管廊上蒸汽管道柔性設計及應力分析研究

朱為為 邱威

摘要：本文主要分析了管廊上蒸汽管道柔性設計在具體的石化生產(chǎn)中的應用，重點介紹了管廊上蒸汽管道柔性設計的應用和應力分析的相關內(nèi)容。對管廊上蒸汽管道柔性設計和應力分析的內(nèi)容展開探討，可以在石化生產(chǎn)過程中，選擇整改合適的設計方案，實現(xiàn)石化生產(chǎn)的高效、便捷，從而到達保障蒸汽管道的安全、穩(wěn)定的目的。

關鍵詞：管廊;蒸汽管道;柔性設計;應力分析

1 管廊上蒸汽管道柔性設計主要內(nèi)容分析

據(jù)有關調(diào)查顯示，在我國的石油石化的生產(chǎn)過程中管廊上蒸汽管道的使用率是巨大的，在整個生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要的地位。但實際上，管廊上蒸汽管道也存在著一定的復雜性和壓力性，其使用頻繁、要求高等特點都限制著其發(fā)揮作用。而且，管廊上蒸汽管道的正常使用，對于整個石油石化生產(chǎn)過程而言，都是決定其安全、平穩(wěn)運行的重要因素。下面就展開對于管廊上蒸汽管道柔性設計的應用的詳細分析。

1.1管廊上蒸汽管道的應用特征

一般而言，一個管廊上蒸汽管道在安全運行時，還面臨著內(nèi)部溫度升高所帶來的壓力變化。由于其溫度產(chǎn)生的差異。就會導致熱膨脹的產(chǎn)生，而熱膨脹在疏散的過程中，如果受到阻礙，就會很大程度的導致對于管道、支架等相關設施的破壞，嚴重的就會導致人員傷亡、影響整體石化生產(chǎn)的停止?，F(xiàn)階段的管廊上蒸汽管道改用的柔性設計在于如何實現(xiàn)對于管道熱脹冷縮帶來的主要弊端進行整改和預防，降低危險發(fā)生的頻率，實現(xiàn)管道對于熱量的自我消化、吸收?？偠灾褪鞘褂萌嵝栽O計將管道內(nèi)復雜的運行情況進行掌握，實現(xiàn)在把握蒸汽管道特質(zhì)的基礎上的安全維護工作。

1.2 柔性設計中壓力、溫度分析

在進行了上述的管廊上蒸汽管道應用特征和條件分析之后，開展相關的柔性設計的介入和融合階段，具體而言，首先要對管道內(nèi)的壓力和溫度開展相關的分析。管道內(nèi)部的運行壓力在熱膨脹時，其數(shù)值達到最大，如何實現(xiàn)對于管道內(nèi)運行壓力與溫度的耦合是極為重要的。在進行管道內(nèi)部的相關壓力數(shù)值的研究和設計時，首先參照相關的對于工藝管道內(nèi)部規(guī)定數(shù)值進行測驗，考慮到實驗條件、操作壓力等因素的影響。

其次，在設計溫度時，尤其要注意溫度、壓力之間的內(nèi)在聯(lián)系，對于管道內(nèi)部不同部位相應的壓力對應溫度指進行研究，并且結(jié)合相關的實際運行過程中產(chǎn)生的溫度值，以及可能出現(xiàn)異常情況帶來的溫度的急劇變化，從而展開相關柔性設計工作，為技術(shù)的應用做好準備。

1.3 柔性設計方案

在進行了上述的管廊上蒸汽管道相關柔性設計的準備工作之后，就是具體的柔性設計的環(huán)節(jié)。一般而言，柔性設計的成功與否關鍵就在于是否通過柔性設計可以實現(xiàn)對于蒸汽管道的最大限度保護應用特征和條件分析之后，開展相關的柔性設計的介入和融合階段，具體而言，首先要對管道內(nèi)的壓力和溫度開展相關的分析。管道內(nèi)部的運行壓力在熱膨脹時，其數(shù)值達到最大，如何實現(xiàn)對于管道內(nèi)運行壓力與溫度的耦合是極為重要的。在進行管道內(nèi)部的相關壓力數(shù)值的研究和設計時，首先參照相關的對于工藝管道內(nèi)部規(guī)定數(shù)值進行測驗，考慮到實驗條件、操作壓力等因素的影響。然后結(jié)合相關的因素展開對于管道運行參數(shù)相關設計、研究，具體參數(shù)詳見表1。

2 管廊上蒸汽管道應力分析

上面已經(jīng)對管廊上蒸汽管道柔性設計的相關內(nèi)容進行了詳細的分析，可以看出，進行管廊上蒸汽管道柔性設計的相關內(nèi)容展開需要對于工程本身展開研究，實現(xiàn)對于溫度、壓力變化的準確感知，從而便于對于相關工程建設主要開展。下面對于如何展開具體的管廊上蒸汽管道應力分析進行細致的分析。

在上文中提到在進行對蒸汽管道的柔性設計的相關內(nèi)容研究之后，就是如何實現(xiàn)對于蒸汽管道的應力分析。具體而言，在不同的溫度、壓力水平下，具體的應力分析也有所不同。在實際的應力分析當中必然要借助相關的分析軟件進行對蒸汽管道相關技術(shù)設計的數(shù)值分析和應力計算。首先在計算時，要把握好建立一個怎樣的蒸汽管道應力模型，實現(xiàn)對管道的劃分和數(shù)據(jù)整合。然后在開始利用應力分析的模型進行數(shù)值的計算，完成對于管道數(shù)值的檢查。

其次，當數(shù)據(jù)收集完畢之后，再行相關的數(shù)據(jù)分析。重要的是，如何進行管道數(shù)據(jù)的工況組合和約束相關形式的具體把握，實現(xiàn)最終結(jié)果的研究。以圖1為例，實現(xiàn)對于蒸汽管道的數(shù)據(jù)研究。

在上圖中，利用不同的數(shù)據(jù)節(jié)點進行固定點數(shù)據(jù)分析，不僅可以節(jié)省相關的人力檢測成本，而且可以實現(xiàn)對于特殊連接處的數(shù)據(jù)測量工作，進行相關的數(shù)值計算和研究。在進行蒸汽管道的應力分析時，應力模型會提供兩個以上的設計方案，通過對于不同方案之間的管道計算數(shù)據(jù)和材料選用的研究，考慮到實際的經(jīng)濟、美觀等因素的影響，在實現(xiàn)對于石化工程生產(chǎn)設備的安全保障基礎上，就可以達到對于正常材料的選擇和成本的節(jié)省。

3 總結(jié)

綜上所述，通過對管廊上蒸汽管道柔性設計和應力分析的相關研究，可以實現(xiàn)在一定的管道應力承載范圍內(nèi)的，柔性設計使用，實現(xiàn)對于管道固定位置的調(diào)整，并且在保障管道內(nèi)壓力、溫度在可控的變化范圍內(nèi)，最終保護管道的安全和正常運行。總而言之，通過對于管廊上蒸汽管道柔性設計和應力分析的相關研究，在充分了解管道特性的基礎上，實現(xiàn)對于管道安全的最大保障。

參考文獻

[1]王博.管廊上蒸汽管道柔性設計及應力分析研究[J].當代化工，2017，46（12）：2518-2520，2562.

[2]王博.管廊上蒸汽管道柔性設計及應力分析研究[J].當代化工，2017，（12）.

（作者單位：南京蘇夏工程設計有限公司）