用于节流控制的立管严重段塞流模型研究

开发了一种基于ODE方程的严重段塞流模型,能在基本准确的模拟立管严重段塞特征参数的同时进行严重段塞流节流控制特性的模拟。在阀门全开,无节流控制的时候,模拟得到的段塞特征参数与实验数据及OLGA模拟结果符合较好;在阀门开度为9%,8%,7%时对严重段塞流进行节流控制模拟,与OLGA节流模拟结果符合较好。该模型计算速度远快于OLGA模型,更能用于严重段塞流的实时现场控制。     

严重段塞流顶部节流作用下的流型及其转变

严重段塞流是常见于海洋石油工业集输-立管系统中的一种有害流型,而立管顶部阀门节流是抑制和消除严重段塞流的有效方法。本文实验研究了对严重段塞流采取节流操作所引起的流型及其转变特性,结果表明,随着阀门开度的减小,节流阀压降增大,背压升高,很大程度上抵消了下倾管内封闭气体的压力,从而抑制了下倾管内气体体积的膨胀,导致下倾管内的大量气体无法在短时间内快速连续地进入立管,而只能以大气泡或小气泡群的形式间歇进入立管,促进了弹状流和泡状流的形成。考虑了气液流速对节流阀压降的影响,建立了节流作用下S型立管内气液稳定流动边界,与实验数据吻合良好。     

集输-上升管路系统严重段塞流实验研究

在模拟集输上升管路系统的实验装置上,研究了多种倾斜管角度下严重段塞流发生规律,给出了流型图。实验发现,倾斜管水平时仍会出现严重段塞流。流动参数分析表明,严重段塞流具有显著的周期性,压力大幅度振荡,气液间歇流出上升管,出口气体速度可能超过入口数十倍,对分离器造成剧烈冲击。研究发现,严重段塞流周期随气液流量增大而减小,并且符合幂律定律。     

严重段塞流压力及持液率周期特性模拟研究

本文采用简化严重段塞流节流模型数值模拟了不同出口阀门开度下管道入口压力和出口持液率等特性参数的周期规律。研究结果表明,在一定的阀门开度下,严重段塞流具有明显的周期性,压力波动较为明显,气液间歇流出。当管道出口阀门开度减小到一定程度后,管道入口压力波动减小,周期降低,管道出口气液由间歇流转为混合流动。本文数值模拟结果与实验结果进行了比较,管道入口压力峰值、压力波动、周期等参数吻合较好。     

3S技术在天然气液化中的应用初探

通过建立低温下3S分离器的一维稳定流动数学模型,对采用3S分离器的天然气液化流程进行了探索性的理论研究。结果表明采用3S分离器的液化技术效率远高于J-T阀,其液化率与采用膨胀机相当,由于3S分离器不仅可带液工作,且无运动件,在小型天然气液化装置中有广阔的应用前景,但需解决一系列技术问题。     

下倾-立管系统中严重段塞流现象的周期特性

本文在室内的模拟实验系统上对严重段塞流的周期特性进行了实验研究.通过对实验现象和立管底部的压力波动信号分析后发现,严重段塞流的周期主要取决于液塞形成和液塞流出阶段所经历的时间,与气相表观流速,液相表观流速、下倾管倾角等实验参数有关.通过下倾管中的气体在积累阶段质量守恒方程,得到严重段塞流周期计算模型.模型的预测结果与实验测得的周期相比偏小.在较大的气、液相表观流速下,严重段塞流周期计算模型的预测结果比较准确.     

重力再循环供液制冷系统气液分离器的试验研究

通过计算得出气液分离器有效高度和气液分离器的直径,设计出两种气液分离器,并分别实验对比。实验结果表明,气液分离器的结构形式对重力供液制冷系统的性能影响较小,由于分离器直径减小了25%,分离器内制冷剂存储量大大减少,当液位处于控制液位时,分离器存储量仅为原来的19.1%,而压缩机的吸气压力基本保持不变,排气压力有所降低,并且对系统制冷量及COP影响很小,最大差值在-20℃工况,相差0.043。     

强烈段塞流特征参数测量方法试验研究

通过对单个液塞经过管道上某一测压点时的压力信号进行理论分析,指出了压力波动曲线上的特征点与液塞相对于测压点位置之间的对应关系。根据分析结果,采用单压力信号判断法,求得了强烈段塞流的液塞运动速度、液塞长度等特征参数。与利用双平行电导探针相关法求得的结果比较发现,单压力信号判断法具有测量结果准确、不受流动介质物性限制、不干扰流场、简便实用等优点。     

