催化氧化系统管道应力分析与优化设计

在催化氧化系统装置的配管设计中,管道受空间限制且介质操作温度较高,容易发生应力超限,导致安全事故。文中结合某石化厂VOCs尾气催化氧化处理改造工程,采用CAESAR II软件对该系统烟气管道进行应力分析,介绍了计算过程和注意事项。针对该管道系统存在的热应力超标问题,从设置膨胀节、降低管口力、调整支架力和位移方面进行优化改进,最终使其满足ASME B31.3标准的要求,为类似管道系统的设计提供参考。     

输气管道站场应力分析

为确保管道在安装、试压、运行条件下安全,管道项目均应进行应力分析,以满足管道设计强度和柔性要求。文中以某输气管道工程输气站场为例,通过边界条件的简化处理并考虑埋地段与土壤的真实效应,在CAESARⅡ中建立了输气管道站场应力分析模型进行应力校核、清管工况应力分析。在安装工况、试压工况、运行工况以及清管工况条件下,站场应力模型满足应力校核需求,分析方法和结果也可以做为类似分析的参考。     

应用CAESARⅡ软件优化减压转油线的配管设计

针对常减压蒸馏装置配管设计实例中的2种减压转油线布置方案,利用管道应力分析软件CAESARⅡ,进行了2种转;占线布置方案的管系应力分析。对比两种布置方案的管道应力和加热炉管嘴受力情况,分析两种布置方案增加管系柔性的难度,选出其中柔性较好的配管方案,从而获得了较优的减压转油线的配管设计方案。     

石油化工装置管道系统的泄漏及预防

本文着重探讨了管道系统中管道、法兰密封面及阀门泄漏的原因、种类和主要泄漏部位。介绍了配管设计和施工安装过程中避免管道系统泄漏的一些主要措施。     

加氢装置反应器安全阀管线的应力分析

加氢装置反应器工作温度较高,为保证其顶部安全阀管道在设计条件下具有足够的柔性,并防止管道因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等原因引起管道应力过大或管道破坏等现象,利用CAESARⅡ对加氢装置中的反应器顶安全阀管线进行应力分析。得出结论:改变管子的走向,增加π型弯,可以增加安全阀管线的柔性,减少热位移对管系影响,从而设计出合理的安全阀配管方案。     

输油站场清管系统应力分析

清管是输油管道重要的常规作业之一,是保证管线长期按照设计输量运行的重要保障。目前,对输油站场的清管系统在运行工况下的应力分析较少,特别是没有考虑由于清管器本身对管道所造成的冲击对管道应力分布的影响,所以有必要对输油站场清管工况下的管道进行应力分析。文中采用CAESAR Ⅱ软件对某输油站清管工况下管道系统进行应力分析,建立了清管器受力模型,通过编制VB程序计算了清管器的冲击产生的集中应力大小,并以假设清管器产生的冲击力最大的情况下得出整个管道的一、二次应力分布,找出了一、二次应力分布的关键点,并进行了校核,满足管道的强度要求,所用方法有利于更好地保证清管作业安全。     

加氢进料泵管线的应力分析

在加氢过程中,需要使用高温高压加氢进料泵,泵的进出口管嘴受力和力矩需要符合API610相关规定,因此进料泵管道的配管设计很重要。利用CAESARⅡ对汽油加氢装置中的加氢进料泵进出口管线进行一次应力、二次应力分析与管嘴受力分析,得出结论:通过改变管系的走向,适当地设置限位或者固定支架,可以在保证管系柔性的前提下,减小管系位移对泵管嘴受力的影响,从而设计出合理的加氢进料泵进出口管道方案。     

船用汽轮机蒸汽管道设计及应力分析

文中从管径选择、管壁计算、方案布置和支吊架选型进行分析,介绍了某船用汽轮发电机组蒸汽管道的设计。计算分析了该蒸汽管道静态下各支吊架受力、管道应力和管口推力,以及主汽门瞬间关闭时的汽锤力。计算结果表明:该蒸汽管道变形均衡,管道的一次应力、二次应力及管口推力均小于许用值;主汽门瞬间关闭时蒸汽管道的汽锤力较小,对汽轮机和管道的安全运行无影响。本次汽轮发电机组蒸汽管道设计合理,能满足机组安全运行。     

应用波纹补偿器的高温管道的应力计算

通过对某合成氨原料路线改造工程施工图硫回收工段中高温薄壁大直径管道的应力计算与分析,探讨了波纹补偿器在高温管系中的应用,对比了应用波纹补偿器的管道设计和进行自然补偿管道设计的应力计算结果,得出应用波纹补偿器管道的设计更合理、安全、可靠的结论。     

基于MATLAB与CAESAR Ⅱ的管道系统优化设计

文中利用MATLAB和CAESARⅡ实现管道应力分析和最优设计。首先,提出了利用CAESARⅡ和MATLAB进行管道系统应力分析和设计的思路。然后,以简单管道系统为例,应用0.618法和遗传算法分别进行管道系统的单目标和多目标的优化设计,实现了管道设计半自动化动态优化,为实现管道设计自动化提供参考。     

集气站内单井管道应力分析与强度评估

集气站内单井管道结构比较复杂、输送流体涉及油气两相流且流体压力较高,容易出现应力超标问题,为确保其安全运行,有必要对集气站内单井管道进行应力分析与强度评估。集气站所辖单井管道较多且与放空、计量分离管道等相通,考虑对不同位置的支撑作用,提出了不同的设计方案。根据设计资料,使用CAESARⅡ软件对集气站内单井管道及相连管道进行应力分析,校核其埋地管道弯头处应力情况。通过对不同支撑方案的比选可见:3种管道设计方案的一次应力、二次应力均能够顺利通过校核,确定应力值最低、支撑结构受力更合理的方案为该集气站内单井管道的设计方案。     

