開題報告的文獻綜述

　　由于開題報告是用文字體現(xiàn)論文的總體構(gòu)想，因而篇幅不必過大，但要把計劃研究的課題、如何研究、理論適用等主要問題說清楚，一般應(yīng)該包含一下幾個部分：總述、提綱、參考文獻、寫作方法、進度安排。

　　碩士學(xué)位論文開題報告及文獻綜述課題名稱 學(xué)號 姓名 學(xué)院 機械與儲運工程學(xué)院 學(xué)科專業(yè) 指導(dǎo)教師 完成時間：

　　目錄

　　開題報告

　　1.1課題來源

　　1.2研究意義

　　2.1離心泵故障狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

　　2.2管道泄漏檢測研究現(xiàn)狀

　　2.3存在的不足

　　3.1論文主要研究內(nèi)容

　　3.2論文采用的技術(shù)路線

　　1.1油氣能源的重要性

　　1.2管道的特點及應(yīng)用 10

　　1.3 設(shè)備系統(tǒng)的故障耦合作用 12

　　二、離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及主要故障形式 13

　　2.1 離心泵的基本構(gòu)造及工作原理 13

　　2.2 離心泵的性能參數(shù)及曲線 15

　　2.3 離心泵常見故障分析 18

　　三、故障診斷現(xiàn)狀及趨勢 20

　　3.1 故障診斷現(xiàn)狀 20

　　3.2 故障診斷發(fā)展趨勢 2

　　7四、管道泄漏檢測方法綜述 27

　　五、輸油泵與管道耦合故障診斷方法綜述 29

　　參考文獻 30

　　開題報告

　　一.課題來源及研究意義

　　1.1 課題來源

　　本論文的課題來源于以下兩個項目課題：

　　1)國家自然科學(xué)基金——********(編號：);

　　1.2 研究意義 石油是維持我國經(jīng)濟高速發(fā)展的戰(zhàn)略性資源，中國目前70%的石油通過管道 運輸。

　　石油是維持我國經(jīng)濟高速發(fā)展的戰(zhàn)略性資源，石油管道則是保障能源供給、 關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)性設(shè)施。

　　中國目前 70%的石油通過管道運輸，石油管道總 里程已接近 萬千米，其中原油管道1.99 萬千米，成品油管道1.81 萬千米。

　　石油管道運輸生產(chǎn)系統(tǒng)的安全不僅關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境 安全，還關(guān)系到國家的能源安全。

　　管道和泵機組好比是人體循環(huán)系統(tǒng)中的“血管” 和“心臟”，它們分別是石油管道運輸生產(chǎn)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的靜設(shè)備和動設(shè)備， 其運行的穩(wěn)定性直接決定了整個輸油系統(tǒng)的安全性。

　　中國現(xiàn)有管道中的 60%已運行20 年左右，存在管線老化、腐蝕穿孔等問題， 管道進入事故多發(fā)期，并且管線占壓、打孔盜油等人為因素所導(dǎo)致的管道破壞也 時有發(fā)生。

　　此外，與之相配套的儲運設(shè)施也存在著超期服役等問題，這些因素都 嚴重影響了石油輸送的安全運行。

　　其輸送的油品具有高壓、易燃、易爆等特性， 使其在輸送和存儲等過程中存在著很多安全隱患，并且系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制 參數(shù)繁多，且調(diào)節(jié)操作頻繁，易引起“連鎖反應(yīng)”。

　　如果發(fā)生一般事故，如停泵， 將造成一定的經(jīng)濟損失。

　　一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，不僅直接經(jīng)濟損失巨大，而 且還將造成人員傷亡，甚至影響國民經(jīng)濟。

　　對其開展故障診斷對確保整個儲運生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運行有重要意義，有助于 減少誤報警、減少非計劃停機、給出合理的維修策略，對于保護油氣生產(chǎn)安全、 人員生命財產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

　　二.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及不足2.1 離心泵故障狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀 機械設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)從單憑直覺的耳聽、眼看、手摸，發(fā)展到 采用現(xiàn)代測量技術(shù)、計算機技術(shù)和信號分析技術(shù)的先進的監(jiān)測技術(shù)，諸如超聲、 聲發(fā)射紅外測溫等。

　　人工智能、專家系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)等新興學(xué)科在機械狀態(tài)監(jiān)測 技術(shù)中也找到用武之地。

　　機械動態(tài)信號分析方法和應(yīng)用技術(shù)放方面新近的發(fā)展有：采用空間域濾波的 預(yù)處理、采用Vold=Kalman 濾波的多軸階比信號分析技術(shù)、適于非平穩(wěn)信號的基 于Wigner-Ville 分布分析、小波(wavelet)變換方法、混沌分析方法、智能傳感 與檢測技術(shù)及與VXI 總線一起平臺相關(guān)的技術(shù)等。

　　當前國內(nèi)外較典型的狀態(tài)監(jiān)測方式主要有3 離線定期監(jiān)測方式。

　　測試人員定期到現(xiàn)場用一個傳感器依次對各測點進行測試，并用磁帶機記錄信號。

　　數(shù)據(jù)處理在專用計算機上完成，或是直接在便攜 式內(nèi)置微機的儀器上完成;

　　這是當前利用進口檢測儀器普遍采用的方式。

　　采用該 方式，測試系統(tǒng)較簡單，但是測試工作較繁瑣，需要專門的測試人員。

　　由于離線 定期監(jiān)測，不能及時發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障。

　　在線監(jiān)測離線分析的監(jiān)測方式(主從機監(jiān)測方式)。

　　在設(shè)備上的多個測點均安裝傳感器，由現(xiàn)場微處理器從機系統(tǒng)進行各測點的數(shù)據(jù)采集和處理，在主機 系統(tǒng)上由專業(yè)人員進行分析和判斷。

