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基于节流阀PID自动控制的严重段塞流消除技术
| 论文题名： | 基于节流阀PID自动控制的严重段塞流消除技术 |
| 关键词： | 气液混输管道;严重段塞流;节流阀;PID自动控制 |
| 摘要： | 气液在混合输送过程中，由于存在界面效应、两相湍动等原因的干扰，致使混输管道内出现纷繁复杂的流动状态。在海底地形起伏诱导下，经常会出现危害极大的流型——严重段塞流，此流型将严重威胁到混输管道和管道下游相应设备的正常工作。本文利用室内多相流实验系统与模拟软件对严重段塞流的特性及其节流阀 PID 自动控制展开研究。 在严重段塞流特性的实验中，深入分析了严重段塞流的波动压力、循环周期以及喷发时间变化。结果发现：最大压力随折算气速的增加而呈现先稳定后下降的走势，随折算液速的增加而呈现先上升后稳定的走势；典型严重段塞流流型下的压力波动幅度随气速的上升而增加，随液速的上升而递减；过渡流型下的压力波动幅度随气速的增加而减小，随液速的增加而增大。严重段塞流的循环周期所用时长将会随着折算气速和折算液速的增大而减少。严重段塞流的气液喷发时间T*随折算气速的增大而减少，而折算液速对气液喷发时间T*影响不大。 在严重段塞流的节流阀PID自动控制研究中，结果表明：该方法能够控制混输管路系统中竖直立管中部压力在预期范围内波动，从而成功抑制严重段塞流。在节流阀PID自动控制的影响下，所有工况中的立管中部压力以及立管底部持液率周期长度值及波动范围都出现了明显缩小的趋势。随着节流阀阀门开度的不断减小，混输管路系统的背压增加，竖直立管中阻止液塞向上运动的静水压力作用也随之变大，由此加剧了混输流体间的滑移现象，进而使得液相达到一定立管高度后迅速回落至底部，同时气相将穿透液塞并低速流向下游。该控制方法与折算气、液相速度的相对大小、绝对大小均有关，其中对于液相速度较为敏感。最后，验证了该软件在油气管路以及油气装备的可行性研究与工程实践设计中依然扮演着重要的指导与矫正的角色，它能够帮助研究者大大缩短研究时长，提高了纯实验的研究效率。 |
| 作者： | 贾志强 |
| 专业： | 石油与天然气工程 |
| 导师： | 吕宇玲;龚俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2021 |
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