《長距離大U型管道高濃度鐵精礦漿輸送特徵機理的研究》是依託昆明理工大學，由吳建德擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：長距離大U型管道高濃度鐵精礦漿輸送特徵機理的研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：吳建德
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目圍繞我國西部複雜地形鐵精礦運輸的迫切需求，著力解決長距離、大U型、高落差地形下高濃度鐵精礦漿管道輸送特徵機理研究難題。項目以世界上最複雜的鐵精礦輸送管道- - 雲南大紅山管道為對象，基於已有的固液兩相流恆定流模型，以堵管、加速流、振動等重要現象為切入點，深入開展機理研究；再輔以用多元統計、數據挖掘和特徵提取等信息技術，對實驗和生產數據進行處理，獲得不同工況下的初始條件及邊界條件，建立複雜地形高濃度固液兩相流非恆定流沿程阻力、坡降計算修正模型。然後以該模型為基礎，研究加速流的成因及預防；研究水、沙離析的機理，揭示淤堵規律；研究礦漿輸送特徵及流動機理，定量分析流速、壓力、濃度、級配等運行參數對管道沿程阻力、堵管、加速流的影響。最終獲得長距離大U型高濃度鐵精礦漿體管道輸送特徵機理，將對複雜地形長距離鐵精礦管道輸送提供可靠的理論保證和技術支持。
結題摘要
本項目以雲南大紅山鐵精礦輸送管道為研究對象，結合生產工藝、現場數據和機器學習的方法對已有固液兩相流的阻力損失計算模型進行修正，得到更符合實際的阻力計算模型。搭建了固液兩相流管道輸送半物理仿真實驗平台，通過分析漿體流變特性及阻力損失等，得到了複雜地形管道輸送的工藝參數。研究成果在雲南東川大落差鐵精礦管道輸送項目上得到了良好的推廣套用。另外，本項目還拓展研究了管道輸送關鍵設備故障診斷，對於管道輸送的安全穩定運行具有重要作用。獲得的主要成果如下： （1）針對已有固液兩相流阻力損失計算模型計算值與工藝實測值偏差較大的問題，結合生產工藝、現場數據和機器學習的方法對已有計算模型進行修正，得到了更加準確的阻力損失計算模型，豐富了管道輸送阻力損失計算理論，也為複雜地形管道輸送工程設計提供指導。 （2）針對大落差地形下加速流消能問題，採用管道台階跌落消能輸送方式。每級垂直跌落下設消力池，通過台階及消力池消除大部分重力勢能，有效避免了加速流的產生。該成果是對固液兩相流管道輸送技術的發展，實現了明渠“樓梯式”消能與“消力池”消能的有機結合。 （3）從漿體流變特性及臨界淤積流速計算機理模型的角度出發，提出了最小二乘支持向量機的臨界淤積流速“灰箱”擬合方法及基於懸移質能耗理論的管道水力輸送臨界淤積流速計算模型，完成了固液兩相流漿體顆粒運動機理的基礎性研究。 （4）從振動信號、聲發射信號及壓力信號等時域、頻域及時頻域分析入手，提出了局部均值分解、奇異值分解及支持向量機等相結合的故障診斷方法，完成了管道輸送主泵軸承和單向閥等設備的故障診斷，為管道安全運行提供基礎保障。研究成果豐富了故障診斷的理論研究，也為管道輸送實時安全監控提供了理論基礎。 （5）獲雲南省技術發明獎1項；發表論文21篇，其中SCI收錄論文1篇，EI檢索11篇；授權專利總計11件，其中發明專利3件。與基金合作單位共同完成礦物管道輸送雲南省地方標準2項。培養畢業碩士生14名。目前在讀博士研究生3名，碩士研究生10名。 研究成果解決了複雜地形下固液兩相流輸送的沿程阻力計算、加速流抑制及管道中顆粒的流動機理研究等問題，豐富了固液兩相流基礎理論，對實際生產提供有益的幫助。實現了複雜地形管道輸送工藝套用的良好工程示範。本項目研究為相關人才培養做出了貢獻。