　　這種方式是近年在大型旋轉(zhuǎn)機械上采用的方 式。

　　相對第一種方式，該種方式免去了更換測點的麻煩，并能在線進行檢測和報 警;

　　但是該種方式需要離線進行數(shù)據(jù)分析和判斷，而且分析和判斷需要由專業(yè)技 術(shù)人員參與。

　　自動在線監(jiān)測方式。

　　該種方式不僅能實現(xiàn)自動在線監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)，即使進行故障預(yù)報，而且能實現(xiàn)在線地進行數(shù)據(jù)處理和分析判斷;

　　由于能根據(jù)專 家經(jīng)驗和有關(guān)準則進行智能化的比較和判斷，中等文化水平的值班工作人員經(jīng)過 短期培訓(xùn)后就能使用。

　　該種方式比較先進，既不需要認為更換測點，也不需專門 的測試人員和專業(yè)技術(shù)人員參與分析和判斷，但是軟硬件的研制工作量很大。

　　在國內(nèi)，泵測試技術(shù)的發(fā)展相對較慢，其歷程可以簡要的劃分為兩個時期:20 世紀80 年代以前和20 世紀80 年代至今。

　　20 世紀80 年代以前，屬于指針式測試系統(tǒng)時期。

　　泵的測量基本采用分立式 儀器和儀表測量各種物理量。

　　例如，用彈簧壓力計測壓力，用文吐里流量計測流 量，用電流表、電壓表等測電力參數(shù)。

　　在這一時期，泵測試系統(tǒng)存在測試儀表眾 多，成本高，體積龐大，可靠性差，試驗人員多，工作量大，效率低，試驗誤差 大等問題。

　　在這種條件下，為了得到性能優(yōu)良的水力模型，往往需要反復(fù)進行多次模型試驗，而且時間效率極低。

　　20 世紀80 年代至今屬于測試系統(tǒng)的自動化時期。

　　這個時期正是計算機技術(shù)、 通信技術(shù)和智能控制技術(shù)高速發(fā)展的時期，自動控制領(lǐng)域日新月異，智能儀表、 先進的控制系統(tǒng)等則層出不窮。

　　這給泵測試技術(shù)帶來了契機，人們面臨的困難迎 刃而解。

　　智能電磁流量計、超聲波流量計、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、微機扭矩儀、電子 計算機、單片機等先進的智能電子裝置迅速地被應(yīng)用于新一代的水泵測試系統(tǒng) 中，極大的提高了水泵測試系統(tǒng)的自動化程度、測試精度、響應(yīng)速度和人工效率。

　　在國外很多國家，泵測試領(lǐng)域的研究起步較早，泵計算機輔助性能測試系統(tǒng) 的使用很普遍，其測試精度和自動化程度較高。

　　尤其是美國、英國和德國等國家， 泵測試技術(shù)的發(fā)展走在我們的前列，泵測試系統(tǒng)呈現(xiàn)高集成、小體積、可移動、 多功能、設(shè)備全和易操作等特點。

　　美國TecQuipment.Inc 生產(chǎn)的CentrifugalPumpTest Set 是一臺用于離心泵 測試的裝置，為研究離心泵在不同揚程、流量和轉(zhuǎn)速下的特性提供了新的測試方 英國TQEducationand TrainingLtd 研發(fā)的離心泵測試臺結(jié)構(gòu)緊湊，操作方 便靈活，采用數(shù)字式儀表實時顯示所測得的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率值，用文丘里管測 量水泵的流量，研究分析了泵的汽蝕現(xiàn)象，并能得到離心泵的性能，如泵的流量 和揚程特性，泵的流量和效率特性等等。

　　同樣，ArmfieldLimited 公司設(shè)計的多 泵試驗臺可以得到不同類型泵的運行特性，通過用直流半導(dǎo)體閘流管控制器進行 變速調(diào)節(jié)，能夠測量離心泵、渦輪泵、軸流泵和齒輪泵的揚程、流量、功率和扭 矩等參數(shù)，并繪制泵的性能曲線。

　　德國 FLUIDON Company 公司生產(chǎn)的汽車冷卻水泵試驗臺用于測量快速轉(zhuǎn)動 泵的效率、磨損和流量，可以測試轉(zhuǎn)速高達7500r/min 的快速旋轉(zhuǎn)泵，其允許的 最大流量是150L/min，電動機的最大驅(qū)動功率是30kw。

　　綜上可知，目前國內(nèi)泵測試裝置的自動化程度還不是很高，國外發(fā)達國家的 泵測試系統(tǒng)的自動化水平普遍高于國內(nèi)。

　　隨著市場經(jīng)濟的不斷深入和完善，技術(shù) 理論的日趨成熟，生產(chǎn)檢測自動化水平的提高以及市場對高精度檢測的不斷需 求，泵測試技術(shù)將逐漸向測量儀器的自動原位校正標定、寬測量范圍、多功能融 合、智能化、方便的網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)共享等方向發(fā)展。

