检索信息报告模板.doc

中国石油大学（华东）2012-2013学年第一学期计算机信息检索综合实习报告 姓 名 专业班级 学 号 完成日期 检索课题名 称中文：城市天然气燃气管网泄漏强度评价与控制方法研究英文：Evaluation and Control Method for Leakage Intensity of Urban Nature Gas Pipe Network一、检索课题简介：中国天然气燃气管网建设高速发展，城市天然气燃气管道安全问题愈来愈突出。目前开展燃气管道风险评价已经是一项必须工作，评价结果直接影响燃气管网安全规划应急管理的实施。泄漏强度评价（泄漏速率、泄漏时间）是进行管网风险评价的前提，但是现有天然气管道泄漏强度评价方法中模型假定条件不合理，与实际管道（管网）的压力、流量、物性等过程参数及管网控制干预等存在明显差异。另外，单一管道泄漏与管网泄漏在泄漏过程特征上也存在显著差别。在泄漏控制方法研究上，除大量的管理理论阐述外，更应结合管道过程控制条件提出有效的泄漏强度技术控制方法本课题目标：系统分析天然气燃气管网过程条件下泄漏模式与过程，研究不同等级管网过程条件对泄漏强度和泄漏过程的影响规律，为燃气管道泄漏风险评价提供支持。基于燃气管网过程控制系统，结合管道泄漏应急救援，研究有效降低燃气管网泄漏强度的方法，为降低泄漏风险和制定应急救援提供技术保障。主要研究内容：1、燃气管网泄漏孔口规格分布及泄漏过程模式分析研究不同压力等级（高压、次高压、中压及低压）、不同材质燃气管道泄漏孔口规格分布规律，采用安全系统分析方法，从腐蚀、人为因素、管网布置方式（埋地、套管敷设、穿越、跨越等）分析管道发生泄漏的原因和途径，并结合可靠性工程和管道结构力学对不同泄漏孔口概率进行分析。2、不同级别天然气燃气管网过程条件对泄漏强度和过程影响规律研究不同于单条管道，燃气管网由管网中的自控制调节设备和分支连接管道组成，研究将改变传统管道泄漏强度计算工况条件假设失真的现状，基于管网过程条件研究不同形式、规格和泄漏位置的初始泄漏、稳态泄漏和动态泄漏规律，系统提出符合燃气管网过程条件的泄漏模型。研究泄漏与管网系统压力、流量、温度等过程参数的相互影响规律。研究模拟泄漏紧急关断控制、泄漏干预和安全放空点火等异常过程条件对泄漏速率的影响规律。3、基于燃气管网过程控制系统与仪表信息的泄漏强度评价与控制方法研究研究如何利用既有管网仪表信息预测天然气泄漏强度，改变以往过于依赖泄漏现场监测信息预测泄漏强度的现状，提出安全可行的远程实时预测泄漏强度方法。综合考虑不同管网等级系统特征，研究不同泄漏发生条件下，泄漏报警后管网调节与控制系统、数据采集与监视控制系统SACDA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统、MIS（Management Information Systems）系统对泄漏强度影响规律，采用系统工程和最优化方法，研究通过利用现有管网监测与控制系统有效降低泄漏强度的流程和方法。并结合事故应急救援提出泄漏强度控制策略，以期有效降低管道泄漏强度。二、检索词：中文检索词英文检索词天然气nature gas燃气gas管网pipe network管道pipe line泄漏时间leakage duration 泄露速率leakage rate泄露强度leakage intensity模型model评价evaluation控制control三、检索数据库及检索年限：数据库名称文献类型检索年限国内数据库中文期刊全文数据库CNKI期刊文献、学位论文、会议论文等2000-2012国家知识产权局专利数据库/专利文献2000-2012国外数据库EI Village2平台期刊、会议论文、专利文献等2000-2012美国专利USPTO专利文献2000-2012欧洲专利ESPCENET专利文献2000-2012PQDD博硕士论文数据库学位论文2000-2012美国机械工程师学会期刊全文数据库ASME会议论文2000-2012美国电子电器工程师协会计算机分会数据库IEEE会议论文2000-2012四、检索表达式：中文检索式1、（天然气 OR 燃气） AND （管网 OR 管道） AND （泄露时间 OR 泄露速率 OR 泄露强度）2、（天然气 OR 燃气） AND （管网OR 管道） AND 泄露 AND （模型 OR 评价 OR控制）英文检索式1、?gas AND pipe? AND (leakage()duration OR leakage()rate ORleakage()intensity)2、?gas AND pipe? AND leakage AND (model? OR evaluat? OR control?)五、检索结果：依据上述文献检索范围和检索式，共检出相关文献173篇，共筛选出相关文献21篇，其中中文相关文献16篇（1-16），外文相关文献5篇（17-21）。