低溫管系動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析.pdf

1、在低溫領(lǐng)域，低溫管系用以輸送流體介質(zhì)、傳遞流體動(dòng)力及信息。與低溫管系相連的各種動(dòng)力設(shè)備（如往復(fù)式壓縮機(jī)、泵）工作時(shí)存在一定的間隙性與周期性，動(dòng)力設(shè)備對(duì)管內(nèi)流體提供一定的激發(fā)，使管內(nèi)流體呈脈動(dòng)狀態(tài)。脈動(dòng)流體對(duì)管系彎頭、異徑管、閥門(mén)等元件集中施加一定周期的脈動(dòng)激振力，引發(fā)管系振動(dòng)。管系振動(dòng)會(huì)使管系連接部位發(fā)生磨損、松動(dòng)，使管系支吊架發(fā)生疲勞斷裂。若管系持續(xù)振動(dòng)，會(huì)造成儀器儀表精度下降，接管、三通及彎頭損壞進(jìn)而引起整個(gè)管線的破壞，造成嚴(yán)重事故

2、。
　　結(jié)合國(guó)內(nèi)外管系振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，以藍(lán)科高新2萬(wàn)方低溫貯罐配套管系（低溫乙烯液體輸送管系）為研究對(duì)象，對(duì)低溫管系中動(dòng)力設(shè)備引起的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行研究，分析引起低溫管系振動(dòng)的原因及影響管系振動(dòng)的因素，并應(yīng)用CADWorx或CAESARII軟件建立低溫管系物理模型，針對(duì)不同工況下低溫管系進(jìn)行靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出了相應(yīng)的改造措施。具體工作包括：
　　1.進(jìn)行低溫管系靜力學(xué)分析，校核了低溫管系的一次應(yīng)力、二次應(yīng)力及管系

3、位移水平，驗(yàn)證了現(xiàn)行設(shè)計(jì)的可行性，并介紹了不同類(lèi)型的低溫管系支吊架建模注意事項(xiàng)及其使用方法。利用CAESARII軟件對(duì)管系進(jìn)行了應(yīng)力、位移、約束分析，結(jié)果表明管系最大應(yīng)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(shè)備連接管口因承受設(shè)備重量、基礎(chǔ)沉降等受力過(guò)大；管系中因固定支撐與導(dǎo)向不足，管系穩(wěn)定性不夠。據(jù)此提出了相應(yīng)的改造措施，優(yōu)化管系設(shè)計(jì)。
　　2.以低溫潛液泵出口管系為例，應(yīng)用CAESARII軟件進(jìn)行諧響

4、應(yīng)分析，獲得了潛液泵軸頻激勵(lì)下流體壓力脈動(dòng)激發(fā)的管線諧響應(yīng)結(jié)果。表明：原管系基頻過(guò)低，應(yīng)力超標(biāo)，壓力脈動(dòng)下管系振動(dòng)劇烈，需采取一定的防護(hù)措施以消弱管系振動(dòng)。通過(guò)改變管系支撐結(jié)構(gòu)與布置，減小管口附加位移，調(diào)整閥門(mén)等附件在管系中的位置，一次應(yīng)力比降低了38.8%,二次應(yīng)力比為原來(lái)的3倍，基頻提高了219.5%。管系固有頻率避開(kāi)了共振區(qū)，最大振幅從22mm減小到不到2mm，管系振動(dòng)趨勢(shì)明顯減弱。
　　3.應(yīng)用CAESARII軟件對(duì)某低溫

5、乙烯液體輸送管系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，校核了在泄放閥泄放反力作用下管系的位移、應(yīng)力是否符合規(guī)范，并對(duì)管系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明：原管系基頻過(guò)低、應(yīng)力超標(biāo)，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(dòng)劇烈，須重新對(duì)管系進(jìn)行改進(jìn)。據(jù)此提出改進(jìn)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(dān)豎直方向的反沖力；③在泄放閥進(jìn)口管段設(shè)置阻尼約束，泄放閥出口管彎頭位置加