供油船燃油加注系统驳油管路水锤特性及防护

供油船燃油加注系统在进行燃油调驳的过程中,由于管道阀门的快速闭合、突然停泵,会导致驳油管道内产生正、负压交替的压力波动,对管路和阀件造成较大的水锤冲击。文章基于Flowmaster仿真软件对管路中的关阀水锤现象进行瞬态分析,研究了关阀水锤的影响因素,并提出了加入空气阀的水锤防护措施。     

基于FPSO压载水系统管路支架整体水锤效应分析

合理分析管系的水锤效应,对管系的安全性、经济性都有着十分重要的意义。目前对水锤效应的研究往往只考虑流体与管道之间的作用情况,忽略了管系中管道与支架的整体性。为更加准确的计算管系水锤效应发生界面的水锤压力大小,以某深水通用性FPSO管道支架参数为基础,设计了一种易于简化计算的管系模型,通过对比分析仅考虑管道内流体、考虑管道内流体与管道耦合以及管道内流体与管路支架整体系统双向流固耦合时,水锤效应的情况。结果表明,仅考虑管道内流体、考虑管道内流体与管道耦合时,对水锤压力大小影响不大。当管道内流体与管路支架整体系统双向流固耦合时,计算结果有较为明显的降低（在计算工况下降低约6.06%）,其原因在于管道支架在水锤效应发生时,产生了一定的变形（在计算工况下最大位移为0.0472 m）。     

通用型FPSO关键管网系统水锤分析及防护

在深水通用型FPSO工程中,水锤产生的压力会对管路系统造成危害,严重影响工程进度.运用AFT Impulse建立通用型FPSO压载水系统模型,对系统进行瞬态分析,得出不同关阀工况下水锤仿真结果.通过多次仿真对结果进行比较,得到相对合理的关阀方案,确保管路系统的安全.     

管道内波速变化对水锤现象的影响分析

管道内水锤波速受管道自身以及管内流体等多种因素的影响,在实际工程中,管内流体性质变化以及管道的结构材质的不同都会引起对应水锤波速的变化。选取了两种典型的波速变化情况——整管波速变化与管路中不同位置局部波速变化,利用一维流体软件FLOWMASTER对其进行仿真分析,着重研究这两种情况下波速变化对管内水锤压力波幅值与周期的影响。在整管波速变化情况中,考虑当阀门关闭时间与关阀水锤周期之间的大小关系不同时波速变化对水锤现象的影响,以使结论更为合理全面。在局部波速变化情况中,改进了用平均波速变化来分析局部波速变化的方法,引入了波的散射理论对位置变化带来的影响,并进行了分析,比较了管路中各个典型位置上波速变化所对应的水锤现象,突出了波速变化位置的影响,可为管路设计与水锤防护提供参考。     

深水半潜平台压载水系统水锤载荷动态分析

在半潜平台管路系统运行过程中,水锤载荷产生的压力波对管系造成重大危害,影响整个系统的正常运行。运用CAESAR II建立深水半潜平台压载水系统有限元模型,把水锤基本方程计算得出的水锤力作为加载力,计算出动静态组合工况下管系的最大应力。通过分析应力报告,找出压载水系统管系中设计不合理的位置点,并提出修改,保证管系安全运行。     

船舶泵阀移水系统水锤抑制方法研究

通过Flowmaster瞬态仿真分析,对船舶泵阀移水系统水锤抑制方法进行研究。结果表明,阀快速关闭时,系统中存在明显的水锤现象;延长阀关闭时间和采用两阶段关闭的策略,可以有效地抑制系统水锤冲击;阀离泵组越近,对水锤抑制效果越好;管路中加装蓄能元件也能有效抑制水锤。     

水锤冲击时管路系统流固耦合响应的特征线分析方法研究

本文以Wiggert 和Hatfield[3]的特征线分析方法为基础,研究管路在水锤冲击下考虑泊松耦合时流体和结构的瞬态响应.推导了分别对应于管中流体压缩波和管壁中纵波的特征关系式和相容方程,并联合采用空间插值和显式时间插值进行数值求解.针对经典的水锤压力冲击的算例,将边界和初始条件离散化,编制了MATLAB程序进行计算,获得管道中流体压力和流速及轴向应力和振动速度的时程曲线,计算结果与理论分析相当吻合.根据计算结果,提出了对于实际管路设计和水锤防护有益的结论.鉴于特征线法本身的优势,有望在管路系统抗冲击设计分析和防护研究中得到进一步的应用.     

通用型FPSO压载水管路系统应力分析及优化

通用型FPSO管路系统的复杂性和紧凑性相比传统FPSO有显著提升,作业负荷更大,油气泄漏和火灾风险更高,因而对整个管路系统的安全性以及支架的优化上有更高要求。本文将传统的输入附加位移D模拟船体变形变为温度T中热膨胀系数的叠加来表现,给出工况设置方法,综合考虑各种环境条件研究其对管道应力以及位移的影响,对通用型FPSO玻璃钢压载水管道进行一次、二次应力及水锤载荷计算,验证压载水管路设计的合理性,并对不合理部分给出优化方案,提高管路系统的安全性,为通用型FPSO管路系统工程设计提供技术借鉴。     

