恭喜中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司安庆分公司;机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司李玉阁获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司安庆分公司;机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司申请的专利一种煤气化炉管道冲蚀预测及调控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116227387B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310269302.8,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种煤气化炉管道冲蚀预测及调控方法是由李玉阁;朱林军;高智德;任隽;林海萍;蔺俊龙设计研发完成,并于2023-03-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种煤气化炉管道冲蚀预测及调控方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种煤气化炉管道冲蚀预测及调控方法,属于工业管道安全输送技术领域,分为四层,其中,第一层为感知层;第二层为监视层;第三层为数字孪生计算层,第四层为决策层;实现实时显示管道的冲蚀形态、预测管道的冲蚀位置,将管道内固体杂质对管壁碰撞数据进行实时采集、传输、分析并进行反馈,从而提前发现输气管道壁面冲蚀位置,及早采取防护措施。本发明的核心是连接CFD数值模拟与数字孪生系统,利用智能求解器生成智能算法,复杂的物理行为可以随着真实的过程进展而被监控,以此来响应实时输入数据的变化,既满足计算实时数据的需求,同时可以提高数字孪生体的仿真精度,使构建的数字孪生体能快速应用到管道的冲蚀预测。
本发明授权一种煤气化炉管道冲蚀预测及调控方法在权利要求书中公布了:1.一种煤气化炉管道冲蚀预测及调控方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步,建立云端数据库以存储输入的数据,对后面模拟的数据以存储、分析、决策;第二步,颗粒相和气相信号采集:2.1采用物联网连接的速度计和密度计采集输煤管道煤粒密相的数据,即颗粒的质量流量;qm=v*A*c*ρpρ=ρp*c+1-c*ρg式中qm为颗粒的质量流量;v表示颗粒速度;A表示管道截面积;c表示颗粒浓度;ρp表示颗粒密度;ρ表示密度计测量的密度;ρg表示气体密度;2.2对于从气化炉出口管道处的稀相煤粒,布置光脉动探针,利用光脉动透光信号原理实时测量稀相煤粒的粒径、浓度、速度数据,将采集后的数据输进数字孪生系统;2.3气相速度为固相速度,其中,消光原理是利用平行光束穿越通过颗粒的介质区域,进出测量体积的粒子数量和大小的随机变化导致透射光的波动;将测量区域中颗粒的统计特性和透射光强的脉动相关联,通过传感器对其进行收集、分析,获得粒子的平均大小和颗粒数浓度;第三步,建模、划分网格;根据图纸尺寸用SolidWorks软件建立管道模型,并划分Mesh网格,由于弯头的流动特殊性,需要在弯头处网格加密;第四步,在已建好的模型上设置多个监测点,以监测和记录该位置处的冲蚀速率;第五步,设置数值计算模型,调用数据库中所存储的模型参数;根据第二步中所获数据更新边界条件;弯头的侵蚀通过颗粒-壁面回弹模型和ECRC侵蚀模型相结合来模拟:ER=CBH-0.59FsVpFθ en=0.993-1.76α+1.56α2-0.49α3et=0.998-1.66α+2.11α2-0.67α3式中,BH表示管道材料的布氏硬度;Fs表示颗粒的形状系数,其中尖锐颗粒为Fs=1.0;半圆颗粒为Fs=0.53;全圆颗粒Fs=0.2;Vp表示颗粒速度;Fθ表示冲击角的函数;θ为粒子入射角;n和C为经验常数,分别为2.41和2.17×10-7;en和et分别为法向速度分量和切向速度分量的恢复系数;α为粒子入射角;第六步,以物理传输的数据进行模拟,在模拟仿真过程中,不断进行优化迭代,最终得到应用的冲蚀模型,对固体颗粒冲蚀的模拟进行流场分析、颗粒追踪以及冲蚀计算;第七步,将第五步所建模型模拟后的数据上传至终端网络,利用智能求解器连接第五步所建模型与数字孪生系统;第八步,根据冲蚀信息分析管道冲蚀速率的影响因素,总结冲蚀速率的变化曲线;综合研究管道直径、弯径比、管道弯曲角度、管道导向、颗粒直径、颗粒流量和颗粒流速得出弯径比是影响管道最大冲蚀速率的最显著因素,因此为了预测管道冲蚀位置,获得不同弯径比下颗粒入口速度与冲蚀速率的关系式;第九步,将第八步所得公式输入到数字孪生系统中,连接以第二步获得的实测数据计算冲蚀速率,预测冲蚀位置;第十步,对预测到的冲蚀位置采取措施防护,当固体颗粒碰撞壁面造成管道冲蚀超过阈值时,开启声场调控,改变颗粒的运动轨迹,缓解固体壁面冲蚀。
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