中文相关文献16篇（1-16）：1、题名：城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟作者：程浩力，刘德俊出处：辽宁石油化工大学学报,2011,(02):27-31.文摘：城镇燃气管道的分布区域人口及建筑众多，燃气管道一旦发生泄漏，将有可能造成重大的财产损失甚至人员伤亡。因此，为了量化城镇燃气泄露危害，针对管道不同的破坏情况及气源建立了燃气泄漏各种源模型以及扩散模型，并且建立了燃气管线动态泄漏扩散模型及伤害性危险范围。对第三方破坏所造成的城镇燃气管道泄漏模型进行了模拟，采用CFD技术对管道泄漏燃气的扩散进行模拟研究，获得了泄漏气体的扩散数值模拟结果，为城镇燃气管道安全运行提供了理论依据。2、题名：城市燃气管道泄漏的CFD模拟作者：程浩力，刘德俊，龙世华，卢贵芳，王新事，王运涛出处：油气储运,2011,(08):647-651+592.文摘：通过建立3D和2D的CFD模型，对城市燃气管道遭受破坏后燃气的泄漏情况进行模拟，结果表明：风速与障碍物对燃气的扩散影响显著。风速越大，风沿下风向对燃气的输送作用越强，使燃气扩散加剧；障碍物前聚集的气体达到一定程度将漫过障碍物，从而在障碍物周围形成很大的危险区；当处于街道以下的燃气管道破裂时，街道峡谷效应对燃气扩散的影响较大。CFD模型具有较好的实际应用价值，可以更好地为城市燃气管道的安全管理、风险评估、事故调查、应急措施等提供依据。3、题名：燃气管道泄漏过程模型的研究进展作者：桑博，兰惠清，余学立，何仁洋，康正凌，崔钺出处：油气储运,2011,(08):608-613+593-594.文摘：燃气管道的泄漏过程非常复杂，其发生、发展的一系列过程影响因素众多，存在诸多不确定性，且事故表现形式多样，因此一直都是管道安全技术领域的重要课题。国内外的相关研究非常活跃，针对泄漏过程的不同阶段、燃气种类和扩散介质的不同，相继提出了高斯模型、Sutton模型、BM模型、FEM3模型等经典气体扩散模型。给出了这些模型的适用范围，对比了其优缺点。在此基础上，介绍了AFTOX模型、HEGADAS模型、DEGADIS模型、HGSYSTEM模型、INPUFF模型、SLAB模型等近年比较流行的气体扩散模型，并介绍了概率密度函数(PDF)输运方程模型、条件矩封闭模型、简化的PDF模型、关联矩模型等爆炸/火焰模型。根据工业生产需求，对燃气管道泄漏过程进行了分析，阐述了研究的分类并指出了该技术领域研究中存在的问题和未来发展的方向。4、题名：高含硫天然气管道泄漏数值模拟作者：李朝阳，马贵阳出处：化学工程,2011,(07):88-92.文摘：高含硫天然气管道经长期的内外腐蚀，经常发生泄漏事故。为了减少和降低天然气管道泄漏事故对人的危害，对甲烷及硫化氢的扩散规律进行研究日趋重要。利用计算流体力学的方法，采用仿真软件对高含硫天然气架空及埋地管道穿孔泄漏后的甲烷、硫化氢气体的扩散进行了数值模拟。架空管道泄漏初期为体积分数等值线呈对称分布的射流，泄漏至60 s后无爆炸危险；泄漏90 s后地面硫化氢体积分数较大，180 s后无中毒危险。埋地管道泄漏短时间内泄漏口地面附近聚集大量的高浓燃气，与架空管道泄漏相比地面其爆炸范围和中毒范围较低，但地面附近受危害的时间较长。为天然气管道的维修和安全输送提供了理论依据。5、题名：埋地燃气管道泄漏扩散模型作者：唐保金，田贯三，张增刚，薛海强出处：煤气与热力,2009,(05):1-5. 文摘：分析了燃气在土壤中的扩散原理与影响因素，结合泄漏量的计算模型，建立了埋地燃气管道泄漏后的一维扩散方程。通过量纲分析的方法对扩散方程求解，得到了燃气在土壤中的泄漏扩散浓度表达式，通过实例计算分析得出了燃气在土壤中的泄漏扩散规律。6、题名：燃气管道泄漏量计算方法作者：唐保金，张增刚，汤云普，田贯三，薛海强出处：山东土木建筑学会燃气专业委员会2008年年会论文集文摘：通过分析目前的燃气管道泄漏量计算模型，对小孔泄漏模型进行了推导，并对小孔和管道泄漏模型的假设条件及适用范围进行了讨论；根据实证分析给出了不同泄漏孔径泄漏量的计算方法及适用条件。高压状态下，当泄漏孔径小于30mm时，小孔泄漏模型和管孔模型均比较适用；当泄漏孔径大于30mm时，管孔模型适用；当管道完全断裂时，管道模型适用。中低压状态下，当泄漏孔径低于150mm左右时，小孔模型和管孔模型均适用；当泄漏孔径接近管径，管道模型适用。7、题名：燃气管道泄漏流量的计算作者：黄小美，彭世尼，徐海东，杨茂华出处：煤气与热力,2008,(03):11-16.文摘：根据一元气体流动基本方程式，推导了孔口泄漏在绝热过程下泄漏流量计算的小孔模型和适合管道完全断裂的多变过程泄漏流量计算的管道模型，联合两种模型计算任何泄漏孔口直径下的泄漏流量，讨论了燃气最大泄漏流量的限制，进行了实例计算并对比了不同模型的计算结果。