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        化工設(shè)計中管道應(yīng)力分析軟件的應(yīng)用探索

        2021-05-18 11:06:06李東偉楚鵬飛
        電子樂園·下旬刊 2021年6期
        關(guān)鍵詞:化工設(shè)計應(yīng)用探索

        李東偉 楚鵬飛

        摘要:在化工企業(yè)中,化工管道占有舉足輕重的地位。化工管道的受力程度對管道的性能有很大的影響。通過對化工管道應(yīng)力的分析,可以有效地保障管道的質(zhì)量,從而提高化工企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量,確?;て髽I(yè)的安全生產(chǎn)。

        關(guān)鍵詞:化工設(shè)計;管道應(yīng)力;分析軟件;應(yīng)用探索

        1、管道應(yīng)力

        1.1管道應(yīng)力分析的目的

        工業(yè)管道在輸送各種介質(zhì)時,對介質(zhì)的儲存環(huán)境有很高的要求,而在完成管道的安裝后,必須對管道的安全進(jìn)行合理有效的檢查,以降低對環(huán)境的污染和安全隱患。在對管道應(yīng)力進(jìn)行分析時,必須滿足標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力范圍、管道連接裝置的性能要求、管道連接部位的安全標(biāo)準(zhǔn)、管道不同部位的承載力計算、管道在輸送介質(zhì)時可能發(fā)生的機(jī)械振動、壓力脈動等問題。

        1.2管道應(yīng)力分析的主要內(nèi)容

        從正確建立模型、真實描述邊界條件、正確分析計算結(jié)果等方面,對管道的應(yīng)力作了詳盡的分析。采用管道應(yīng)力計算軟件,運(yùn)用力學(xué)、數(shù)學(xué)等有關(guān)理論,構(gòu)建了一套完整的管道系統(tǒng)模型,以確保該模型能夠進(jìn)行離散,以達(dá)到較好的應(yīng)力分析結(jié)果。邊界條件的描述多集中在限制支架、閘門等方面,這些限制支架等對管道的性能有一定的影響。

        2、管道應(yīng)力分析軟件的應(yīng)用

        在化學(xué)工業(yè)中,管道的設(shè)計將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。將管道應(yīng)力分析軟件用于化學(xué)工程的設(shè)計,可以有效地保證管道的設(shè)計和施工,確保介質(zhì)輸送的安全性,并為化工企業(yè)的安全生產(chǎn)提供可靠的依據(jù)。在化學(xué)工程設(shè)計中,管道應(yīng)力分析軟件的應(yīng)用,可以從以下幾個方面著手。

        2.1管內(nèi)應(yīng)力狀況的改進(jìn)方法

        管道的應(yīng)力狀況受到多種因素的影響,在進(jìn)行應(yīng)力分析前,必須對管道的應(yīng)力狀況有一定的認(rèn)識,并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施,以便對管道的應(yīng)力進(jìn)行分析。

        2.1.1管道支架的合理選擇與安裝

        支架是管道工程中的關(guān)鍵支撐與控制,其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到管道的使用效果。在選擇和布置管道支架時,應(yīng)始終以確保管道的質(zhì)量和科學(xué)合理為首要原則。在管道布設(shè)中,懸臂梁的承載能力是由管道本身的質(zhì)量決定的,如果支架不能滿足管道的承載能力,則會增大管道所受的應(yīng)力,從而增加管道的彎曲、損壞等問題。所以,在選擇支架時,除了要注意合理地進(jìn)行支架的合理設(shè)計外,還應(yīng)根據(jù)管道的型號、特性,選擇合適的支架。在具體安裝支架時,應(yīng)注意與管道承重支架之間的間隔,使之達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范;充分發(fā)揮管道的天然補(bǔ)償性能,達(dá)到管道的柔性要求,以確保管道的施工質(zhì)量。

        2.1.2機(jī)槍管道柔性

        軟管的柔性是衡量其所能承受的應(yīng)力的重要指標(biāo),適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)其柔性,可以使其在面對應(yīng)力增大時仍能保持良好的性能。在目前的情況下,加強(qiáng)軟管的柔性是目前管道設(shè)計的首要任務(wù)。改變管道走向、選用波紋管擴(kuò)張節(jié)和彈性支架是提高管道柔性的主要途徑。在此基礎(chǔ)上,采用變管方向和采用彈性支架,可以滿足大部分管道的設(shè)計需求,而采用波紋管擴(kuò)張接頭,則是用于大直徑管道的場合。在兩個固定點(diǎn)的位置上,通過適當(dāng)?shù)募娱L來提高管道的柔性,可以使管道的方向發(fā)生變化。彈簧懸掛裝置的應(yīng)用,主要是利用懸臂梁的縱向位移,使其鋼性下降,從而使其在約束松弛的情況下,增加其彈性。

