Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình hóa và mô phỏng kiểm soát dòng chảy PIG trong đường ống khí tự nhiên
Tóm tắt
Bài báo này đề cập đến phân tích động học của kiểm soát dòng chảy của Thiết bị Kiểm tra Đường Ống (PIG) trong các đường ống khí tự nhiên. Hành vi động học của PIG phụ thuộc vào sự chênh lệch áp suất được tạo ra bởi dòng khí được bơm vào phía sau đuôi của PIG và dòng khí thoát ra ở phía trước của đầu PIG. Để phân tích các đặc tính hành vi động học (ví dụ: dòng khí, vị trí và vận tốc của PIG), các mô hình toán học đã được đưa ra. Hai loại phương trình vi phân điều hòa phi tuyến tính được phát triển cho phân tích dòng chảy không ổn định của khí điều khiển PIG và khí thoát ra. Ngoài ra, một phương trình vi phân không đồng nhất cho phân tích động học của PIG được đưa ra. Các phương trình phi tuyến được giải bằng phương pháp đặc trưng (MOC) với một lưới hình chữ nhật đều dưới các điều kiện ban đầu và biên thích hợp. Phương pháp Runge-Kutta được sử dụng để giải các phương trình dòng chảy ổn định nhằm có được các giá trị dòng ban đầu và để giải phương trình động học của PIG. Các vùng thượng lưu và hạ lưu được chia thành một số phần tử có độ dài bằng nhau. Thời gian lấy mẫu và khoảng cách được lựa chọn theo giới hạn của điều kiện Courant-Friedrich-Lewy (CFL). Mô phỏng được thực hiện với một đoạn đường ống trong hệ thống áp suất thấp của Tập đoàn khí đốt Hàn Quốc (KOGAS), đường Ueijungboo-Sangye. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng các mô hình toán học đã được phát triển và sơ đồ tính toán đề xuất là hiệu quả trong việc ước lượng vị trí và vận tốc của PIG với điều kiện hoạt động nhất định của đường ống.
Từ khóa
#Pipeline Inspection Gauge #PIG #dynamic analysis #mathematical models #gas flow #nonlinear equationsTài liệu tham khảo
Azevedo L. F. A., Braga A. M. B., Nieckele A. O., Naccache M. F., and Gomes M. G. F. M., 1996, “Simple Hydrodynamic Models for the Prediction of Pig Motions in Pipelines,”Proceedings of the 1996 Offshore Technology Conference, TX., USA, pp. 729–739.
Cordell J. and Vanzant H., June 1999, “All About Pigging,” On-Stream Systems Limited and Hershel Vanzant & Associates.
Fox J. A., 1977,Hydraulic Analysis of Unsteady Flow in Pipe Networks, John Wiley & Sons Pub.
Hodge B. K. and Koenig K., 1995,Compressible Fluid Dynamics with Personal Computer Applications, Prentice-Hall, Inc., pp. 435–488.
Kentfield J. A. C., 1993, “Nonsteady, One-Dimensional, Internal, Compressible Flows: Theory and Applications,” Oxford University Press, pp. 33–118.
Korea Gas Corporation, March 2000, “The First Stage of Development of Intelligent PIG for Low Pressure Pipeline”
Lima P. C. R., Petrobas Petrobas, and Yeoung H., 1999, “Modeling of Pigging Operations,”Proceedings of SPE Annual Technical Conference and Exhibition, TX., USA, pp. 563–578.
Nguyen T. T., Yoo H. R., Rho Y. W., and Kim S. B., October 2000, “Modeling and Simulation for PIG Flow Control in Natural Gas Pipeline,”Proceedings of the 15th KACC, pp. 448-.
Out J. M. M., 1993, “On the Dynamics of Pig-Slug Tranis in Gas Pipeline,”OMAE Pipeline Technology, ASME, Vol. V, pp. 395–403.
Price G. R., McBrien R. K., Rizopoulous S. N., and Golshan H., May 1999, “Evaluating the Effective Friction Factor and Overall Heat Transfer Coefficient During Unsteady Pipeline Operation,”Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, ASME, Vol. 121, pp. 131–136.
Sim W. G. and Park J. H., 1997, “Transient Analysis for Compressible Fluid Flow in Transmission Line by the Method Of Characteristics,”KSME International Journal, Vol. 11, No. 2, pp. 173–185.
Tannehill J. C., Anderson D. A., and Pletcher R. H., 1997,Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Taylor & Francis Pub.
White F. M., 1999,Fluid Mechanics, McGraw-Hill Pub.
Wylie E. B., Streeter V. L. and Suo L., 1993,Fluid Transients in Systems, Prentice-Hall, Inc.
Zwillinger D., 1996, “Standard Mathematical Tables and Formulae,” CRC Press, pp. 716–717.