8、题名：天然气管路运输泄漏扩散的数值模拟作者：张彬，吴宛青，于桂峰出处：大连海事大学学报,2008,(S2):173-176文摘：采用SPECIES方法，选择压力速度耦合的SIMPLE算法，使用FLUENT计算软件，建立天然气输气管路泄漏预测模型.模拟了天然气由于内外压差从管路泄漏到大气中，并在大气中的扩散过程，分析比较了不同风速条件与不同管路输送压力下的天然气在大气中的浓度分布和泄漏速率.计算结果表明，风速等大气环境是影响天然气扩散行为和浓度分布的重要因素之一，而管路输气压力直接影响泄漏速率，为天然气管路泄漏应急决策提供理论依据.9、题名：燃气管网仿真技术及其泄漏危险性研究作者：赖建波出处：天津大学博士学位论文, 2008文摘：燃气管网仿真技术及其泄漏危险性的研究已成为当前燃气输配领域亟待解决的重要课题。本文从课题的研究背景出发，先是分析了国内外燃气管网仿真技术及气体泄漏危险性的研究现状、发展趋势以及所存在的问题，最后指出本文的主要研究内容。通过建立管道瞬态流动模型，首次采用流体网络理论对模型进行求解，并和传统的数值解法(隐式差分法和特征线法)进行对比，得到两者最大偏差约为1%。采用该方法对北京市六环的部分高压燃气管线进行模拟分析，得到模拟值与实测值的最大偏差约为2.1%。传统的管网仿真方法要求每个节点都需分配一个已知参数(节点压力或流量)，针对这一缺陷，提出了相应的解决办法。采用改进后的管网仿真方法对天津市的部分高压燃气管线进行模拟分析，得到模拟值与实测值吻合得较好。 过去常采用高斯扩散模型研究气体扩散过程。通过研究发现，高斯扩散模型存在一定的缺陷，其不能真实反映泄漏燃气的扩散过程。本文对Ooms扩散模型进行改进，考虑了泄漏气体的速度、密度、浓度和温度等参数。将Ooms改进模型应用于管道泄漏燃气的扩散研究，获得泄漏气体的扩散危险域。基于该研究成果，得到可用于预测泄漏气体扩散危险高度及危险距离的关系式。采用CFD技术对管道喷射火焰进行数值模拟，得到模拟结果与风洞试验的实测结果吻合得较好。基于该模拟结果拟合得到可预测喷射火焰长度的计算式。 通过适当简化管道泄漏率模型，从而获得预测破裂管道发生气体喷射或火焰喷射时危险域的定量计算式。最后，提出了一套在役燃气管道风险性的定量评价方法，基于该方法可了解在役管道的安全程度及其安全距离。10、题名：燃气管网系统安全性及仿真的理论分析与应用研究作者：张甫仁出处：天津大学博士学位论文，2005文摘：本文的主要研究内容如下：以故障树实统双析法对城市燃气管网系统危险源进行了辨识分析，建立了火灾爆炸事故故障树图，提出了基干枝叶链接法实现故障树的智能绘制和参数输入。提出了蒙特卡洛数值模拟方法，简化了传统故障树的复杂计算过程，且模拟结果与理论计算结果最大绝对误差不超过0.4%。在对相关参数进行讨论、分析的基础上，结合现有泄漏模型，建立了非等温条件下的稳态管道泄漏小孔、管道及大孔模型。依据动量和能量守恒方程，以大孔模型泄漏为研究对象，得出了高、低压管道泄漏均只可能有两种泄漏状态存在，而中压泄漏则可能有三种情况存在，从而完善了目前单纯的三状态和两状态模型。在稳态泄漏模型的基础上，以大孔模型为核心，建立了非等温非稳态泄漏的基本模型。通过应用分析，得到了各模型的大致适用范围。以燃气管网泄漏扩散的基础模型和湍流扩散微分方程为基础，结合其相应的初始及边界条件，利用格林函数对该微分方程组进行求解，从而建立了燃气管线动态泄漏扩散模型。以实例为基础，讨论分析了泄漏扩散所造成的各种危险范围。以三大守恒方程为基础，建立了等温和非等温条件下的燃气管网稳、动态仿真理论模型。并根据工程的精度要求，对模型进行了适当的简化。以有限差分法为基础，得到了上述模型的求解方法，通过加入耗散项，改进了求解结果的稳定性，并开发了燃气管网稳、动态仿真程序。通过对北京六环天然气管网进行了实际应用和分析，得到了出口压力和流量综合平均误差分别为1.21%和2.62%的仿真结果。 本文以理论分析和计算机仿真为手段对燃气管网系统危险性及系统仿真进行了较为全面的分析和应用研究，所采用的方法和得出的结论可供燃气管网安全性研究及管网优化设计时参考。11、题名：管输系统天然气泄漏量计算模式及泄漏检测最佳条件的确定作者：刘明礼，向启贵，戴忠出处：石油与天然气化工,2002,(01):47-51+0.文摘：采用静态和动态试验对天然气泄漏量计算模式进行了筛选和验证，同时采用静态试验对不同风速、风向条件下天然气泄漏检测最佳条件进行筛选。试验结果表明：采用折线积分法和相关曲线法计算泄漏量，较能反映输、配气站场设备泄漏的真实情况；在风速小于 0.8m/s (包括静风)时，距设备泄漏点下风向 1.52.0cm处，由测试浓度计算泄漏速率的准确性较高；当风速为 0 .81.3m/s时，距设备泄漏点下风向1.0cm左右，由测试浓度计算泄漏速率的准确性较高；当风速大于1.3m/s时，应停止进行天然气泄漏检测工作。