低溫管系動力學響應分析.pdf

1、在低溫領域，低溫管系用以輸送流體介質、傳遞流體動力及信息。與低溫管系相連的各種動力設備（如往復式壓縮機、泵）工作時存在一定的間隙性與周期性，動力設備對管內流體提供一定的激發(fā)，使管內流體呈脈動狀態(tài)。脈動流體對管系彎頭、異徑管、閥門等元件集中施加一定周期的脈動激振力，引發(fā)管系振動。管系振動會使管系連接部位發(fā)生磨損、松動，使管系支吊架發(fā)生疲勞斷裂。若管系持續(xù)振動，會造成儀器儀表精度下降，接管、三通及彎頭損壞進而引起整個管線的破壞，造成嚴重事故

2、。
　　結合國內外管系振動標準，以藍科高新2萬方低溫貯罐配套管系（低溫乙烯液體輸送管系）為研究對象，對低溫管系中動力設備引起的振動問題進行研究，分析引起低溫管系振動的原因及影響管系振動的因素，并應用CADWorx或CAESARII軟件建立低溫管系物理模型，針對不同工況下低溫管系進行靜力學與動力學響應分析，根據(jù)計算結果提出了相應的改造措施。具體工作包括：
　　1.進行低溫管系靜力學分析，校核了低溫管系的一次應力、二次應力及管系

3、位移水平，驗證了現(xiàn)行設計的可行性，并介紹了不同類型的低溫管系支吊架建模注意事項及其使用方法。利用CAESARII軟件對管系進行了應力、位移、約束分析，結果表明管系最大應力比均小于1，管系線位移偏大，管系橫向、縱向受力較大。因此，管系與設備連接管口因承受設備重量、基礎沉降等受力過大；管系中因固定支撐與導向不足，管系穩(wěn)定性不夠。據(jù)此提出了相應的改造措施，優(yōu)化管系設計。
　　2.以低溫潛液泵出口管系為例，應用CAESARII軟件進行諧響

4、應分析，獲得了潛液泵軸頻激勵下流體壓力脈動激發(fā)的管線諧響應結果。表明：原管系基頻過低，應力超標，壓力脈動下管系振動劇烈，需采取一定的防護措施以消弱管系振動。通過改變管系支撐結構與布置，減小管口附加位移，調整閥門等附件在管系中的位置，一次應力比降低了38.8%,二次應力比為原來的3倍，基頻提高了219.5%。管系固有頻率避開了共振區(qū)，最大振幅從22mm減小到不到2mm，管系振動趨勢明顯減弱。
　　3.應用CAESARII軟件對某低溫

5、乙烯液體輸送管系進行動態(tài)分析，校核了在泄放閥泄放反力作用下管系的位移、應力是否符合規(guī)范，并對管系結構進行了優(yōu)化。結果表明：原管系基頻過低、應力超標，距離泄放閥最近端管系彎頭縱向振幅較大，泄放閥泄放反力作用彎頭位置橫向振動劇烈，須重新對管系進行改進。據(jù)此提出改進方案：①將管系中間位置約束改為固定支撐，以增大管系剛度；②將距離泄放閥最近彎頭處承重支撐改為彈簧支撐，以承擔豎直方向的反沖力；③在泄放閥進口管段設置阻尼約束，泄放閥出口管彎頭位置加