论文中文题名: | 硫化氢管道泄漏扩散规律与风险分级预警研究 |
姓名: | |
学号: | 19220214116 |
保密级别: | 保密(1年后开放) |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085224 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 安全工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工程硕士 |
学位年度: | 2022 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 有害气体防治 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
第二导师姓名: | |
论文提交日期: | 2022-06-21 |
论文答辩日期: | 2022-06-01 |
论文外文题名: | Research on diffusion law of hydrogen sulfide pipeline leakage and risk classification early warning |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | hydrogen sulfide ; pipeline leakage ; hazardous area ; prediction model ; grading forecasting |
论文中文摘要: |
石油化工是我国支柱产业,而硫化氢泄漏事故是石化产业的重要灾害之一,具有突发性、群体性和死亡率高等特点。管道作为硫化氢气体输送的主要途径,起着至关重要的作用,但是由于磨损、压力、腐蚀等原因,导致管道易发生泄漏,为了更加全面的了解硫化氢管道在不同条件下的泄漏扩散规律,建立风险分级预警方法,本文开展了硫化氢管道泄漏实验及数值模拟研究。 基于硫化氢管道泄漏扩散机理及影响因素,搭建了硫化氢泄漏扩散实验装置,开展微量泄漏扩散实验研究。通过调节泄漏源硫化氢浓度、泄漏流量、风速和泄漏孔径的参数条件进行实验,研究发现,各测点硫化氢浓度与泄漏源硫化氢浓度、泄漏流量呈线性正相关,与风速呈线性负相关。泄漏源硫化氢浓度由1%增至3%,各测点浓度最大增幅227.27%,泄漏流量由0.5L/min增至1.5L/min,各测点浓度最大增幅142.70%,风速由0.2m/s增至1.0m/s,各测点浓度最大下降幅度57.14%,而在硫化氢微量泄漏情况下,泄漏孔径的改变对硫化氢扩散的影响程度相对较小。 利用Fluent模拟软件对实验相同参数条件下的硫化氢泄漏扩散规律进行对比分析,并建立了较贴合实际条件的硫化氢管道泄漏模型,研究不同泄漏源硫化氢浓度、管道内部压力、风速、泄漏孔径的参数条件下,硫化氢气体浓度分布及危险区域范围。经研究发现,泄漏源硫化氢浓度、管内压力、泄漏孔径的增大,对硫化氢的聚集起到了积极作用,风速的增加则会抑制高浓度硫化氢的聚集。 根据实验和数值模拟结果,获取硫化氢管道泄漏危险区域范围相关数据,利用CatBoost、XGBoost、LightGBM、SVR及线性回归五种算法建立硫化氢管道泄漏扩散距离预测模型,对比发现,CatBoost模型预测结果与真实值之间误差最小。然后根据硫化氢管道泄漏扩散距离预测模型,制定硫化氢管道泄漏风险分级预警方法,为石化园区硫化氢管道泄漏距离预测及事故应急处置提供了有效的理论基础。 |
论文外文摘要: |
The petrochemical industry is the pillar industry in China, and hydrogen sulfide leakage accident is one of the important disasters in the petrochemical industry, which has the characteristics of the sudden, group, and high mortality. Pipe as the main way of hydrogen sulfide gas plays an important role, but due to wear, pressure, corrosion, etc, lead to a pipeline leak, to more comprehensive understanding of the hydrogen sulfide leakage diffusion law of pipeline under different conditions, to establish risk early warning method, this paper carried out the study of hydrogen sulfide pipeline leak experiment and numerical simulation. Based on the leakage and diffusion mechanism and influencing factors of the hydrogen sulfide pipeline, an experimental device for hydrogen sulfide leakage and diffusion was built to carry out the microleakage and diffusion experimental study. By adjusting the concentration of hydrogen sulfide from the leakage source, the leakage flow rate, the wind speed, and the leakage aperture of the parameters of the experiment, the study found that the concentration of hydrogen sulfide at each measuring point and the concentration of hydrogen sulfide from the leakage source, the leakage flow rate showed a linear positive correlation, and the wind speed showed a linear negative correlation. The concentration of hydrogen sulfide from the leakage source increases from 1% to 3%, and the concentration at each measuring point increases by 227.27%. The leakage flow increases from 0.5L/min to 1.5L/min, and the concentration at each measuring point increases by 142.70%. The wind speed increases from 0.2m/s to 1.0m/s and the concentration at each measuring point decreases by 57.14%. The influence of leakage aperture on hydrogen sulfide diffusion is relatively small. Using Fluent simulation software of experiment parameters under the condition of the same hydrogen sulfide diffusion regularity, this paper compares and analyzes, and establishes the more realistic conditions of hydrogen sulfide pipeline leakage model, the research of different concentrations of hydrogen sulfide leakage, pipeline internal pressure, wind speed, leakage aperture parameters under the condition of hydrogen sulfide gas concentration distribution and scope of the danger zone. It was found that the concentration of H2S, the pressure in the tube, and the pore size of the leakage source increased, which played a positive role in the accumulation of H2S, while the increase of wind speed inhibited the accumulation of a high concentration of H2S. According to the experimental and numerical simulation results, the relevant data on the hydrogen sulfide pipeline leakage risk area were obtained, and the prediction model of hydrogen sulfide pipeline leakage diffusion distance was established by using CatBoost, XGBoost, LightGBM, SVR, and linear regression algorithms. The comparison showed that the error between the CatBoost model prediction and the real value was the smallest. Then, according to the prediction model of hydrogen sulfide pipeline leakage and diffusion distance, the classification warning method of hydrogen sulfide pipeline leakage risk is developed, which provides an effective theoretical basis for the prediction of hydrogen sulfide pipeline leakage distance and emergency treatment of accidents in petrochemical parks. |
参考文献: |
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中图分类号: | X937 |
开放日期: | 2023-06-22 |