　　2.2 管道泄漏檢測研究現(xiàn)狀 石油變得越來越重要，帶動了石油工業(yè)，管道運輸作為一種主要的石油運輸 方式，也得到了迅猛發(fā)展。

　　隨著管道工業(yè)的發(fā)展，泄漏檢測技術(shù)也得到了進步。

　　伴隨油氣田的開發(fā)，油氣管道的安全運行越來越受到廣泛的重視。

　　在管道建設(shè)過 程中，即使在鋪設(shè)、安裝及運行時達到了相應(yīng)的質(zhì)量標準，但管道的老化依舊是不可避免的。

　　在管道事故中, 腐蝕、施工、材料缺陷及外部干擾是造成管道故障 的主要原因。

　　施工和材料缺陷造成的管道故障往往出現(xiàn)在管道運行的初期, 腐蝕 造成的管道事故大多出現(xiàn)在管道運行的后期。

　　油氣管道泄漏檢測方法根據(jù)測量手段、測量媒介、檢測裝置所處的位置和檢 測對象的不同，大體上可分為直接檢測法與間接檢測法、基于硬件與軟件的檢測 法、內(nèi)部檢測法與外部檢測法、監(jiān)測管壁狀況和監(jiān)測內(nèi)部流體狀態(tài)的方法，其中 用得較為廣泛的分類方法就是根據(jù)測量手段將檢測方法分為直接檢測法和間接 檢測法。

　　直接檢測法是利用安裝在管道外邊的檢測器，直接檢測漏到管外的輸送液體 或其揮發(fā)氣體，從而達到檢漏目的的方法，直接檢漏法有：人工分段巡視法，機 載紅外線法，聲發(fā)射技術(shù)，電纜傳感器技術(shù)，光纖傳感器技術(shù)，土壤檢測技術(shù)， 超聲波流量測定技術(shù)，蒸汽測定技術(shù)，激光遙感技術(shù)等;

　　間接檢測法是指通過監(jiān) 測管道運行參數(shù)的變化，如檢測流量、聲音、壓力等物理狀態(tài)的變化，利用數(shù)學(xué) 模型和計算機軟件來推斷出是否出現(xiàn)泄漏、并確定泄漏量大小和泄漏點位置。

　　間 接檢漏法有：水壓或氣壓試驗檢測、體積或質(zhì)量平衡法、壓力點分析法(PPA)、 負壓波法、光學(xué)檢測法、聲發(fā)射技術(shù)法、動態(tài)模擬法以及統(tǒng)計檢漏法等。

　　國際上泄漏檢測和定位的方法的研究已有幾十年的歷史，從最簡單的人工分 段沿管道巡視發(fā)展到基于分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件相結(jié)合的方法，從陸上檢 測發(fā)展到海底檢測，甚至利用飛機或衛(wèi)星遙感技術(shù)等進行空中對地下管道的檢測 等等，涉及范圍之廣，使用方法之多，可見，管道泄漏檢測技術(shù)是多學(xué)科多領(lǐng)域 知識的綜合。

　　盡管我國的管道檢測研究起步較晚，但和發(fā)達國家的技術(shù)交流很多，而且國 家對管道安全的重視程度也越來越大，因此發(fā)展很快。

　　目前開展這方面研究的單 位很多，如中國石油大學(xué)、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、天津大學(xué)、 西安交通大學(xué)、重慶大學(xué)等，提出了一些方法并作出部分產(chǎn)品，目前在實際中的 應(yīng)用較廣泛，取得了較不錯的效果。

　　2.3 存在的不足 儲運生產(chǎn)系統(tǒng)作為一個完整的水力學(xué)、動力學(xué)系統(tǒng)，管道與機組，管道自身、 機組自身各個部件間都有復(fù)雜的耦合作用關(guān)系。

　　傳統(tǒng)診斷方法往往忽視了這些耦 合關(guān)系，“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”。

　　這在很大程度上缺失了信息間整體、內(nèi)在的關(guān) 聯(lián)判據(jù)，因而無法克服誤報警率高的診斷難點。

　　原油管道輸送是在一個密閉的環(huán)境中進行的，泵和管道組成了一個相對完整 的水力學(xué)系統(tǒng)，某一方運行工況的改變都會對另一方產(chǎn)生影響。

　　在機組運轉(zhuǎn)的狀 態(tài)下，流體一機械一電磁三部分是相互影響的。

　　例如，當液體流動激起機組轉(zhuǎn)輪部件振動時，機組軸系也會發(fā)生振動，旋轉(zhuǎn)軸系振動的影響會導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)子與定 子之間氣隙不對稱變化，由此產(chǎn)生的不平衡磁拉力會造成機組軸系的振動，而機 組主軸系統(tǒng)的運動狀態(tài)發(fā)生變化后，又會對輸油泵的流場及電機的磁場產(chǎn)生影響

　　目前國內(nèi)外對這種耦合作用關(guān)系的研究才剛剛開始，現(xiàn)有的研究主要集中在機組自身各個部件間的耦合作用關(guān)系上，即機組多種故障耦合診斷的研究，如轉(zhuǎn) 子系統(tǒng)碰摩故障、油膜振蕩及碰摩和油膜振蕩相互作用的耦合故障。

　　中國石油大 學(xué)(北京)的王明達在其博士論文中首次提出泵機組與管道耦合故障診斷的概念。

　　其基本思路為： 對當前的管道壓力進行實時異常捕捉，如果捕捉到管道壓力異常，那么就對 管道兩端運行中的機組進行狀態(tài)識別;

　　如果此時機組處于平穩(wěn)輸送狀態(tài)，那么就認為管道發(fā)生了泄漏，否則認為該 壓力異常為機組工況改變所引起，取消該管道壓力異常。

　　管道壓力異常捕捉 管道、機組實時過程數(shù)據(jù) 檢測到異常? 機組狀態(tài)波形譜計算 機組狀態(tài)判據(jù) 機組處于平穩(wěn)輸送狀態(tài)? 存在的不足：僅考慮機組對管道的影響，側(cè)重于減少管道誤報警;