12、题名：企业燃气管道泄漏风险控制方案作者：曹中恺出处：山东冶金,2010,(05):72-73.文摘：结合SCADA系统，通过管道风险评估系统对整个埋地燃气管网进行风险评估，确定可能出现泄漏的高风险区域，利用燃气管网压力管理与在线检测技术对可能出现的气体泄漏风险进行有效控制，实现对泄漏预测、控制、发现的一体化管理，从而更加合理地规划泄漏检测人员体系，及时避免泄漏事故，杜绝发生重大的责任安全事故。13、题名：城市地下燃气管道泄漏监测报警系统设计作者：翟玉文，艾学忠，张振轩出处：吉林化工学院学报,2009,(02):60-61+78.文摘：介绍了城市地下燃气管道泄漏监测报警系统的设计方案.给出了系统总体设计框图，并具体介绍了基站数据采集器、现场检测子机的设计原理及系统管理软件的设计方法.每个基站可挂接64个现场检测子机，通过直流供电载波技术实现基站与子机之间的数据传输，可实时检测地下燃气管道中指定监测点的可燃气体含量，并将检测数据上传到燃气公司的监控中心，实现城市地下燃气管道泄漏情况的集中监控.14、题名：燃气管道泄漏原因分析、预防及控制作者：凃红梅出处：上海煤气,2007,(02):14-15.文摘：燃气管道一旦发生泄漏，后果不堪设想，目前天然气管道日益增多，必须防患于未然。造成管道泄漏的管材、工程质量、外力、阀门以及凝水缸等问题，应该在新建管网、天然气转换时采取措施，以预防和控制事故发生。15、题名：埋地输气管道穿孔泄漏扩散浓度的数值模拟作者：陈云涛，陈保东，杜明俊，李庆杰出处：石油工程建设,2010，(04):1-3+5.文摘：基于有限容积法，建立输气管道泄漏扩散模型。以天然气管道为例分析了管道穿孔泄漏的原因，并进行数值模拟，得出了不同时刻模拟区域内天然气云团的扩散特性，给出了不同时刻爆炸浓度范围。结果表明：埋地天然气管道泄漏后，随着扩散时间的增加，近地面附近区域受气体危险浓度作用时间较长，影响程度较大。该成果为管道安全抢修提供理论指导，也说明应用数值方法模拟埋地燃气管道泄漏扩散规律是可行的。16、题名：模糊神经网络在埋地燃气管道事故后果评价中的应用研究作者：僮祥英出处：贵州大学博士学位论文，2006文摘：本文研究的课题方向为“补偿模糊神经网络在埋地燃气管网事故后果评价中的应用探讨”，其将比较前沿的学科“模糊神经网络学”引入到燃气管道的事故后果严重度评价中，旨在建立一种更能反映管道实际运行情况、更能有效预测管道风险状况的评估系统，以期为管道风险管理者提供相关的管理依据。 本文研究的主要内容：(1) 通过对现有国内外关于燃气管道事故后果评价技术的分析研究，剖析了它们各自存在的局限性，并根据模糊神经网络技术的特性，提出了基于模糊神经网络的燃气管网事故后果严重度评价方法。(2) 分析了管道在输送燃气过程中的动态特性，提出了用伤害模型(蒸气云爆炸模型和毒气泄漏模型)来模拟管道最有可能发生的事故形态，从而算出事故造成的人员伤亡状况和直接经济损失情况。(3) 收集现有的燃气管道事故历史资料，找出影响燃气管道事故后果严重度的各种因素，对其进行分类，然后采用模糊转换技术，将其转化为可用于网络训练的模糊语言，力求用最原始可靠的数据来训练网络。(4) 由于历史资料记录的有限性，采用模糊信息扩散技术来对原始记录数据进行信息扩张，以求获得更多有用的训练数据。这其中影响因素对结果的影响程度就通过因素权重来体现，因素权重的获取通过层次分析法来实现。(5) 训练网络并用实际案例来验证网络的性能，以判断网络的可靠性、正确率。(6) 进行毒性泄漏影响实验，用高斯烟羽模式估算出了燃气泄漏后扩散浓度随时间变化的机制，找出了燃气泄漏后的各个毒性伤害区域(即中毒致死区、中毒重伤区、中毒轻伤区和吸入反应区)，结合人口密度，估算出人员的伤亡情况。 外文相关文献5篇（17-21）：17、题名：Research on dynamic simulation for leakage of natural gas pipeline 中文题名：天然气管道泄漏动态模拟研究作者：Xu Yuan, Liu Wu, Ai Muyang, Liu Yi, Wang Denghai出处：ICCMS 2010 - 2010 International Conference on Computer Modeling and Simulation, v4, p 226-229文摘：Based on the theoretical analysis on the leakage process of natural gas pipeline, regarding pipeline and leakage point as a united hydrodynamic system, taking the influence between leakage point and flow in pipeline into account, and applies continuous