基于Fluent的输液管路压力波动仿真

流体压力波动是管道系统产生异常振动与噪声的主要根源之一。为了研究输液管道不同工况下的压力波动特性,利用计算流体动力学软件Fluent,对其内部流场进行三维非定常数值模拟,并分析在不同转速和背压工况下管路不同位置的压力波动特性。通过数值分析发现:管内流体的压力波动主要是由泵的周期性吸排作用引起,而且随着输液泵转速的增加而增加;管道不同位置的压力波动大小不同,在弯管密集处压力波动相对较大。最后利用实验验证了仿真模型的有效性。本文对于管路设计和振动治理有一定指导作用。     

长距离重力输水管道中的水锤及其防护研究

长距离重力输水管道因输水距离长、地形起伏大,易发生液柱分离而引发弥合水锤。在输水管路中采取合理的水锤防护措施,有利于输水系统的安全稳定运行。本文研究了长距离重力输水管道中的水锤计算方法,并以某输水工程为例,采用特征线法对采用多功能水力控制阀、空气阀及超压泄压阀相结合的输水管线末端阀门关闭时产生的水力过渡过程进行模拟计算。计算结果表明,在管线末端安装多功能水力控制阀,在管线局部高点安装空气阀并联合使用超压泄压阀,可有效地防止管道中的水锤,为类似工程的水锤防护提供了参考。     

4500 t半潜驳船压载水管路水锤计算与分析

为了解决4 500 t半潜驳船压载水管路试验时出现的故障,分析管路破损情况,初步推断管路中膨胀节损坏的原因是产生了较大水锤力,计算水锤力,在管道应力分析软件CAESARⅡ中建立压载水管路的有限元模型并进行动态载荷计算,验证膨胀节损坏的原因,提出增大关阀时间的解决措施,并获得试验成功。     

高扬程水泵小起伏长输水管线水锤防护方案优选案例分析

本文通过对四种方案进行事故停泵有水锤防护设备模拟,计算结果可知只有方案三不满足水锤防护要求,其他三种方案满足水锤防护要求。最终通过技术比较确定在水泵出水口母管安装一个气压罐和水力式止回阀,气压罐和止回阀配合使用增加管道水锤防护安全性,即使其中一个失灵另个还可以缓解水锤危害,能提高供水安全性,而且气压罐体积相对不大又可节省成本。     

气动移水水力过渡过程仿真研究

气动移水方式因其系统管路简单方便操作,在航空、船舶、化工等领域都有广泛应用。然而在完成移水阀门关闭过程中存在剧烈水锤冲击,对系统存在较大的危害。本文通过对典型的2个水箱间气动移水的瞬态阀门启闭过程进行仿真,详细分析了阀门操作时间、供气压力以及操作阀门位置对系统水锤的影响。根据仿真结果可知,在适当控制关阀时间和供气压力的基础上,操作远离供水水箱的阀门可有效降低系统水锤冲击压力,抑制水锤对系统的破坏。     

气动移水水力过渡过程仿真研究

气动移水方式因其系统管路简单方便操作,在航空、船舶、化工等领域都有广泛应用.然而在完成移水阀门关闭过程中存在剧烈水锤冲击,对系统存在较大的危害.本文通过对典型的2个水箱间气动移水的瞬态阀门启闭过程进行仿真,详细分析了阀门操作时间、供气压力以及操作阀门位置对系统水锤的影响.根据仿真结果可知,在适当控制关阀时间和供气压力的基础上,操作远离供水水箱的阀门可有效降低系统水锤冲击压力,抑制水锤对系统的破坏.     

核动力装置二回路给水系统水锤动态计算分析

以二回路给水系统为研究对象,建立了给水系统的管网模型及停泵后的泵前流量动态变化数学计算模型,对给水管网进行支路流量分配和节点压力计算,在此基础上,通过采用特征线法对给水系统的水锤现象进行动态计算分析,成功地模拟了停泵后给水系统的各个支路及节点的压力和流量的动态变化过程,并根据计算结果对系统进行初步安全分析。     

半潜起重平台快速调载系统水锤分析研究

针对半潜起重平台的快速调载系统的水锤压力进行研究。结合快速调载系统的特点及规范要求,重点从关阀时间、非同步关阀以及关阀速度变化三种关阀操作方式对水锤压力的影响进行讨论研究,并通过瞬态仿真分析进行验证,最终给出降低半潜起重平台快速调载系统水锤压力的操作要点。该方法对于此类平台的调载系统工程化设计具有参考意义。     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的“湿模态”。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的"湿模态"。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

船用蝶阀液压控制系统的数值仿真

液控蝶阀以其启闭扭矩大、压力损失小和适合用于大中口径管道等特点,在船舶领域得到了广泛应用。基于船舶中某一常用规格的中线对称阀瓣的液控蝶阀,建立该液控蝶阀在实际工况下启闭控制液压系统的数学模型,并进行数值仿真和试验研究。仿真及试验结果表明:液控蝶阀启闭时的转动角速度及其误差受蓄能器排油量、管路压力损失、液压介质的温度以及液控蝶阀的负载影响较大。这一仿真分析及试验结果可为蝶阀液压控制系统中蓄能器总容量和管路通径的选择、液控蝶阀结构型式和规格的确定及其所输送流体运动参数的设计提供依据。     

某取水泵站有压输水管道水锤防护计算

排气阀可以经济有效的预防有压输水管道上的水锤破坏。本文借助工程实例,利用Bentley hammer软件,研究了排气阀的形式和尺寸对管路水锤及负压的影响,得到了较优的排气阀选择方案,为类似工程的设计提供参考。