　　僅考慮機組的工況變化對管道造成影響，未考慮氣蝕、葉片損壞等耦合故障。

　　三、研究內(nèi)容與技術(shù)路線3.1 論文主要研究內(nèi)容 (1)泵機組、管道耦變規(guī)律研究 機械設(shè)計角度及動力學(xué)特征分析。

　　對“泵-管道”研究機組機械傳動原理， 分析耦變工況及耦合故障產(chǎn)生原因，研究瞬態(tài)過程中關(guān)鍵部件，或子系統(tǒng)，如： 離心泵葉輪的分布、止推軸承位置及受力狀態(tài)、入口狀態(tài)，總動水頭、管道輸送 工藝變化等的動力學(xué)變化規(guī)律;

　　分別研究轉(zhuǎn)速、載荷和運行參數(shù)標準化后，對診斷準確性的影響，提取敏 感特征。

　　尋找系統(tǒng)宏觀動態(tài)性能與水力參數(shù)、機械結(jié)構(gòu)參數(shù)、電磁參數(shù)之間的內(nèi)在規(guī) (2)泵機組、管道耦合規(guī)律的實驗驗證改裝現(xiàn)有“油氣管道及站場設(shè)施安全事故模擬”試驗平臺，使其可以模擬 啟泵、調(diào)閥、分輸?shù)锐詈瞎�況以及葉片磨損、氣蝕等耦合故障。

　　安裝電流、振動、 壓力、流量等傳感器，采集電流、振動、壓力、流量等信號;

　　根據(jù)泵機組、管道耦合規(guī)律的分析結(jié)果，設(shè)計實驗方案，模擬不同耦變工 況及耦合故障。

　　選擇幾種典型的耦變工況及耦合故障，研究這幾種狀態(tài)下，“泵 -管道”各自的行為參數(shù)、特征參數(shù)變化;

　　(3)泵機組、管道故障診斷與融合決策方法研究 單故障、正常、耦合狀態(tài)工況識別方法研究。

　　耦合工況的識別與耦合故障診斷方法研究。

　　分析參數(shù)的敏感性，選擇合理 的狀態(tài)參數(shù)建立輸油泵機組與管道的實時狀態(tài)模型。

　　多傳感器數(shù)據(jù)融合方法研究。

　　特征層信息融合。

　　利用“主成分分析法”篩選特征，獲取優(yōu)選特征向量;

　　決策層信息融合。

　　對信度函數(shù)、似真函數(shù)和優(yōu)選特征向量等信息，用 D-S 證據(jù)融合，求解各工況置信度區(qū)間，作為各類工況的邊界。

　　3.2 論文采用的技術(shù)路線 論文采用的技術(shù)路線圖四、預(yù)期研究成果 泵機組、管道耦合規(guī)律 耦變工況產(chǎn)生及傳播機理等動力學(xué)問題研究，系統(tǒng)宏觀動態(tài)性能與水力參 數(shù)、機械結(jié)構(gòu)參數(shù)、電磁參數(shù)之間的內(nèi)在規(guī)律。

　　泵機組管道耦合系統(tǒng)實驗平臺 改裝現(xiàn)有“油氣管道及站場設(shè)施安全事故模擬”試驗平臺，設(shè)計實驗方案并 進行相關(guān)實驗。

　　故障診斷與融合決策方法 耦合工況的識別與耦合故障診斷方法、多傳感器數(shù)據(jù)融合方法的實現(xiàn)。

　　泵機組與管道的耦變規(guī)律研究 泵與水力參 量的耦合作 用研究 管道水力參 量的耦合作 用研究 尋找耦合內(nèi)在規(guī)律 耦變規(guī)律的實驗驗證 研究“泵 -管道” 各自的行 為參數(shù)、 特征參數(shù) 變化 泵機組、管道實時狀態(tài) 單故障 正常 耦合 轉(zhuǎn)子不平衡 軸彎曲 軸承工作異 泵機組故障管道泄漏

    耦合工況耦合故障 氣蝕 葉片故障 振動數(shù)據(jù)、 管道壓力、 電流等 理論指導(dǎo) 泵機組、管道故障診斷與融合決策方法研究 驗證方法 是否合理 理論指導(dǎo)

    五、論文進度安排2011.09- 2012.01 2012.02- 2012.05 2012.06- 2012.10 2012.11- 2013.03 2013.04- 2013.05 課程學(xué)習(xí) 文獻調(diào)研 泵機組、管道 耦變規(guī)律研究 設(shè)計實驗方案 并進行相關(guān)實 耦合系統(tǒng)故障診斷算法研究 數(shù)據(jù)融合方法 研究 撰寫論文，

    畢 業(yè)答辯

    文獻綜述

    一、引言 1.1 油氣能源的重要性 現(xiàn)在的時代正式工業(yè)全球化的時代，各國對能源的需求處于前所未有的狀 況。

　　由OPEC 對全球經(jīng)濟命脈的影響程度，可以清楚的認識到石油天然氣能源所 占有的重要而獨特的地位。

　　我國處于工業(yè)化進程加速階段，重化工業(yè)的快速發(fā)展， 對能源的需求強勁。

　　同時，由于我國經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整還剛剛起 步，實質(zhì)性提高能源利用效率還需要一段時間。

