Springer Science and Business Media LLC

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.

Bài báo này giới thiệu kết quả mô hình hóa và mô phỏng cho thiết bị kiểm tra đường ống (PIG) với kiểm soát dòng chảy vượt trong đường ống khí tự nhiên. Hành vi động lực học của PIG phụ thuộc vào sự chênh lệch áp suất khác nhau trên thân PIG và dòng chảy vượt qua nó. Động lực học của hệ thống bao gồm: động lực học của dòng khí dẫn phía sau PIG, động lực học của khí bị đẩy ra trước PIG, động lực học của dòng chảy vượt, và động lực học của PIG. Dòng chảy vượt qua PIG được coi là dòng chảy không nén với giả định số Mach của nó nhỏ hơn 0.45. Các phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến điều khiển cho các dòng khí không ổn định được giải bằng phương pháp đặc trưng (MOC) với lưới hình chữ nhật đều dưới các điều kiện ban đầu và biên thích hợp. Phương pháp Runge-Kuta được sử dụng để giải các phương trình dòng chảy ổn định nhằm có được giá trị dòng chảy ban đầu và phương trình động lực học của PIG. Thời gian và khoảng cách lấy mẫu được chọn theo điều kiện hạn chế Courant-Friedrich-Lewy (CFL). Việc 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 mô hình toán học được rút ra và sơ đồ tính toán được đề xuất là hiệu quả trong việc ước lượng vị trí và tốc độ của PIG với dòng chảy vượt dưới các điều kiện hoạt động cụ thể của đường ống.