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电站蒸汽管道流热耦合及振动分析

电站蒸汽管道流热耦合及振动分析

作者：何晨兰州理工大学

学位级别：硕士

随着流体工业日趋迅速的发展,输流管道的振动现象在工厂实际运行中频频发生。管道振动轻则会降低管道和承压部件的使用寿命或引起泄漏,严重时甚至会导致管道的破裂以及管路支撑结构的破坏。为了减少或避免管道振动带来的负面影响,控制... 详细信息

随着流体工业日趋迅速的发展,输流管道的振动现象在工厂实际运行中频频发生。管道振动轻则会降低管道和承压部件的使用寿命或引起泄漏,严重时甚至会导致管道的破裂以及管路支撑结构的破坏。为了减少或避免管道振动带来的负面影响,控制管道振动是一项永不停滞的课题。管内流体流动时,由于管系布置或者外界环境突变导致流场发生变化,这种变化引起固体发生形变,而此部分形变又会反过来影响流场变化。文中介绍了流固耦合的原理和国内外的研究现状。研究输流管道系统中的流固耦合现象对稳定系统运行、提高设备可靠性等方面具有十分重要的意义。本文运用有限元分析软件,对某电厂蒸汽管道进行实际工况下的模拟,对振动特性进行计算分析和对比优化。首先研究在无支撑的情况下,对管道进行流体分析、静力分析、预应力模态分析,计算出管道的前6阶频率。其次对管道施加支撑。想要避免共振,则要提高管系的固有频率,从而使激振力不与管系的低阶频率相重叠。文中分别以管道支撑的数量、位置、宽度为变量施加不同参数设置下的支撑,共6种情况。通过计算对比后可发现,这6种情况下,施加3个支撑时,管道的固有频率明显增大了很多,这说明管道支撑对固有频率的提高起到了关键作用。最后管道在脉动压力工况下,管道和支撑之间添加橡胶,通过对比计算后可发现,添加橡胶后,管道变形量并没有明显的减小,这是因为橡胶属于高弹性体,虽然其能够减震,但是其弹性模量较小,当橡胶、支架与管道绑定接触时,没有支架的直接阻挡,管道更容易变形,且变形量在可接受范围内。但是管道的最大等效应力有很大程度的减小,这能够有效降低管道的整体应力分布,延长管道使用寿命,防止在受到冲击载荷时造成应力疲劳。

关键词：管道振动流固耦合管道支撑有限元分析脉动压力橡胶

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建筑输液管道系统抗震性能分析与研究

建筑输液管道系统抗震性能分析与研究

作者：杨辉内蒙古科技大学

学位级别：硕士

建筑输液管道系统作为城市生命线的重要组成部分,承担着饮用、消防等输送功能,对维系社会生活起到重要作用。历次的地震震害调查,建筑输液管道系统的损坏对建筑主体及震后救援产生不利的影响,因此,管道系统抗震性能的影响因素及其变化... 详细信息