　　所以，在未來的幾年里我國對能 源的強勁需求是毫無疑問的。

　　與此同時，我國東部主力油田已進入中后期，穩(wěn)產(chǎn) 難度越來越大，已出現(xiàn)總量遞減趨勢，全國原油產(chǎn)量的穩(wěn)定和增長將主要依靠西 部和海上油田的增產(chǎn)。

　　目前，我國石油生產(chǎn)仍處于上升時期,但受資源條件的制 約，產(chǎn)量增長十分有限。

　　因此，我國石油的供需缺口將會進一步擴大，經(jīng)濟增長 與能源需求的矛盾日益凸顯 中國充滿爆發(fā)力的石油需求一直被視為近兩年來國際油價大漲的關(guān)鍵因素。

　　目前中國已取代日本成為全球第二大石油消耗國(僅次于美國)，預(yù)估10 年內(nèi)中 國的石油需求將從目前的每日600 萬桶膨脹近一倍至1150 萬桶。

　　十年前中國進 口石油占整體石油需求的比例才6%，現(xiàn)在已經(jīng)提高到三分之一，到2020 年預(yù)期 將有 60%的石油都必須來自進口。

　　汽車工業(yè)將是汽柴油消費最主要的生意推動 力。

　　乙烯工業(yè)的發(fā)展將使化工用油進一步上升，中國需要進口更多的石腦油。

　　今 20年，國內(nèi)原油產(chǎn)量雖然將繼續(xù)呈上升趨勢，但增幅有限，預(yù)計 2010 2020年產(chǎn)量將分別達到1.7 億噸和1.8 億噸左右 大量需求能源，歸根結(jié)底還是由于人類的各種需求的增長，因此我們的一切工業(yè)活動都應(yīng)在以人為本的前提下開展，可是各式各樣的能源運送造成了嚴重的 環(huán)境污染，影響了人類的生活，造成了能源開發(fā)與環(huán)境保護之間的矛盾。

　　近年來， 隨著能源形勢的急劇變化，全球能源安全問題越來越受到國際社會的廣泛關(guān)注。

　　盡管各國對能源安全的理解和各自的戰(zhàn)略目標不盡一致，但隨著經(jīng)濟全球化的深 入和能源相互依賴的加深，全球能源安全問題已成為影響未來國際能源形勢發(fā)展 的重要趨勢 。

　　我們所研究的課題就是基于這兩個問題提出來的，油氣管道的泄漏會導(dǎo)致能源的損失和浪費，并且會污染周邊的環(huán)境乃至擾亂民眾的日常生活， 甚至可能對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成不可彌補的影響。

　　因此，安全的輸送油 氣資源，可以最大限度的節(jié)省資源，也即減少了事故發(fā)生的可能性與影響范圍， 10 起到了環(huán)境保護的作用，一舉兩得。

　　1.2 管道的特點及應(yīng)用 管道運輸是一種新興，經(jīng)濟的運輸方式，是繼鐵路、公路、水運、航空運輸 之后的第五大運輸業(yè)，它在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中起著十分重要的作用。

　　在油氣 運輸上，管道運輸有其獨特的優(yōu)勢，由于它的平穩(wěn)、不間斷輸送，對于現(xiàn)代化大 生產(chǎn)來說，油田不停地生產(chǎn)，管道可以做到不停地運輸，煉油化工工業(yè)可以不停 地生產(chǎn)成品，在極大程度上滿足國民經(jīng)濟需要;

　　二是運輸工程量小，占地少;

　　三 是安全可靠，保質(zhì)，無污染，能耗小，成本低，實現(xiàn)了安全運輸，對于油氣來說， 汽車、火車運輸均有很大的危險，而管道在地下密閉輸送，具有極高的安全性;

　　四是受氣候影響小。

　　下面是對具體優(yōu)點的描述： 運輸量大：由于管道的特點，一條管道可以不間斷的輸送油氣資源，運輸 量只取決于管徑大小與閥門的開合程度，年運輸量可以達到數(shù)百萬噸或數(shù)千噸， 甚至上億噸，效率要超過傳統(tǒng)的汽車、火車、船舶運輸。

　　運輸工程量小，占地少：歷史上，中國建設(shè)大慶至秦皇島全長 1，152 里的輸油管道，僅用了23 個月的時間，而若要建設(shè)一條同樣運輸量的鐵路，至 少需要3 年時間，特別是地質(zhì)地貌條件和氣候條件相對較差，大規(guī)模修建鐵路難 度將更大，周期將更長，統(tǒng)計資料表明，管道建設(shè)費用比鐵路低60%左右。

　　并且 運輸管道通常埋于地下，其占用的土地很少，運輸管道埋藏于地下的部分占管道 總長度的95%以上，因而對于土地的永久性占用很少。

　　安全可靠，保質(zhì)，無污染，能耗小，成本低;

　　由于石油天然氣易燃、易爆、 易揮發(fā)，容易對周邊環(huán)境影響較大，而管道運輸全程都是封閉環(huán)境，不僅減少油 氣資源的損耗，保證油氣質(zhì)量，還減少了由于泄漏造成的對空氣、水和土壤的污 染;

　　管道運輸是連續(xù)運輸?shù)念愋�，不存在空載行程，系統(tǒng)的運輸效率高，理論分 析和實踐經(jīng)驗已證明，管道口徑越大，運輸距離越遠，運輸量越大，運輸成本就 受氣候影響�。捍蟛糠诌\輸管道埋藏于地下，不受氣候影響，且由于管道壁較厚，地上部分受惡劣氣候影響的程度也較小，可以確保運輸系統(tǒng)長期穩(wěn)定地 運行。

