导读

近日，西南石油大学实验田NO.1——能源装备创新设计与智慧运维课题组唐洋教授课题组，提出了一种带旁通调速及橡胶制动功能的新型方案，开展了数值模拟及实验研究，该研究结果可为安装旁路旋转阀的管道中被动流体推进机器人的设计提供数据参考和理论指导。研究成果以 “Study on throttling pressure control flow field for traction speed regulation and braking mechanism of the pipeline intelligent plugging robot”为题发表在能源领域国际高水平期刊《Energy》上，唐洋教授为第一作者和通讯作者。

该研究得到了国家重点研发计划[2021YFC2800903]、四川省科技成果转移转化示范项目(2022ZHCG0052; 2022ZHCG0048)、国家自然科学基金[52004235]、国际科技合作项目[2020-GH02-00041-HZ]、天然气水合物国家重点实验室开放基金项目[2022-KFJJ-SHW]、国际科技合作项目基金[2020-GH02-00041-HZ]、天然气水合物国家重点实验室开放基金项目[2022-KFJJ-SHW]、四川省科技计划项目（NO. 2023NSFSC1980）的资助。

研究背景

该文描述了针对管道智能堵塞机器人中牵引速度调节和制动机制（TSRBM）的研究。目前，对于此类机器人的速度调节尚缺乏可靠的理论基础。现有研究主要集中于管道检测器（PIG）和管道检测方面，但其被动控制方法不够可靠，不能适用于PIPR。为了解决这一问题，该研究计划通过理论、仿真和实验相结合的方式，系统分析TSRBM的节流压力控制流场，以期提供对PIPR结构设计的理论支持，并为配备旁路旋转阀的管道内被动液体推进机器人的设计提供数据参考和理论指导。

论文创新点

1、通过对关键结构速度控制阀的理论分析，确定了节流压力控制流场的影响因素。揭示了TSRBM对于PIPR的节流压力控制流场，能够实现最大减速效果，使得PIPR能够迅速准确地到达目标管段。牵引速度调节和制动模块能够在管道内壁上产生高速流束，清除管壁上的污垢并防止污垢阻塞管道下游。

2、根据实际工作条件，模拟了原油管道环境和产品油管道环境。在模拟研究中，分别模拟并分析了影响因素，然后通过耦合分析确定了最佳参数，并分析了不同开口情况下清洗喷口处的流体状态，以评估管道的冲刷效果。随着开口的减小，装置的向后射流流速更高、流速更快，有利于加强装置前端管壁的冲刷。

3为验证TSRBM的节流压力控制流场，进行了压力差的原理实验。通过改变速度控制阀的开口大小来观察靠近速度控制阀处的水流速度，从而选定一个最优压差使PIPR实现了最大减速效果。