段塞流对线路冲击影响的应力分析

作     者：邱湖淼 

作者单位：中国石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹学文;陈杰

授予年度：2011年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

主      题：段塞流 应力分析 时程曲线 特性参数 

摘      要：随着石油工业的不断发展,油气混输技术已得到越来越广泛的应用,混输管线的长度也随之不断延长。目前世界范围内长距离混输管线超过300条,遍及世界各地。为了满足工程实际的需要,世界各国积极开展对混输技术的研究,中国石油天然气集团公司将混输技术研究纳入重点科技攻关项目[1]。 段塞流是油气管道混输中最常见的流型,两相流管路中出现段塞流,会恶化管路的运行条件,使管路发生不稳定振动,甚至使终端分离器发生断流或溢流,是混输过程中产生危害最大的流型。因此,对段塞流的应力研究具有现实的意义。 本文主要是对段塞流产生的原因,形成机理的研究对其的控制和消除有重要的作用,找出段塞流在两相流中出现的阶段,以及对管道的危害,也就是研究的必要性及其意义。确定段塞流的分类,段塞流的流动特性参数,影响因素。用一个具体实例中的一段段塞流进行分析,计算跟踪段塞流的各个参数,如段塞频率,液膜长度,液弹长度,段塞单元长度,液膜速度,气泡速度,液弹的平均真实速度,气泡的平均真实速度,液弹持液率,前后压力,液膜持液率和段塞单元的平均持液率等。其中重点对段塞流最大速率和段塞流长度的研究分析。然后介绍力学分析的相关理论知识,应力分析的主要内容及应力分类,材料强度理论,管系模型的建立和分析。紧接着对段塞流特性进行细致的研究,根据气液两相流段塞流特性参数的值、变化规律以及特征参数之间的关系,制作其对管线作用力的时程曲线。然后分析绘制的时程曲线,其中重点对隧道处段塞流的应力影响进行核算,分析,确定危害处,找出危险点。 本文通过文献查阅,了解国内外段塞流研究的发展现状。结合现阶段段塞流分析的一些常用方法,相关的适用技术,国际上比较成熟的模拟计算软件,对段塞流的基本特性,影响因素进行归纳分析。通过OLGA软件分析一个实例,找出、跟踪该例中的段塞流的特性参数及影响条件。根据得到的段塞流数据结合Origin软件绘制力与时间的时程曲线。通过CAESARII软件计算分析段塞流的变化曲线,对其应力进行核算。