equation, momentum equations and gas state equation, this paper establishes a leakage transient mathematical model before and after gas supply cutting off, solves the two types of models to simulate the change of leakage rate over time and the leakage duration after gas supply cutting off adopting orthogonal transformation method and Runge-Kutta method. 18、题名：Simulation of gas pipeline leakage using the characteristics method 中文题名：基于特征方法模拟气体管道泄漏作者：Nourollahi, E. 出处：WIT Transactions on Engineering Sciences, v 65, p 119-130, 2009文摘： The modeling of gas leakage for understanding the process of pressure reduction and gas leakage rate of a hole is accomplished by zero-dimensional models of the tank and pipe. These models of the tank and pipe are suitable for simulation when the hole is very small or where there is a complete fracture. However, use of these two methods or a combination of them is suitable rather when the pipelines are very long. In zero-dimensional models the effects of complex boundaries are also ignored. In this study, the pipeline leakage is simulated by use of the one dimensional characteristics method. This model is perfect compared with both pipe or tank models, or a combination of them, and we can expand the simulation of gas pipeline leakage to the short pipelines and variable boundary conditions. This is important in order to calculate the volume of gas discharged from the pipelines when an accident occurs. 19、题名：Numerical modeling of gas leakage of pipeline under seawater 中文题名：海水下管道泄漏数值模型作者：Shiau, Bao-Shi 出处：Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference, v 2, p 162-169, 2000文摘： Employing the mass, momentum, and buoyancy conservation laws, together with reasonable assumptions, the governing equations are formulated to simulate gas pipeline leakage in a stratified seawater environment which forming the bubble plume. Calculation of the bubble plume radius and upward velocity are compared with the field experimental data of Fannelop & Sjoen (1980) and Milgram (1983). Numerical simulation results are