第3期
第40卷
化工机械
荷载作用下膨胀压缩机组用输气管道三维
数值模拟研究刘金梅*1张国威’周国强'
(1.东北石油大学机械科学与工程学院；2.大庆化工有限公司轻烃分公司）
摘要以某膨胀压编机组用输气管道为研究对象进行三维数值模拟方法的研究。考虑到输气管适的结构特点和输送的介质特征，在荷载分析的基疏上，依据经典理论进行了管道的力学分析，建立了管道的三维数值模型，对内压作用和地基沉降下的管道变形与力学状态进行了数值模拟，分析并得到管道应力随地基沉降量的变化规律。结果表明：应用该方法可以比较具实地模权出管道的应力和变形分布规律，确定管道的薄确部位，为管道的现场施工、实时监测和安全性分新提供有价值的参考意见。
关键调断脉压编机输气管道
TQ051.21
中图分类号
三维建模
数值模拟
文献标识码
A
膨胀压缩机是空气分离设备、天然气（石油气)液化分离设备及低温粉碎设备等获取冷量所必需的关键设备，是保证整套设备稳定运行的心脏。随着天然气工业的发展和膨胀压缩机组的广泛应用，给天然气加工行业带来丰厚的利润(")。高压输气管道作为膨胀压缩机组输入、输出端天然气输送的重要手段，在整套系统的安全运行中起重要作用。为保障整套系统的安全运行，有必要对管道进行安全性研究。由于管道自身特征、流体特征、场地条件以及施工质量等多方面因素的影响，使得综合考虑多种影响因素开展输气管道的破损预测成为今后研究的一大趋势，国内外学者对其破坏机理已作了大量的研究(2-4。
笔者以某天然气处理终端所使用的关键设备———膨胀压缩机组输出端的出口输气管道为研究对象，在荷载分析基础上建立高压输气管道力学分析模型，借助数值分析的方法建立管道的三维分析模型来研究管道数值模拟的方法，同时考虑了地基沉降对结构性能的影响，旨在为今后的
管道施工、检测和安全性分析提供参考。荷载分析
载荷是导致管道产生应力的基本原因，压力、
地基沉降
文章编号
0254-6094(2013)03-0365-04
365
重力和温度的变化都可能引起管道应力及变形。在石油化工管道中，载荷可分为静载荷和动载荷[3]，常见载荷见表1。笔者所研究的膨胀压缩机组压缩端及管道如图1所示，压缩机组压缩端设计参数如下：
处理量230×10°m/t 进口压力6.8MPa 出口压力3.2MPa
33℃
进口温度
39℃
出口温度
栽荷种类及来源表1
皱荷种类
静力装荷动力载荷
*刘金梅，女，1975年11月生，副教授。黑龙江省大庆市，163318。
万方数据
重力载荷压力载荷热载荐沉降载荷雪散荷冲击载荷
气、液两相液简谱据动脉动压力
风裁萄地震力教荐
葡来源
地难万有引力
管道内、外压力不平衡
管道热胀或冷缩支座、设备基础沉降覆在管道上的积需
管内流体流动状态因某些装置的
启闭等原因突然改变柱塞流等不稳定流动转动设备不平衡转动
往复压缩运动导致管内压力随时闻变化
迎风面与背风面的压力不平衡地震使地面移动导致产生惯性力