澜沧江跨越输气管道泄漏燃烧对并行管道的影响研究

发布时间：2017-03-21 05:11

  本文关键词：澜沧江跨越输气管道泄漏燃烧对并行管道的影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中缅管道从云南瑞丽进入国境后,输气管道和原油管道使用并行方式敷设,并行距离达1100km,沿线共有39处河流型跨越工程,其中澜沧江跨越由安宁-保山线成品油管道与中缅原油及输气管道实行三管并行敷设,被视为中缅管道重大控制型工程之一。输气管道在运行期间,可能发生泄漏燃烧事故,甚至引发二次事故,给跨越段并行管道及管桥造成毁灭性破坏。研究输气管道泄漏燃烧对并行管道的影响,不仅有利于针对此类事故制定科学高效、有针对性的抢修方案,提高抢修效率,减少事故损失；而且还可以为澜沧江跨越并行管道及类似并行管道的管道设计、运营管理及应急处置提供依据。本论文基于CFD技术研究方法,结合工程流体力学、燃烧学、传热学、结构静力学、工程热应力等理论知识对中缅澜沧江跨越输气管道泄漏燃烧对并行管道的影响进行研究,主要研究工作及成果如下：(1)根据论文研究背景、目的及意义,调研国内外喷射火与热应力相关理论研究、数值模拟研究成果及发展趋势；并对中缅管道澜沧江跨越工程地理位置、并行管道运行参数及输气管道输送介质特性进行资料调研,为下文理论及模拟研究提供基础数据。(2)对输气管道泄漏燃烧形成喷射火对并行管道的影响过程包括输气管道失效原因分析、输气管道泄漏事件树、管道破坏形式及管道失效判断标准等进行理论分析,为下文模拟研究思路、模拟结果分析及模拟结果判断提供理论依据。(3)提出小孔泄漏模型收敛喷管假设。一方面,利用收敛喷管理论计算公式求取泄漏口参数理论值；另一方面,基于CFD研究方法,制定数值模拟方案,建立输气管道小孔泄漏几何模型,完成网格划分及参数设置等模拟前处理。根据模拟结果,通过分析31种模拟方案,310组模拟数据得出可靠的泄漏口参数模拟值,并探究其变化规律；对比分析理论值与模拟值,验证小孔泄漏模型收敛喷管假设正确性,并推导出用于CFD模拟研究的泄漏压力修正系数CL及泄漏口压力修正公式。(4)基于CFD研究方法,利用多物理场耦合理论,建立耦合模拟研究项目流程图；建立澜沧江跨越并行管道燃烧流场域、原油管道、成品油管道几何模型,完成模型网格划分及Fluent模块、稳态热分析模块、结构静力学模块参数设定等模拟前处理。根据管道失效判断标准,结合模拟结果分析喷射火焰、辐射强度、并行管道热通量及并行管道等效应力等模拟数据,得出在日常运行工况下,输气管道泄漏燃烧将引起原油管道及成品油管道失效结论。(5)以中缅输气管道日常运行参数为依据,制定不同影响因素模拟研究方案,分别以管输压力、泄漏孔径、泄漏方向、并行管道间距为模拟变量,并结合模拟结果从喷射火焰及辐射强度、并行管道耦合温度、并行管道耦合压力、并行管道热通量及并行管道等效压力等五个方面对比分析喷射火对并行管道的影响,得出不同影响因素下澜沧江跨越输气管道泄漏燃烧对并行管道影响的变化规律、并行管道失效时间、危险泄漏角度区间等一系列结论。(6)结合不同影响因素研究所得结论,进行模拟结果综合分析,提出涂敷厚型防火涂层、设置火灾报警装置、存放消防设备等喷射火防护措施。
【关键词】：并行管道 喷射火焰 多物理场耦合 热应力 管道失效
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究目的及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 喷射火研究现状12-14
• 1.2.2 热应力研究现状14-15
• 1.3 研究内容及技术路线15-19
• 1.3.1 论文研究内容15-17
• 1.3.2 研究技术路线17-19
• 第2章 澜沧江跨越并行管道概况19-24
• 2.1 澜沧江跨越段工程地理环境19-20
• 2.2 澜沧江跨越段并行管道参数20-21
• 2.3 中缅输气管道输送介质特性21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 喷射火对并行管道影响过程24-32
• 3.1 输气管道失效泄漏原因24-26
• 3.2 输气管道泄漏燃烧危害26-28
• 3.2.1 输气管道泄漏事件树26-27
• 3.2.2 喷射火及热传递原理27-28
• 3.3 管道失效判断标准28-31
• 3.3.1 热辐射破坏判断标准28-30
• 3.3.2 热应力破坏判断标准30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 输气管道泄漏参数研究32-56
• 4.1 数值模拟研究方法32-35
• 4.1.1 CFD技术应用简介32-33
• 4.1.2 数值模拟工具选定33-35
• 4.2 小孔泄漏模型及理论计算35-39
• 4.2.1 输气管道小孔泄漏模型35-37
• 4.2.2 输气管道泄漏参数理论计算37-39
• 4.3 输气管道泄漏源数值模拟39-53
• 4.3.1 泄漏源数值模拟计算方案39-43
• 4.3.2 不同管输压力模拟研究43-45
• 4.3.3 不同管道壁厚模拟研究45-47
• 4.3.4 不同管道内径模拟研究47-49
• 4.3.5 不同泄漏孔径模拟研究49-51
• 4.3.6 不同泄漏口形状模拟研究51-53
• 4.4 泄漏源模拟结果分析及结论53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 喷射火对并行管道影响模拟研究56-75
• 5.1 耦合模拟研究项目流程图56
• 5.2 创建几何模型56-59
• 5.2.1 模型假设条件56-57
• 5.2.2 几何模型建立57-59
• 5.3 模型网格划分59-64
• 5.3.1 Gambit网格划分方式59-61
• 5.3.2 燃烧流场区域网格划分61-63
• 5.3.3 原油管道网格划分63
• 5.3.4 成品油管道网格划分63-64
• 5.4 模拟参数设置64-69
• 5.4.1 Fluent模拟设置64-66
• 5.4.2 稳态热分析模拟设置66-67
• 5.4.3 结构静力学模拟设置67-69
• 5.5 模拟结果分析69-74
• 5.5.1 喷射火焰及温度69-70
• 5.5.2 辐射强度70-71
• 5.5.3 稳态热分析71-72
• 5.5.4 结构静力学分析72-74
• 5.6 本章小结74-75
• 第6章 喷射火对并行管道影响因素模拟研究75-121
• 6.1 不同管输压力时喷射火影响研究75-85
• 6.1.1 不同管输压力模拟实验方案75
• 6.1.2 模拟结果对比分析75-85
• 6.2 不同泄漏孔径时喷射火影响研究85-95
• 6.2.1 不同泄漏孔径模拟实验方案85
• 6.2.2 模拟结果对比分析85-95
• 6.3 不同泄漏角度时喷射火影响研究95-108
• 6.3.1 不同泄漏角度模拟实验方案95
• 6.3.2 模拟结果对比分析95-108
• 6.4 不同并行间距时喷射火影响研究108-118
• 6.4.1 不同并行间距模拟实验方案108-109
• 6.4.2 模拟结果对比分析109-118
• 6.5 模拟结果综合分析及喷射火防护措施118-120
• 6.6 本章小结120-121
• 第7章 结论和展望121-123
• 7.1 结论121-122
• 7.2 展望122-123
• 致谢123-124
• 参考文献124-129
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果129

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