PV-10压电晶体阀电源

PV-10压电晶体阀是真空送气系统中常用的流量充气阀门。要准确地控制PV-10压电晶体阀的开关状态以及阀门的开启角度才能在生产和实验中及时有效地控制真空送气量。为此，我们研发了控制PV-10压电晶体阀的专用电源。     

上升管中强烈段塞流消除方法试验研究

为了消除上升管中强烈段塞流,采用节流和扰动两种方法进行了试验研究。两种方法都能完全消除强烈段塞流, 能使强烈段塞流的发生范围显著减小。节流程度较小时将导致强烈段塞流压力波动更大、周期更长;但扰动法能使压力波动的幅度变小、周期变短。两种方法都使上游管道的压力显著增大,但扰动法产生的背压比节流法产生的背压小。     

气液混输管线与立管系统严重段塞流数值研究

针对气液混输管线与立管系统严重段塞流问题, 采用严重段塞流形成条件一致的等效原则, 发展了一种将三维管道系统等效为二维管道系统的计算流体力学(CFD)数值模拟方法. 以文献中某下倾管与立管组合系统为对象, 结合其实验工况, 对严重段塞流气液流动过程进行了数值模拟, 获得了其周期、压力波动幅值及喷发时间等关键参数的变化规律, 数值模拟与文献所述实验结果符合. 在此基础上, 建立了立管入口气液折算速度、立管含气率以及立管出口平均速度的理论模型, 获得了这些关键参数随时间的变化规律, 并给出了确定立管内气液流型变化的理论方法, 理论结果与CFD数值模拟结果一致. 建立的CFD方法大幅缩减了严重段塞流数值模拟所需的时间和资源, 推导的理论模型揭示了严重段塞流特性参数之间的关联, 可以对严重段塞流所引发的危害进行快速评估及预测,具有一定的工程应用价值.     

反作用控制系统电磁阀PWM控制技术研究

针对反作用控制系统（Reaction Control System,RCS）快速响应电磁阀频繁工作的特性,从节能控制的角度出发,设计了一种基于脉宽调制（Pulse Width Modulation,PWM）技术的电磁阀控制驱动方案。建立电磁阀电路模型,通过仿真计算,确定了PWM频率及占空比对电磁阀线圈电流的影响,为电磁阀驱动电路参数的选取提供依据。搭建RCS电磁阀电流测试平台,设定PWM占空比为50%,试验结果表明：流经电磁阀的保持电流仅为开启电流的1/2,既能保证电磁阀正常开启,又避免了电磁阀处于高负载工作状态,有效地验证了该节能控制方案的正确性。     

短周期涡轮试验台流量调节阀的设计

本文利用CFD对短周期涡轮试验台的流量调节阀进行了优化设计,改进了流量调节阀喉部的流动状况,提高了调节阀对流量的控制能力;对流量调节阀尾部锥体的三种设计方案进行了比较,得到了最佳方案。     

顶部节流条件下S型柔性立管内油气水三相流流型转变实验研究

实验研究了集输-立管系统中,立管顶部节流条件下S型柔性立管内油气水三相流流型及其转变机理.发现,随着阀门开度的减小,S型柔性立管内依次会出现严重段塞流、类弹状流和类泡状流.背压的升高是促使流型发生转变的原因,升高的背压抵消了立管上游封闭气体的压力,从析抑制了立管内气相的运动速度.本文建立了节流过程中S型柔性立管内流型间...     

多联变频空调电子膨胀阀的模糊PID控制

空调制冷系统具有滞后大、非线性等特点,采用普通控制方式时效果不佳。采用模糊PID控制器对系统电子膨胀阀开度进行控制,并设计了模糊控制器,选取了PID控制参数。实践结果表明,该控制方法简单有效,很好地满足了用户的实际需要。     

气举消除严重段塞流方法的实验研究

在模拟集输-上升管路系统的实验装置上,对消除严重段塞流现象的气举法进行了实验研究.实验结果表明,采用上升管下部注气的方法可以消除严重段塞流现象,实现管道出口气液的稳定流动,减小系统的最高压力,同时可以防止上游水平管内出现高频率的长液塞流动.分析发现,当注入气体流量增大到上升管中流型转变为块状流型时就可以消除严重段塞流现象,而气举法所需的最佳注入气量可以采用流型图来判断和计算.