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压力管道设计审批人员培训班-管道应力分析-张世忱

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压力 管道 设计 审批 人员 培训班 应力 分析 张世忱
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管道机械专题主讲:张世忱中国寰球工程公司一、管机专业的职责1、应力分析(静力分析、动力分析) ;2、对重要管线的壁厚进行计算,包括特殊管件的应力分析; 3、对动设备(机泵、空冷器、透平等)管口受力进行校核计算;4、管架设计;5、审核供货商文件;6、编制、修改规定; 7、编制应力分析及管架设计工程规定;8、本专业人员培训;9、进度、质量及人工时控制 ;10、参加现场技术服务; 二、管道机械专业(应力分析)常用的标准规范1、 业金属管道设计规范》2、 20645工装置管道机械设计规定》3、 油化工企业管道柔性设计规范》4、 制压力容器》5、 工管道设计规范》 6、 —— 离心泵 7、 —— 透平 8、 —— 离心压缩机 9、 —— 空冷器10、 —— 安全阀与爆破片三、工程设计阶段管机专业的任务初步设计、基础设计阶段⑴ 编制工程设计规定(2)参加设备布置工作;(3)对主要管线的走向进行应力分析和评定;详细设计阶段⑴ 修订工程设计规定(应力分析、管架设计、管架施工说明)(四级签署);⑵ 重要管线的壁厚计算,特殊管件的应力分析;⑶ 编制临界管线表(三级签署)静力分析⑷ 应力分析 (三、四级);动力分析⑸ 卧式容器固定端确定,立式设备支耳标高确定;⑹ 支管补强计算; 插 图⑺ 动设备许用荷载校核(四级)⑻ 夹套管(蒸汽、热油、热水)计算(端部强度计算、内部导向翼板位置确定)⑼ 往复式压缩机、往复泵动力分析(四级)⑽ 安全阀、爆破膜泄放反力计算⑾ 结构、建筑荷载条件⑿ 设备管口荷载、预焊件条件⒀ 编制管架表⒁ 绘制非标管架图⒂ 编制管架综合材料表⒃ 编制弹簧架表⒄ 编制柔性件(膨胀节、软管等)技术特性表⒅ 管架施工安装说明 3、各文件应包含的内容:⑴工程规定内容A、适用范围; B、概述 ;C、设计中采用的标准规范 ;D、计算程序(软件) ;E、设计温度、压力、安装温度、压力 ;F、设计荷载: —— 10米高度基本风压值 ;—— 地震烈度—— 雪荷载—— 土壤的化学、力学性质⑵壁厚计算A、当 B、当t 的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。C、外压直管的壁厚,应根据 D、其它的管件(如 板等)依据相应的规范中公式进行计算。[]时或 [] ≤<界管线表计算机计算( Y)应力分析 简单手算(公式法、图表法)( F)管线 目测法( V)非应力分析通常, T≥ 340℃,应做应力分析 2≤−•管外径( ——总位移( =(Δ ——管线总长( m) (C+——管线的直线距离( m) ((依据 定A、静力分析包含的内容a)一次应力计算及评定 ——防止管道塑性变形破坏b)二次应力计算及评定 ——防止疲劳破坏c)设备管口受力计算(及评定) ——防止作用力太大,保证设备正常运行d)支承点受力计算 ——为支吊架设计提供依据e)管道上法兰受力计算 ——防止法兰泄漏 静力分析⑷应力分析动力分析B、动力分析包含的内容a)管道固有频率分析 ——防止共振b)管道强迫振动响应分析 ——控制管道振动及应力c)往复式压缩机(泵)气(液)柱频率分析 ——防止气柱共振d)往复式压缩机(泵)压力脉动分析 ——控制压力脉动值 (δ值 )C、动力分析要点机器动平衡差 ——基础设计不当;气流脉动 ——气柱共振;a)振源 阻力、流速、流向变化 ——异径管、弯头、阀门、孔板等附近产生激振力;共振 ——激振力频率等于或接近管线固有频率;b)机器动平衡差 ——修改基础设计c)减少脉动和气柱共振的方法:1)加大缓冲罐 —— 一般为气缸容积的 10倍以上,使缓冲罐尽量靠近进出口,但不能放在共振管长位置。2)两台或三台压缩机的汇集总管为进口管容积之和的三倍。 3)孔板消振 ——在缓冲罐的出口加一块孔板。孔径大小:介质内的声速气体流速板厚度 =3~5板位置 —— 在较大缓冲罐的进出口均可 d)减少激振力 ——减少弯头、三通、异径管等管件。改 90。为弯头 45。弯头。e)改变(提高)管线的固有频率,使其远离激振力频率。(1)共振区域 β ——放大因子固有频率(角频)激振频率(角频)通常 工程中最好避开 样振幅较小。 β1(2)通常 1(压缩机的吸入或吸出频率)的 计时最好控制 3)激振力频率 ×缸数×单(双)作用数( 1/秒)n=转 /分 ——压缩机转数 60n(4)控制压力脉动 注:此为原苏联标准(5)卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定 ——提高管道柔性,减小位移量,防止对设备管口的推力过大。⑹支管补强计算 ——降低局部应力 ——等面积补强 ——⑺动设备管口许用荷载校核 —10;17;M 23;61。a)管道计算⑻夹套管计算 b)端部强度计算c)内部导向翼板位置确定⑼往复式机泵动力分析⑽安全阀,爆破膜泄放反力计算 P 520⑾结构,荷载条件: F≥ 1000M≥ 750 —梁翼缘宽度。需提条件给土建 :沉降量的考虑;储罐抗震措施。插 图插 图⑿设备管口荷载及预焊件条件 ——供设备专业校核局部应力和设计用⒀、⒁、⒂、⒅略⒃编制弹簧架表 ——选型、荷载、位移串联 ——按最大荷载选弹簧位移按最大位移量分配并联 ——选同型号弹簧、荷载平均分配荷载变化率 ——国标≤ 25%(可改变)(17)编制柔性件(膨胀节、软管等)技术特性表表 格 插 图四、管道支架1、管道支架的形式:1)固定架 ——限制三个方向的位移和三个方向的转角;2)导向架 ——限制二个方向的位移;3)限位架 ——限制二个方向的位移;4)承重架、吊架 ——限制一个方向的位移。(设计吊架时不仅要计算承载力,同时要考虑管道在该处的位移量。)π形补偿器2、管道跨距及导向间距1)管道跨距 ——强度及刚度两项控制强度控制 ——略刚度控制 ——装置内δ≤ 13置外 25 10~20 (38 )导向间距:a)水平管 b)垂直管插 图插 图附表 2 设备管口承载能力表(仅供参考)注:① F=N, M=N × M②该表依据为 R=1000t=10加修正系数③若为压力容器,则取表列值的 75%。 回α××Δ=Δ1111Δ=Δ2222回 回()27311×××==W— 泄放量 g— 重力加速度k— 热交换比 k=出口温度( t+273)M— 泄放物的平均分子量122返 回水平 π形补偿器两侧的导向架与弯头要有一定的距离。《管道支架的设计及计算》 010回限位架承重架导向架 导向架返 回承重支架导向支架返 回适用性:同直径,两端固定,无支管,无中间约束。不适用:1、剧烈循环条件下工作管道(循环次数大于7000);2、大直径的薄壁管(t/D≤3、端点位移量占总位移量大部分的管道;4、L/U >、约束点的约束力有要求的管道;6、非钢的管道。返回
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