found in agreement with the field experimental data. Effects of leakage gas flow rate and stratification of ambient seawater on the bubble plume behaviors (such as plume size, intrusion) are investigated and discussed.20、题名：Study on duration of hydrostatic leak test for gas pipeline 中文题名：气体管道水压泄漏测试时间研究作者：YanFeng, Zhang Hong, Zhang Yongxue, Duan Qingquan出处：Proceedings of the Biennial International Pipeline Conference, IPC, v1, p 17-23, 2009文摘： A mathematical model about the duration of hydrostatic leak test for gas pipeline is developed for the first time in the paper. The influences of temperature variation elastic deformation of the pipe and a certain amount of residual air filled within the pipe are synthetically considered in the model. The results indicate that the duration is longer while the amount of the residual air in the pipe or the volume of pipe is lager under the same pressure dropping. The required duration is increasing with the pressure going up. At the same time the temperature variation greatly influences the pressure dropping of the pipeline. The conclusions are helpful for determining the reasonable duration of hydrostatic leak test for gas pipeline. Furthermore it can also provide some references for judging leak test result while hot water pressure testing in winter.21、题名：Natural gas pipeline accident consequence analysis 中文题名：天然气管道泄漏后果分析作者：Metropolo P.L., Brown A.E.P.出处：Process Safety Progress, v 23, n 4, p 307-310, December 2004文摘： Industrial licensing activities require safety and environmental studies to enhance safety and environmental protection especially as applied to pipelines. After World War II, industrial activities increased and accident risk analyses are now routinely made to reduce hazards. Most common accidents such as toxic emissions, fires, and explosions must be avoided. The risk analysis technique is used to prevent these undesired events. In this paper, accident scenarios and consequence analysis are conducted to investigate events and consequences concerning a natural gas (NG) pipeline. We fou