        2.1.3冷緊法施工

        采用冷緊法,可以有效地控制管道所受的熱應(yīng)力,從而使其應(yīng)力與實際應(yīng)力水平相適應(yīng),從而降低其在使用初期對其性能的影響。另外,采用冷拉法可以有效地降低法蘭接頭處的彎矩引起的泄漏。但是,由于采用了冷拉法并不能改變鋼管的熱膨脹應(yīng)力,所以必須充分考慮鋼管的實際受力狀況。

        2.2管道應(yīng)力軟件分析的應(yīng)用

        2.2.1管道的熱應(yīng)力及柔性調(diào)節(jié)

        管道的柔性是由于管道的應(yīng)力作用所表現(xiàn)出的特性,在管道工程完工后,會受到各種壓力的作用,從而使管道發(fā)生不同程度的變形。管道的熱膨脹、冷縮和變形都會對管道的變形造成很大的影響。所以,在進(jìn)行管道建設(shè)時,必須充分考慮管道的彈性應(yīng)力?;瘜W(xué)產(chǎn)品在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用是非常廣泛的。因此,確?;ぎa(chǎn)品的安全,必須確保管道的質(zhì)量。

        2.2.2減少管道振動的方法

        管道運(yùn)行后,管道振動是一個常見的問題。長期存在的管道振動問題,會造成管道破損、泄漏,嚴(yán)重影響管道的運(yùn)輸和外部生態(tài)環(huán)境。在化工管道輸送過程中,這個問題是最具毀滅性的。在解決管道振動問題時,可以根據(jù)管道的受力來控制輸送過程中的受力狀況,從而減少管道的振動次數(shù)和頻率。特別是在管道振動控制方面,應(yīng)先選用具有良好抗震性能的管材,然后在管路系統(tǒng)中可能發(fā)生管路振動的部位設(shè)置緩沖或孔板,以減小管路的脈動。

        2.3管道應(yīng)力分析軟件在工程中的具體應(yīng)用

        2.3.1適用范圍

        在計算管道的拉力時,一般采用靜、動兩個方面。靜力分析包括管道一次應(yīng)力、二次應(yīng)力、管道對各種機(jī)械設(shè)備的應(yīng)力、支吊架應(yīng)力、法蘭應(yīng)力、管道位移等。本文對管道的固有頻率、強(qiáng)迫振動響應(yīng)、替代壓縮機(jī)氣柱頻率、壓力脈動、管道地震等動力特性進(jìn)行了研究。通過管道應(yīng)力分析,可以對管道的塑性、疲勞損傷程度、工況、管道泄漏、管道共振、氣柱共振、地震應(yīng)力過大等進(jìn)行控制。

        2.3.2基礎(chǔ)流程

        為保證模型的精確性與科學(xué)性,在資料輸入時,除了要留意管道內(nèi)的各種管件的替代性資料外,還應(yīng)充分運(yùn)用分析軟件所提供的資料,對所需的管道進(jìn)行合理的選擇,既能保證管材的材質(zhì)符合工程的要求,又能保證工程的質(zhì)量。該軟件主要包括約束、位移、支吊架和管口四種情況。管道應(yīng)力計算軟件是管道應(yīng)力計算的重要組成部分,在進(jìn)行計算時,還將邊界條件考慮在內(nèi)。在管道應(yīng)力分析軟件給出最后的計算結(jié)果后,需要根據(jù)計算結(jié)果,對管道的現(xiàn)有設(shè)計和資料進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,使其符合實際的應(yīng)力需求。

        3、結(jié)語

        管道應(yīng)力計算軟件在化工領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。目前,我國化工企業(yè)正日益重視安全、提高生產(chǎn)效率。管道應(yīng)力分析軟件的運(yùn)用,可以有效地解決目前化工產(chǎn)品設(shè)計中的一些問題和不足,降低安全事故,同時也可以提高企業(yè)的綜合實力,增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 楊學(xué)松. 化工設(shè)計中管道應(yīng)力分析軟件的應(yīng)用探索[J]. 現(xiàn)代鹽化工,2022,49(1):70-71.

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