　　我國的油氣資源大部分分布在東北和西北地區(qū)，而消費市場絕大部分在東南 沿海和中南部的大中城市等人口密集地區(qū)，這種產(chǎn)銷市場的嚴重分離使油氣產(chǎn)品 的輸送成為油氣資源開發(fā)和利用的最大障礙。

　　管輸是突破這一障礙的最佳手段， 與鐵路運輸相比，其建設(shè)投資為鐵路的一半，運輸成本更只有三分之一。

　　管道運 輸是運量大、安全性更高、更經(jīng)濟的油氣產(chǎn)品輸送方式。

　　11 20 世紀50 年代以前，我國天然氣與管道建設(shè)基本屬于空白。

　　建國后，隨著 四川盆地天然氣開發(fā)利用步伐加快，我國管道建設(shè)開始起步。

　　20 世紀70 年代， 東北、華北、西北地區(qū)相繼開發(fā)諸多大型油田，原油外輸管道進入規(guī)模化建設(shè)階 進入20世紀90 年代，在“穩(wěn)定東部、發(fā)展西部”戰(zhàn)略實施過程中，鄂爾多 斯、塔里木盆地油氣勘探相繼取得重大發(fā)現(xiàn)，中國油氣管道進入嶄新的發(fā)展階段。

　　與此同時，隨著國民經(jīng)濟實力增強，我國東部地區(qū)對天然氣需求日趨旺盛，陜京 管道、西氣東輸管道等新的能源動脈建設(shè)由此提上日程。

　　2004 年12 輸管道全線正式商業(yè)運營。

　　2002 年10 月投產(chǎn)的蘭成渝管道，對緩解蘭州成品油外運壓力、保障西南地 區(qū)油品供應(yīng)發(fā)揮了重要作用。

　　2005 月底提前建成投產(chǎn)的陜京二線工程被譽為“綠色奧運信譽工程”。

　　四穿長江，橫跨渝東山區(qū)的忠武管道實現(xiàn)了“川氣出 川”的愿望。

　　澀寧蘭管線、金壇儲氣庫等重點項目，為安全穩(wěn)定供氣奠定了基礎(chǔ)。

　　2006 月投產(chǎn)的西部成品油管道及原油管道，把新疆、甘肅和東部、西南地區(qū)的輸油管道及石化企業(yè)連接起來。

　　國內(nèi)首條引進境外天然氣的大 型管道工程——中亞管道和西氣東輸二線，以及將成為中國最長成品油管線的蘭 鄭長管道等項目的建設(shè)正如火如荼。

　　中國當前已經(jīng)建成了一批油氣管道，包括中石油、中石化、中海油在內(nèi)，目 前中國國內(nèi)管道總里程已經(jīng)建成了 6.6倍，其中原油 管道是1.7 萬公里，成品油是1.2 萬公里，天然氣是3.1 萬公里。

　　中國已經(jīng)形成 東北、華北、中原、華東和西北廣大地區(qū)四通八達、輸配有序的石油、天然氣管 網(wǎng)運輸體系。

　　到2020 年，中國長距離油氣管道的建設(shè)里程將至少達到10 萬～15 萬公里。

　　下面介紹我國各類油氣管道的技術(shù)現(xiàn)狀 油管道現(xiàn)狀“九五”期間建成的庫爾勒至鄯善輸油管道代表了我國原油管道的技術(shù)現(xiàn) 狀，該管道全長475km，管徑為610mm，設(shè)計輸量為500104～1 000104t/a。

　　其技術(shù)特點為，采用API X65 等級鋼材;

　　設(shè)計采用加降凝劑常溫輸送工藝;

　　管道 自動化控制技術(shù)采用 SCADA 系統(tǒng);

　　合理設(shè)置減壓站以解決大落差問題;

　　綜合能耗 為176 kJ/(tkm)，用人指標僅為0.18 人/km。

　　成品油管道現(xiàn)狀 代表我國成品油管道目前最高水平的蘭成渝管道全長為 1247km，管徑分別 為508、457 和323mm，建有泵站4 座,設(shè)計壓力為10MPa，設(shè)計輸量為500104t/a， 全線采用密閉順序輸送工藝，沿途設(shè) 13 個分輸點，輸送 90 號汽油、93 號汽油 號柴油。

　　其技術(shù)特點為，設(shè)計壓力高，站間距長;

　　全線共建隧道27條(總長 12 22.6km);

　　油品界面檢測、跟蹤采用密度法、超聲法和計算跟蹤。

　　天然氣管道現(xiàn)狀 西氣東輸代表了目前我國天然氣管道工程的最高水平。

　　西氣東輸管道設(shè)計輸量為12010m/a;

　　管道全長3898.5km;

　　管徑1016mm;

　　設(shè)計壓力10MPa;

　　管道鋼 級L485(X70);

　　全線共設(shè)工藝站場35 座，線路閥室137 座，壓氣站10 1.3設(shè)備系統(tǒng)的故障耦合作用 現(xiàn)代設(shè)備越來越自動化、智能化，系統(tǒng)規(guī)模逐漸增大，其內(nèi)部各個子系統(tǒng)/ 部件之間的故障耦合作用也越來越復(fù)雜。

　　要利用現(xiàn)今的一些檢測、診斷、維修手 段對其進行有效的控制也越來越難。

　　近年來在國內(nèi)外，由于故障的耦合作用一些 復(fù)雜系統(tǒng)一再出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象(如交通系統(tǒng)癱瘓、煤礦事故、化工裝置爆炸、海洋 鉆井平臺倒塌、航天飛機失事等)，對人民的生活、生命財產(chǎn)以及自然環(huán)境都造 成了一些或多或少的影響。

