状态参数和故障类型的故障数据库。从参数动态调整和空气质点混沌初始化两个方面对风驱动(wind driven optimization, WDO)算法进行改进,再利用改进算法(improved wind driven optimization, IWDO)对深度极限学习机(deep extreme learning machine, DELM)的超参数进行寻优,并试算不同模型结构对分类效果的影响,最终形成最优IWDO-DELM组合模型。结果表明,仿真模型的热力和水力参数准确,可以为故障数据库的生成提供基础;最优DELM的模型结构为9-81-44-1,激活函数均为Sine;IWDO-DELM模型在训练集和测试集上的故障分类准确率分别为99.12%、98.83%,优于支持向量机(support vector machine, SVM)、反向传播神经网络(back propagation, BP)、相关向量机(relevance vector machine, RVM)和极限学习机(extreme learning machine, ELM)等模型的计算结果。通过现场验证,证明了IWDO-DELM模型可有效识别燃气轮机气路上的单故障和多故障类型。研究结果可为输气管道的安全平稳运行提供实际参考。

关键词：深度极限学习机风驱动算法燃气轮机气路故障分类准确率

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变频器低电压穿越引起的压缩机喘振及改进措施

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油气储运 2024年第4期43卷 439-448页

作者：蒲斌李星星杨福超孙义伟国家管网集团西部管道有限责任公司

【目的】变频器低电压穿越功能是供电波动时保持变频器连续运行的一种方式,但电驱离心式压缩机在变频器低电压穿越过程中会造成压缩机喘振。喘振对离心式压缩机的平稳运行有较大危害,需分析低电压穿越引起喘振的原因、制定改进措施,以... 详细信息

【目的】变频器低电压穿越功能是供电波动时保持变频器连续运行的一种方式,但电驱离心式压缩机在变频器低电压穿越过程中会造成压缩机喘振。喘振对离心式压缩机的平稳运行有较大危害,需分析低电压穿越引起喘振的原因、制定改进措施,以防止压缩机再次发生喘振。【方法】选取西气东输二线吐鲁番联络压气站电驱离心式压缩机为例,对变频器低电压穿越过程中压缩机转速、压力、流量、防喘振工作裕度等参数的变化情况进行分析。由于变频器低电压穿越过程中压缩机转速快速下降造成防喘振控制响应不及时,从而导致压缩机发生喘振;压缩机喘振后压力、流量剧烈波动使防喘振裕度控制失效,引起压缩机持续喘振。制定防喘振控制改进措施:增加低电压穿越时预防喘振控制措施及低电压穿越的状态判断,根据变频器低电压穿越过程中压缩机工作裕度、出口压力变化情况制定预防性打开防喘阀到指定开度的条件;增加压缩机喘振检测及保护措施,通过压缩机喘振后明显变化的出口压力、振动变化检测压缩机是否发生喘振,喘振后快速打开防喘阀摆脱喘振状态。【结果】通过改进措施的应用,解决了低电压穿越过程中的喘振问题;通过设定工作点裕度、出口压力变化阈值的方式,减少了提前打开防喘阀干预的频次,较短时间内恢复了压缩机正常运行。【结论】研究成果可有效减轻喘振危害,提升电驱离心式压缩机的运行平稳性,为电驱离心式压缩机优化防喘振控制、增加喘振检测提供参考。(图9,表1,参23)

关键词：压缩机低电压穿越喘振裕度出口压力

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基于管道应变的应力弱磁检测模型

油气储运 2024年第1期43卷 67-74页

作者：田野国家管网集团西部管道有限责任公司

【目的】金属磁记忆(Metal Magnetic Memory,MMM)应力检测技术支持非接触、在线检测,在以钢制油气管道为代表对象的铁磁性材料应力损伤检测领域具有很好的应用潜力,现有研究缺乏对磁力学关系的全面分析,需要建立一套完整的磁力学关系体... 详细信息

【目的】金属磁记忆(Metal Magnetic Memory,MMM)应力检测技术支持非接触、在线检测,在以钢制油气管道为代表对象的铁磁性材料应力损伤检测领域具有很好的应用潜力,现有研究缺乏对磁力学关系的全面分析,需要建立一套完整的磁力学关系体系,明确MMM检测信号与弹塑性阶段应力集中的对应关系。【方法】基于J-A理论,建立管道磁化强度与应变关系数值模型,计算分析管道变形过程中MMM检测信号特征,研究了应力影响下的无磁滞磁化曲线形状参数、钉扎系数对MMM信号的影响规律,并对应变与磁信号的关系开展全尺寸水压试验验证。【结果】管道在受力过程中,应变逐渐增大,磁化强度曲线在弹性变形阶段发生第1次翻转,翻转位置位于近屈服处,且随无磁滞磁化曲线形状参数的增大而提前;当管体发生塑性变形时,位错引起材料磁学特性改变,磁化强度曲线出现第2次翻转,翻转位置位于屈服点附近,且受钉扎系数影响较大,随着钉扎系数增大,翻转位置延后,翻转处应变呈2次函数减小趋势,第1次翻转与第2次翻转方向相反。【结论】利用该特征,根据磁记忆信号翻转规律与被检管道相同材料标定试验结果的相位对比分析,可判断钢制油气管道应力集中处是否发生塑性应变,实现对管道应力集中区域的快速定性检测。(图8,参30)

