往复泵管道系统应力及振动分析

发布时间：2018-01-14 08:24

本文关键词：往复泵管道系统应力及振动分析　出处：《西南石油大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：联合站往复泵在运行过程中,由于活塞或柱塞的周期性运动,输送液体产生压力脉动,从而导致管道发生振动,管道的剧烈振动会引起管道失效、仪表失真、设备损坏、工作人员健康等问题,这对管道的安全运行与正常运营具有巨大威胁。因此,对往复泵管道系统进行应力及振动研究,具有重要的理论和现实意义。本文针对往复泵管道的应力和振动问题,主要工作如下：(1)本文从往复泵管道内流体引起的压力脉动出发,基于管道振动理论对往复泵作用下管道内的压力脉动和激振力进行计算。基于管道梁模型,建立往复泵管道应力及振动分析数值模拟方法,并以某个设计的简单管道为例,采用CAESAR Ⅱ软件对其进行应力分析。为了验证数值模拟方法是否可行,根据设计的简单管道搭建室内实验平台并进行实验,通过实验数据与数值模拟结果的对比,验证了数值模拟方法可行。(2)采用室内实验的方式,对管道的应力和振动的影响因素进行分析,影响因素有：压力、流量、约束条件和弯管角度。分析结果表明弯管附近添加约束和改变弯管角度这两种方法能够有效降低管道的应力和振幅,可为应力降低和减振措施的提出奠定基础。(3)为了将建立的数值模拟方法更好的应用于实际工程,以FC联合站为例建立了往复泵管道系统的数值模型,并对单泵和双泵作用的管道进行应力、模态及振幅分析,得出：1)激振力虽产生在弯管或三通处,但是对直管段也会产生不同程度的影响；2)管道系统中应力及振幅较大、固有频率较低的管道为泵出口管道；3)启泵数对管道应力及振幅的具有一定的影响。(4)根据FC联合站运营的实际情况,对流量、压力、支点沉降、原油密度等影响因素进行单因素分析,得出：1)往复泵管道应力及振幅随压力的升高而增大；2)应力及振幅随原油密度的增大而增大,管道固有频率随原油密度的增大而减小；3)应力及振幅随管道热应力的增大而增大,且油温高于85℃对管道竖向振幅影响较大。根据对FC联合站内管道绘制的应力分布图,总结了当前应力分布表达方式在三维复杂管系中的不足,探索性地提出了一种新的应力分和表达方式。(5)对往复泵出口管道提出应力降低和减振措施,主要包括添加约束、扩径、修改弯管角度等方面,并提出了应力降低系数的概念作为衡量管道应力降低效果的参数。通过分析得出：1)在弯头附近的水平管段添加千斤顶并压配重块可有效降低管道应力；2)将90°弯管更换为60°弯管可以有效降低弯管处的应力；3)往复泵进出口处添加空气室能够有效控制压力脉动。
[Abstract]:A numerical simulation method for the stress and vibration of a reciprocating pump is presented in this paper . ( 4 ) According to the actual situation of the operation of FC joint station , the factors such as flow , pressure , fulcrum settlement and crude oil density are analyzed .

【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE974

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