环焊缝对管道系统跨距的影响

为了研究环焊缝对管道系统强度的削弱作用,对管道的环焊缝应力状态进行分析,得出管道环焊缝处强度主要由自重以及外载产生的轴向弯曲应力控制。管道跨距是决定轴向弯曲应力的主要变量,参照第一强度理论计算方法,通过引入环向焊接接头系数来考虑环焊缝对管道的跨距值的削弱作用,将计算值与现有标准规范中的管道跨距设计值相比较,并分析环焊缝处应力超标的发生条件。不考虑环焊缝的削弱进行管道跨距设计,某些情况下跨距值是不安全的。从设计角度给出了避免环焊缝应力超标的建议。     

车辆载荷碾压作用下管道的安全性测试与分析

通过对重车碾压的土层压力进行试验,总结计算出了车辆载荷引起土层应力的分布规律,综合土层应力的分布规律、土层参数和钢材参数,建立了重车碾压对管道应力影响的有限元分析模型,提出了应力在土壤中沿深度方向变化的计算公式,通过静载和动载分析,计算出了管道安全的最低埋设深度,对埋深大于1．5m且管道上覆土层均匀密实的管道,由车辆载荷而导致的管道附加应力与管道强度及管道内气压相比,不会危及管道安全,也不会造成管道的疲劳破坏。     

低温条件下在役管道不停输沉降的设计与施工

管道沉降施工过程中,管道暴露在大气环境中,如果昼夜温差过大,会在管道内产生轴向应力,威胁管道安全。文中以涩宁兰一线和涩宁兰二线沉降施工为例,介绍了在役管道低温条件下不停输沉降的受力计算方法、施工步骤及注意事项,并通过增加沉管过渡段长度、降低管道操作压力等措施,降低了管道沉管施工的轴向拉伸应力,确保了低温条件下管道沉降施工安全,使沉管施工安全、顺利实施。     

沼泽地段大口径输气管道应力敏感性分析

大口径输气管道穿越沼泽地段时,由于沼泽地土壤含水饱和度过大,管道易产生自然沉降。管道的过量变形会导致输气管道在运行过程中应力不能满足安全要求,故需要对沼泽地段的大口径输气管道进行应力的敏感性研究。使用应力分析软件CAESAR II对沼泽地段某大口径输气管道进行数值模拟,针对沉降量及压重块间距对管道应力的影响进行分析得出：管道的自然沉降对沼泽地输气管道的应力最敏感,即影响最大。建议在沼泽地管道施工中要做好防沉降措施。     

严寒地区油库压力管道选材研究

根据工业管道安全技术监察规程,严寒地区油库压力管道设计温度低于-20℃,超出了20号碳素钢管的使用温度下限,按照压力管道设计规范中关于低温低应力工况的定义,进行管道应力计算。分析表明：油库压力管道的设计压力低于0.7 MPa时,油库管道正常操作的轴向拉应力低于材料标准规定的20号钢管的最小抗拉强度值的10%,管道操作工况处于低温低应力工况,管道材料可以使用20号钢。     

冲沟塌陷区输气管道的安全评价方法研究

为了判断管道的通行方案是否可行,以非线性接触模型为基础,应用ANSYS有限元软件,建立了悬空管段的三维管土相互作用模型,通过分析得出了悬空长度与最大Von Mises应力和沉降量之间的映射关系,二者均随悬空长度的增大而增大。根据应力分析结果选取了管道依次达到许用应力和屈服强度时的悬空长度作为临界指标,建立了悬空管道的安全评价模型,并以工程实例对其进行说明。结果表明:即使暴雨导致冲沟塌陷,该悬空管道仍处于安全状态,管道横穿该冲沟的通行方案是可行的。预期研究结果也可以为地质灾害区油气长输管道的安全运营与防护提供一定的技术支持。     

LBB技术在核电站管道系统中的应用

在核电站管道系统中应用破前漏(LBB)技术后,对于满足LBB要求的管道系统,其管道发生破裂的概率极低,可以不用考虑其破裂效应,从而不必设计相应的防护措施。文中介绍了LBB技术及其应用要求,LBB技术分析流程,以及LBB技术中的关键技术—界值曲线的生成方法,并以某核电站项目非能动余热排出热交换器出口集管到蒸汽发生器之间的管道L113为例,对该管道进行了LBB分析评价。分析结果表明:该管道满足LBB要求,通过采用LBB技术,降低了设计、建造及维护的复杂性以及费用。     

成品油管道穿越滑坡地段应力分析

成品油管道穿越山区滑坡地段时,受到滑坡推力的作用,易使管道产生过大变形而破坏。为探究此类管道安全问题并提出解决方案,使用应力分析软件CAESAR Ⅱ对某穿越滑坡地段的成品油管道进行应力及位移分析,得出其应力、位移分布,并分析纵向滑坡和横向滑坡对输油管道的影响。通过分析得出常规地段与滑坡地段的交界位置为输油管道的危险截面,且纵向滑坡对输油管道的应力及横向位移、纵向位移影响较大。     

基于ANSYS/Workbench的空调配管流固耦合分析

空调配管振动是引起整机振动的主要原因之一。为了减小配管振动,需要合理设计配管结构,以避免因配管结构固有频率与激发频率接近而发生机械共振。空调配管内通有高温高压气体,对配管固有频率的影响不可忽略。文中利用ANSYS/Workbench计算了配管在流固耦合情况下的固有频率,并与空管固有频率进行对比,显示了二者的差异性,为空调配管前期设计提供了参考。