关键词：管道应变应力检测磁记忆磁-力学关系

油气管道工程用X80三通优化设计及增材制造技术

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油气储运 2024年第7期43卷 787-795页

作者：田野国家管网集团西部管道有限责任公司

【目的】传统热挤压三通制造工艺复杂,组织性能与质量水平不稳定,容易出现三通本体强度或韧性不满足标准要求等问题,严重制约油气管道的安全平稳运行,因此亟需对三通的性能提升与质量控制方法开展研究。【方法】通过对油气管道工程用X8... 详细信息

【目的】传统热挤压三通制造工艺复杂,组织性能与质量水平不稳定,容易出现三通本体强度或韧性不满足标准要求等问题,严重制约油气管道的安全平稳运行,因此亟需对三通的性能提升与质量控制方法开展研究。【方法】通过对油气管道工程用X80钢级、直径1219 mm等径三通的结构进行优化设计与安全性评价,改善局部应力集中的问题。采用京雷焊丝与电弧增材技术实现了等径三通的增材制造,对产品开展微观组织、力学性能、缺陷与残余应力测试,并对等径增材三通及其环焊缝进行耐压试验与往复循环压力波动试验。【结果】在控制总质量的前提下,优化改进三通结构后,设计压力下三通所受最大应力降低了38 MPa,三通主管连接区域应力降低约50%。增材制造的X80三通力学性能稳定,各部位、方向心部与表面的性能及组织均匀,强度、韧性各向异性小,无厚度效应。相控阵超声与常规超声适用于增材制造三通的缺陷检测,整体热处理可显著降低增材制造三通生产过程中的残余应力。【结论】X80增材制造三通及其连接环焊缝性能远高于同钢级热挤压三通,整体可承受的最大压力超过57.5 MPa,焊接短节爆破裂纹扩展至增材三通管件肩部后停止,具有良好的韧性与止裂能力。增材制造技术提高了三通的安全性与稳定性,为低温服役环境等特殊场景适用的三通设计与制造提供了新的思路与方法。

关键词：油气管道高强度三通增材制造 X80钢

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连续管疲劳分析软件开发与应用

石油机械 2024年第6期52卷 109-114页

作者：汤清源徐云喜任四武朱硕李伟马翎凯蒲晓莉中石油江汉机械研究所有限公司湖北省荆州市434000 中国石油集团西部钻探工程有限公司井下作业公司

针对连续管在拉伸力及内压作用下发生塑性变形产生疲劳后容易断裂,从而严重影响油气生产安全的问题,基于连续管疲劳试验数据,采用多维曲线拟合方法建立连续管疲劳寿命分析模型,应用VS平台及C++语言开发了连续管疲劳分析软件。该软件可... 详细信息

针对连续管在拉伸力及内压作用下发生塑性变形产生疲劳后容易断裂,从而严重影响油气生产安全的问题,基于连续管疲劳试验数据,采用多维曲线拟合方法建立连续管疲劳寿命分析模型,应用VS平台及C++语言开发了连续管疲劳分析软件。该软件可计算弯曲半径、内压等施工参数对连续管疲劳寿命的影响,支持连续管全生命周期内疲劳分析事件的统一管理。从连续管出厂开始,应用软件跟踪每次操作以确保连续管疲劳评估结果准确。现场应用结果表明:该软件能准确分析连续管疲劳寿命损耗,当循环压力较高,并在某一井深长时间反复起下作业时,连续管最大疲劳急剧增加,应尽量避免此类施工作业。研究结果对连续管在工程中的应用推广和安全评估具有重要指导意义。

关键词：连续管疲劳寿命疲劳试验疲劳管理软件开发

“油公司”模式下石油物资采购存在的问题及对策研究

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中国物流与采购 2024年第5期 45-48页

作者：彭浩张杰江岚高彦峰中石油西南油气田物资分公司西南石油大学经管院中石油西部钻探吐哈钻井公司

在国内外石油企业进一步降本增效的背景下,我国石油企业开启了“油公司”改革以提升企业效益并增强企业竞争力,而有效控制采购成本则成为了“油公司”模式改革的重点关注内容与重要手段。本文对“油公司”模式下石油物资采购进行分析,... 详细信息