　　如 1986 28日發(fā)射的“挑戰(zhàn)者”號航天飛 機，由于右側(cè)助推火箭密封裝置在設(shè)計上本身存在著一個小小的缺陷，造成助推 火箭連接處的“O”形合成橡膠密封圈失去彈性，無法起到密封作用，并在火箭 點火后受熱而發(fā)生了破裂，造成燃料外泄。

　　之后從右面的固體火箭助推器的尾部 安裝接頭處爆發(fā)出火焰，噴向外掛燃料箱，并導(dǎo)致外掛燃料箱破裂化為碎片。

　　不 到幾毫秒時間，成百噸的火箭燃料被引爆，接著根據(jù)計算機的指令，發(fā)動機自動 關(guān)掉，“挑戰(zhàn)者”號失事。

　　可見故障耦合作用危害嚴重，是系統(tǒng)發(fā)生事故的終極 原因。

　　在油氣安全研究領(lǐng)域，隨著我國石油行業(yè)不斷發(fā)展，供油供氣規(guī)模日益擴大， 新的生產(chǎn)技術(shù)不斷開發(fā)，新工藝、新材料、新設(shè)備不斷出現(xiàn)，工藝過程日趨復(fù)雜 化、連續(xù)化、自動化，其潛在的危險性，以及事故帶來的損失也顯著增加。

　　例如 管道與動力機組是油氣儲運行業(yè)的生命線，在其功能與結(jié)構(gòu)方面具有開放性、復(fù) 雜性、非線性、涌現(xiàn)性以及脆性等特點，屬于復(fù)雜系統(tǒng)研究范疇。

　　此類復(fù)雜設(shè)備 系統(tǒng)通過各種介質(zhì)(流體、電力、能量、信號)傳遞，將離散的設(shè)備裝置、零部 件連接成一個相互關(guān)聯(lián)、高度耦合的復(fù)雜機械、電氣、水力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

　　在這種復(fù) 雜設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，大多數(shù)單點故障都具有多重傳播路徑，任何一個局部細小的 差錯會通過網(wǎng)絡(luò)進行傳播、擴散、積累和放大，從而釀成重大安全事故。

　　據(jù)統(tǒng)計， 以石油行業(yè)大型離心式壓縮機組系統(tǒng)為例，由故障耦合作用引發(fā)的安全事故主要 存在以下特點： 轉(zhuǎn)子發(fā)生的事故最多。

　　如葉片斷裂、圍帶斷裂、葉輪斷裂(甚至飛出)、 斷軸等事故，此外轉(zhuǎn)子劇烈振動或竄動容易導(dǎo)致動靜碰摩、泄漏，并可能最終導(dǎo) 致轉(zhuǎn)子斷裂、燃燒、中毒、灼傷、爆炸等事故。

　　相同事故接連不斷，甚至在同一臺設(shè)備上連續(xù)發(fā)生多次。

　　如葉輪因設(shè)計缺 13 陷和制造缺陷導(dǎo)致葉輪局部應(yīng)力集中，極易發(fā)生疲勞斷裂。

　　處理措施不力。

　　任何事故發(fā)生前都表現(xiàn)出一定的征兆，且離心式壓縮機組 轉(zhuǎn)速高、功率大，如不及時采取積極有效措施，事故就不可避免。

　　經(jīng)濟損失巨大。

　　離心式壓縮機組發(fā)生事故必然導(dǎo)致停車停產(chǎn)，除直接造成 重大的設(shè)備損失外，還造成巨大的停產(chǎn)經(jīng)濟損失。

　　如大化肥裝置停車一天，產(chǎn)值 損失在200 萬元以上。

　　可見，設(shè)備最終發(fā)生事故的根源是早期單點故障(或外部干擾因素)在故障 耦合作用下能量聚積，連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致安全事故，經(jīng)濟損失嚴重。

　　復(fù)雜系統(tǒng)固有的脆性特征 進一步表明了系統(tǒng)的某一部分或某一個子系統(tǒng)存在一定的缺陷和不足時，極易受到攻擊或擾動而崩潰，而通過故障的耦合作用 個體崩潰行為可能引起整個系統(tǒng)的災(zāi)變行為。

　　因此復(fù)雜系統(tǒng)安全事故的根源性因 素在很多情況下都是內(nèi)外界的一個很小的干擾，卻最終造成無法預(yù)計的重大影 響，一個點就能引起整個面的崩潰。

　　例如，若天然氣的壓力脈動與管線固有頻率 重合，將引起很強的管線共振，并會使壓縮機組的振動增加;

　　同時天然氣壓力脈 動會沿管線隨天然氣向下游傳遞，若與設(shè)備鏈中的壓縮機不良轉(zhuǎn)速及進氣溫度相 互作用，可能會引起壓縮機喘振，使動力機組發(fā)生崩潰。

　　依此類推，隨著崩潰子 系統(tǒng)數(shù)量的增多，層次的擴大，最終導(dǎo)致整個管輸系統(tǒng)部分或整體崩潰，不能正 常運轉(zhuǎn)，更嚴重的將發(fā)生重大安全事故，帶來難以估量的經(jīng)濟、環(huán)境損失。

　　二、離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及主要故障形式 2.1 離心泵的基本構(gòu)造及工作原理 離心泵的種類很多，分類方法常見的有以下幾種方式： 按葉輪吸入方式分：單吸式離心泵和雙吸式離心泵。

