基于光纤技术的螺栓法兰接头泄漏监测方法研究

发布时间：2020-04-03 05:12

【摘要】：螺栓法兰接头,作为可拆卸的静密封连接,广泛应用于石化装置。然而,它也是石化装置发生泄漏的主要源头。据统计,一座典型化工厂内发生的泄漏事故中,螺栓法兰接头的泄漏比例高达三分之一。因此,有必要研究建立有效的方法来监控螺栓法兰接头的泄漏。垫片应力对螺栓法兰接头的密封性能影响很大,国内外利用垫片应力预测接头泄漏率的研究较多,但是垫片应力在法兰接头运行过程中难以测量,导致基于垫片应力监测螺栓法兰接头的泄漏情况存在难度。相反,螺栓力测量比较便捷,因此研究通过监测螺栓力变化预测螺栓法兰接头的泄漏情况具有重要的工程意义。本文首先探讨分析了螺栓法兰接头的泄漏模型,并基于多孔介质泄漏模型,对接头泄漏率与垫片应力及螺栓力的数学模型进行研究,从而建立了接头泄漏率预测模型。其次,针对DN40的螺栓法兰接头,本文开展了垫片力学性能试验、密封性能试验研究,获得了常温、高温垫片力学性能,以及垫片泄漏率数据,通过数值模拟方法研究了影响垫片应力及螺栓力变化的因素,并将模拟结果与试验值进行了对比。最后,本文研究了光纤光栅传感器的制备原理,通过开展基于光纤光栅传感技术的泄漏率试验,验证了基于光纤传感技术的智能螺栓测量螺栓力的可行性;通过与测量螺栓伸长量获取螺栓力对比,发现基于光纤传感技术测量螺栓力更加敏感,分辨率更高;同时,建立的螺栓力和泄漏率的关系模型经验证能满足预测泄漏率的要求,表明基于光纤技术监测螺栓法兰接头泄漏率是否超标是可行的。
【图文】：

断面形状,万能试验机,法兰,代号

图 3.1 TEMES 法兰万能试验机Fig. 3.1 TEMES fl.all in one/T 12622-2008 管法兰用垫片压缩率参照《HG/T 20610-2009 钢制管法终选定规格为 PN40/DN40 的柔性石、3.2、3.3 所示：表 3.1 垫片型号和代号Table 3.1 Type and symbol of gasket代号断面形状 D

曲线图,压缩回弹性能,常温,回弹率

表 3.6 垫片力学性能试验结果Table 3.6 Results of gasket mechanical performance tests条件测试号初载厚度 T1（mm）压缩量 DG（mm）回弹量 DG,（mm）压缩率（%）回弹率（%）RT 16-851 5.1088 0.8968 0.1427 17.55 15.91RT 16-889 4.8683 0.8356 0.1313 17.16 15.7150℃ 16-899 4.8748 0.8382 0.1325 17.19 15.81100℃ 16-900 4.8759 0.8725 0.1209 17.89 13.86150℃ 16-901 4.8613 0.818 0.1122 16.83 13.72200℃ 16-902 4.8521 0.825 0.0952 17.00 11.54250℃ 16-903 4.8526 0.7554 0.0888 15.57 11.76300℃ 16-904 4.829 0.7416 0.0815 15.36 10.99400℃ 16-905 4.8199 0.7844 0.083 16.27 10.58
【学位授予单位】：中国石油大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE65;TQ055.81

【参考文献】