建筑输液管道系统作为城市生命线的重要组成部分,承担着饮用、消防等输送功能,对维系社会生活起到重要作用。历次的地震震害调查,建筑输液管道系统的损坏对建筑主体及震后救援产生不利的影响,因此,管道系统抗震性能的影响因素及其变化规律值得探讨。本文主要利用有限元软件对管道系统抗震性能的相关影响因素进行分析,旨在为优化管道的抗震设计提供理论基础。主要研究内容及结论如下:(1)建筑输液管道系统的地震响应不仅受地震作用的影响,还受自身振动特性的影响。为研究影响管道自身振动特性的相关因素,通过对工程案例采用模态分析法主要分析了管道支撑与管内液体对振动特性的影响。研究结果发现,支撑数量及其位置变化对管道振动特性影响较大,在管道中间增设支撑可以显著提高管道系统的固有频率,本案例中最大提高了2.82倍,抗震分析时需要重点关注管道支撑的影响;液体流动会降低管道系统的固有频率,但是当管道内压及压差较小时,液体对金属直管固有频率的影响几乎可以忽略,抗震分析时仅考虑液体质量及静压对管道的影响即可。(2)对于穿越楼层的竖向管道系统,为研究影响竖向管道系统抗震性能的相关因素,对管道系统采用多点激励模型进行分析,管道支撑采用无质量的弹簧单元进行等效模拟。通过工程案例中支撑刚度、液体压力和管道壁厚的变化,对不同工况下管道系统的地震响应特征进行分析总结。研究结果发现,管道Mises峰值应力出现的位置受支撑刚度的影响而发生变化,减小支撑刚度可以降低管道的峰值应力,考虑到支撑刚度对模态频率的影响,建议支撑刚度取值范围在K=1×10N/m～1×10N/m之间;增加管道内压会增大管道的Mises峰值应力,但随着地震强度、支撑刚度的增加,内压对管道地震响应的影响逐渐降低;增加壁厚会降低管道的Mises峰值应力,管壁从4mm增大到5mm,峰值应力分别在多遇强度和罕遇强度地震作用下降幅最高达到6.97%和9.76%。(3)对于悬挂于楼层下的水平管道系统,为进一步研究支撑对管道系统抗震性能的影响,通过工程案例中侧向抗震支吊架的数量变化,分析了五种不同的布置情形对水平管道系统抗震性能的影响。研究结果发现,当无侧向抗震支吊架时,地震作用下破坏的位置一般为承重支吊架吊杆的端部;管道两端对称增设侧向抗震支吊架后,侧向抗震支吊架为主要受力构件,承重支吊架的地震响应明显降低,与仅布置承重支吊架相比,应力响应最大降低幅度达到78.66%;基于两端对称布置考虑单侧侧向抗震支吊架失效后,失效端承重支吊架的吊杆端部最先发生破坏;在两端对称布置的基础上继续增设侧向抗震支吊架,当所有端布置侧向抗震支吊架时,吊杆端部的地震响应明显降低,与对称布置侧向抗震支吊架相比,应力响应最大降低幅度达到73.20%;基于所有端布置考虑单侧侧向抗震支吊架失效后,各构件Mises峰值应力较失效前均增大,但仍低于材料极限抗拉强度。由此可知,通过增设侧向抗震支吊架的方式来增加管道系统的冗余度,从而可以提高管道系统的抗震性能。

关键词：建筑输液管道系统振动特性管道支撑地震响应侧向抗震支吊架

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Eluxyl吸附塔管道振动原因分析

广东化工 2016年第19期43卷 154-155,147页

作者：庄亮亮中海炼化有限公司惠州炼化分公司广东惠州516086

阐述了管道振动的原理,针对Eluxyl吸附塔的工艺特点,分析诱发管道振动的原因。针对管道产生振动的原因,提出减小和防止管道振动的措施,并通过现场实际消除振动措施的实施,达到消除管道振动的目的,同时验证了振动原因分析的合理性。

关键词： Eluxyl 吸附塔管道振动管道支撑

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橇块中管道应力分析与评定

油气田地面工程 2016年第7期35卷 113-116页

作者：孙晓飞大庆油田水务工程技术有限公司

为保证橇块内管道及相连设备管口的安全,以某分离器橇块为例,用计算软件建立模型进行管道应力分析和规范校核。管道校核中将应力划分为一次应力和二次应力。一次应力是由于压力、重力和其他外力载荷所产生的应力,随载荷增加而增大;二次... 详细信息

为保证橇块内管道及相连设备管口的安全,以某分离器橇块为例,用计算软件建立模型进行管道应力分析和规范校核。管道校核中将应力划分为一次应力和二次应力。一次应力是由于压力、重力和其他外力载荷所产生的应力,随载荷增加而增大;二次应力是由于热胀冷缩、端点位移等位移载荷作用产生的应力,具有自限性。合理布置管道支撑能够减小管道内的一次应力、二次应力。由于橇内自然补偿空间不足,调整支架形式及位置成为减小设备管口载荷的重要方法。

关键词：橇块管道系统应力分析管口载荷管道支撑

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桁架跨越工程管道安装设计

中国石油石化 2017年第1期 52-54页

作者：李建昊山东莱克工程设计有限公司

桁架跨越是长输油气管道跨越方式中比较常见的一种,桁架跨越工程中的管道安装设计包括上、下跨弯管、跨上管道安装、支撑、固定墩设计等内容。本文结合工程项目,介绍桁架跨越中的相关设计,为桁架跨越工程的管道安装设计提供参考作用。

关键词：桁架跨越热煨弯管管卡管道支撑固定墩

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基于弹性支撑的建筑立管地震响应分析

建筑结构 2022年第S2期52卷 737-742页

作者：郝润霞杨辉内蒙古科技大学土木工程学院包头014010

建筑立管通过支撑连接于主体结构之上,属于位移敏感型构件,地震响应通过支撑传递于管道,通过对管道支撑及其他参数的研究为工程设计提供参考。采用ABAQUS软件基于纤维梁单元对主体结构建模并进行时程分析,提取出位移响应,采用多点激励... 详细信息