　　按葉輪數(shù)目分：單級離心泵和多級離心泵。

　　按葉輪結(jié)構(gòu)分：敞開式葉輪離心泵、半開式葉輪離心泵和封閉式葉輪離心 按工作壓力分：低壓離心泵、中壓離心泵、高壓離心泵邊和立式離心泵。

　　離心泵的基本構(gòu)造是由六部分組成的，分別是葉輪、泵體、泵軸、軸承、密 封環(huán)和填料函，如圖2-1。

　　葉輪是離心泵的核心部分，它轉(zhuǎn)速高出力大，葉輪上的葉片又起到主要作 用，葉輪在裝配前要通過靜平衡實驗。

　　葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流 的摩擦損失。

　　泵體也稱泵殼，它是水泵的主體。

　　起到支撐固定作用，并與安裝軸承的托 14 架相連接。

　　泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動機相連接，將電動機的轉(zhuǎn)距傳給葉輪，所以 它是傳遞機械能的主要部件。

　　軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構(gòu)件，有滾動軸承和滑動軸承兩種。

　　滾動軸 承使用牛油作為潤滑劑加油要適當一般為 2/3～3/4 的體積太多會發(fā)熱，太少又 有響聲并發(fā)熱。

　　滑動軸承使用的是透明油作潤滑劑的加油到油位線。

　　太多油要沿 泵軸滲出并且漂賤，太少軸承又要過熱燒壞造成事故;

　　在水泵運行過程中軸承的 溫度最高在85 度，一般運行在60 度左右，如果高了就要查找原因(是否有雜質(zhì)， 油質(zhì)是否發(fā)黑，是否進水)并及時處理。

　　密封環(huán)又稱減漏環(huán)。

　　葉輪進口與泵殼間的間隙過大會造成泵內(nèi)高壓區(qū)的水 經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，影響泵的出水量，效率降低;

　　間隙過小會造成葉輪與泵殼 摩擦產(chǎn)生磨損。

　　為了增加回流阻力減少內(nèi)漏，延緩葉輪和泵殼的所使用壽命，在 泵殼內(nèi)緣和葉輪外援結(jié)合處裝有密封環(huán)，密封的間隙保持在 0.25～1.10mm 之間 填料函主要由填料，水封環(huán)，填料筒，填料壓蓋，水封管組成。

　　填料函的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不讓泵內(nèi)的水流不流到外面來也不 讓外面的空氣進入到泵內(nèi)，始終保持水泵內(nèi)的真空。

　　當泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量 就要靠水封管住水到水封圈內(nèi)使填料冷卻，保持水泵的正常運行。

　　所以在水泵的 運行巡回檢查過程中對填料函的檢查是特別要注意。

　　在運行600 個小時左右就要 對填料進行更換。

　　圖2-1 離心泵泵體簡圖 葉輪骨架3.葉輪4. 泵體襯里5. 泵蓋襯里6. 動環(huán)10.泵軸11. 軸承體12. 聯(lián)軸器 2.2 離心泵的工作原理 離心泵的主要過流部件有吸水室、葉輪和壓水室。

　　吸水室位于葉輪的進水口 前面，起到把液體引向葉輪的作用;

　　壓水室主要有螺旋形壓水室(蝸殼式)、導(dǎo) 15 葉和空間導(dǎo)葉三種形式;

　　葉輪是泵的最重要的工作元件，是過流部件的心臟，葉 輪由蓋板和中間的葉片組成。

　　離心泵工作前，先將泵內(nèi)充滿液體，然后啟動離心泵，葉輪快速轉(zhuǎn)動，葉輪 的葉片驅(qū)使液體轉(zhuǎn)動，液體轉(zhuǎn)動時依靠慣性向葉輪外緣流去。

　　同時，葉輪從吸入 室吸進液體，在這一過程中，葉輪中的液體繞流葉片，在繞流運動中液體作用一 升力于葉片，反過來葉片以一個與此升力大小相等、方向相反的力作用于液體， 這個力對液體做功，使液體得到能量而流出葉輪，這時液體的動能與壓能均增大。

　　離心泵依靠旋轉(zhuǎn)葉輪對液體的作用把原動機的機械能傳遞給液體。

　　由于離心 泵的作用液體從葉輪進口流向出口的過程中，其速度能和壓力能都得到增加，被 葉輪排出的液體經(jīng)過壓出室，大部分速度能轉(zhuǎn)換成壓力能，然后沿排出管路輸送 出去，這時，葉輪進口處因液體的排出而形成真空或低壓，吸水池中的液體在液 面壓力(大氣壓)的作用下，被壓入葉輪的進口，

　　于是，旋轉(zhuǎn)著的葉輪就連續(xù)不 斷地吸入和排出液體，如圖2-2 所示。

　　圖2-2 離心泵的工作原理圖 2.2 離心泵的性能參數(shù)及曲線 (一)離心泵各性能參數(shù)的定義及計算 (1)揚程 泵的揚程是泵的出口與進口的單位機械能之差，是評判泵質(zhì)量優(yōu)劣的重要技 術(shù)指標 ，通常用符號H來表示，單位為米水柱，簡稱m(米)。

　　對揚程的測量實 際上就是對泵進口壓力和出口壓力的測量 )/2g(2-l)

【開題報告的文獻綜述】相關(guān)文章：

開題報告文獻綜述10-06

開題報告,文獻綜述,09-30

開題報告 文獻綜述09-30

文獻綜述開題報告09-30

開題報告文獻綜述范文09-30

開題報告文獻綜述格式09-30

開題報告文獻綜述范例09-30

本科開題報告文獻綜述09-30

論文開題報告文獻綜述09-30