在国内外石油企业进一步降本增效的背景下,我国石油企业开启了“油公司”改革以提升企业效益并增强企业竞争力,而有效控制采购成本则成为了“油公司”模式改革的重点关注内容与重要手段。本文对“油公司”模式下石油物资采购进行分析,针对其存在的问题提出相应的改进策略,旨在提升石油企业物资采购管理工作水平,提高石油企业经济效益。

关键词：油公司模式石油企业物资采购

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冲击螺杆钻具结构设计与参数优化

石油机械 2024年第4期52卷 49-55页

作者：姜华李军张鹏翔汪伟查春青中国石油大学(北京)石油工程学院中石化华东石油工程有限公司中石油西部钻探吐哈钻井公司北京工业大学材料与制造学部

为了高效钻进硬岩地层,将螺杆钻具的大扭矩与轴向冲击工具的高频低幅冲击特性相结合,研制了一种冲击螺杆钻具。在工具结构原理讨论的基础上,建立了轴向冲击短节的冲锤运动控制方程,分析了冲锤的运动特性,并以工具冲击功和最大能量利用... 详细信息

为了高效钻进硬岩地层,将螺杆钻具的大扭矩与轴向冲击工具的高频低幅冲击特性相结合,研制了一种冲击螺杆钻具。在工具结构原理讨论的基础上,建立了轴向冲击短节的冲锤运动控制方程,分析了冲锤的运动特性,并以工具冲击功和最大能量利用率为评价指标,采用正交试验方法对主要工具结构参数进行了优化研究。研究结果表明:冲锤往复运动过程为加速度逐渐减小的非线性加速运动,节流喷嘴直径和冲锤运动行程是影响冲击功的主要因素,而冲锤质量、承压面积和腔体通孔面积是次要因素。节流喷嘴直径和冲锤承压面积是影响最大能量利用率的主要因素;而冲锤运动行程、冲锤质量和腔体通孔面积是次要因素。所得结论可为对冲击螺杆钻具的进一步优化设计和现场应用提供参考。

关键词：冲击螺杆钻具运动特性正交试验冲击功最大能量利用率

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大北1202井巨厚砾石层钻井提速技术探讨

西部探矿工程 2024年第3期36卷 27-32页

作者：李辉王震宇苏洪生张卓王超魏强中石油西部钻探工程技术研究院新疆克拉玛依834000 中石油西部钻探工程有限公司新疆乌鲁木齐830000

针对山前构造盐上巨厚砾石层地层可钻性差、地层倾角大和稳定性差,造成单趟进尺少、井身质量控制难度大、钻头损坏严重和事故复杂时率高等技术难题,开展盐上巨厚砾石层钻井提速技术研究,通过建立地层可钻性分级模型、优选钻具组合和强... 详细信息

针对山前构造盐上巨厚砾石层地层可钻性差、地层倾角大和稳定性差,造成单趟进尺少、井身质量控制难度大、钻头损坏严重和事故复杂时率高等技术难题,开展盐上巨厚砾石层钻井提速技术研究,通过建立地层可钻性分级模型、优选钻具组合和强化钻井参数等技术措施,确保大北1202井上部巨厚砾石层安全快速钻进,有效控制井身质量,砾石层段钻速创区块最优指标,为后期该区块砾石层钻井提速提供了借鉴。

关键词：山前构造巨厚砾石层钻井提速机械比能优化参数

供电改造提升大功率变频器低电压穿越能力的措施

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油气田地面工程 2024年第1期43卷 76-85页

作者：蒲斌杨福超韩小虎李扬国家管网集团西部管道公司

目前国内天然气需求逐年增长,输气管道常年高压力运行,变频器低电压穿越能力不断提升使电驱压缩机在电网波动时连续运行的能力增强,但是供电线路故障引起压气站供电系统短时失电导致的停机停输可能造成管线运行超压。从维持变频器直流... 详细信息

目前国内天然气需求逐年增长,输气管道常年高压力运行,变频器低电压穿越能力不断提升使电驱压缩机在电网波动时连续运行的能力增强,但是供电线路故障引起压气站供电系统短时失电导致的停机停输可能造成管线运行超压。从维持变频器直流母线电压的时间需求出发,通过线路分列运行、调整线路重合闸、快速切换装置等方式提升供电可靠性;根据励磁变频器在电源切换过程中直流母线电压的变化趋势,使用静态转换开关、增加变频器直流电源的方式提升励磁变频器的供电可靠性。长输管道电驱压气站高压、低压供电系统改造方案对于压气站供电系统设计及电气系统运行提升具有借鉴意义。

关键词：变频器低电压穿越直流母线快切装置直流电源