建筑立管通过支撑连接于主体结构之上,属于位移敏感型构件,地震响应通过支撑传递于管道,通过对管道支撑及其他参数的研究为工程设计提供参考。采用ABAQUS软件基于纤维梁单元对主体结构建模并进行时程分析,提取出位移响应,采用多点激励模型对竖向立管系统建模,研究了支撑刚度、管道壁厚、管内液体压力变化对管道地震响应的影响。研究结果表明:管道Mises峰值应力受支撑刚度的影响并不一定出现在相对位移最大层,减小支撑刚度可以降低管道的峰值应力;增加管内压力会增大管道的Mises峰值应力,但是随着地震强度、支撑刚度的增加,峰值应力增大的幅值会降低;其他条件相同时,增大壁厚会降低管道峰值应力。

关键词：建筑立管地震响应管道支撑峰值应力

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三甘醇脱水装置再生模块减振技术研究与应用

天然气与石油 2021年第2期39卷 23-30页

作者：王辉王秀娟陈迪汤晓勇张凯迪张云清中国石油工程建设有限公司西南分公司四川成都610041 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

大型天然气橇装设备长距离运输过程中,在一定工况下管道运动剧烈,产生较大变形,管道连接件长时间暴露在变载荷情况下易松动,对设备造成损坏。针对某三甘醇脱水装置再生模块,结合三甘醇脱水装置往复泵往复振动特性,利用有限元技术分析橇... 详细信息

大型天然气橇装设备长距离运输过程中,在一定工况下管道运动剧烈,产生较大变形,管道连接件长时间暴露在变载荷情况下易松动,对设备造成损坏。针对某三甘醇脱水装置再生模块,结合三甘醇脱水装置往复泵往复振动特性,利用有限元技术分析橇装设备在过坑、制动、侧倾三种典型工况,及交变载荷激励下的模态刚度、应力、应变分布,提出支撑方案并进行有限元分析验证。在动力学仿真环境下建立橇装运输系统刚柔耦合模型,对优化方案进行仿真验证。仿真验证结果表明,结构优化后三甘醇脱水装置再生模块振动情况得到明显改善,路面激励与往复泵往复振动对设备整体稳定性的影响明显减小,橇装设备因振动而损坏的可能性大大降低。研究结果证明采用增加支撑的方法能够有效提高三甘醇脱水装置再生模块的结构稳定性和运输安全性,可为类似工程提供一定借鉴。

关键词：随机振动往复振动管道支撑刚柔耦合有限元

480t/h电站煤粉锅炉振动原因探讨及对策

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发电设备 2011年第4期25卷 227-231页

作者：丁虹无锡华光锅炉股份有限公司无锡214028

针对一台150 MW机组480 t/h超高压锅炉在运行中出现的振动现象,运用加速度计对振动的振幅和频率进行了测量,分析了振动产生的原因,并提出了消除该振动的方案,包括刚性梁的加固和引出管道支撑的加强,效果良好。

关键词：锅炉振动测量刚性梁加固管道支撑

Excel VBA在核电设计中的应用研究与实现

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现代计算机 2020年第20期26卷 96-99页

作者：陈坤王鲁明上海核工程研究设计院上海200233

核电站内的管道支撑需进行详尽的应力分析,常采用有限元软件进行计算,例如型钢评定等。而其他必要的分析评价包含特殊形状焊缝,冲剪应力,局部应力等需根据规范进行手工评定。由于市场上并无商业软件可供使用,且该部分内容较多,工作量大... 详细信息

核电站内的管道支撑需进行详尽的应力分析,常采用有限元软件进行计算,例如型钢评定等。而其他必要的分析评价包含特殊形状焊缝,冲剪应力,局部应力等需根据规范进行手工评定。由于市场上并无商业软件可供使用,且该部分内容较多,工作量大,易错误,不利于工程设计。通过整理和总结,发现手工评定工作均可以借助程序实现自动化计算。采用VBA语言,借助Excel编译平台,编制支撑VBA程序,达到局部应力评定工作的自动化,有效减少人因错误,有力确保项目进度。

关键词： VBA 局部应力自动化管道支撑