天然气处理厂放空火炬系统的强度计算与稳定性分析

【摘要】：随着天然气的进一步开发利用，天然气处理厂越来越多。放空火炬系统是天然气处理厂不可缺少的配套设施。由于该系统在放空过程中承受过大的冲击载荷，因而有可能发生放空管道结构破坏以及放空火炬倒塌的事故。在放空过程中必须保证生产装置不出任何问题，因此需要对放空火炬系统的管卡布置进行准确分析；并在全厂紧急停车放空工况下进行瞬态动力学分析，获得放空管路的位移与应力结果；并对高架放空火炬进行稳定性分析。 本文以苏里格气田第四天然气处理厂的放空火炬系统为研究对象。首先建立了放空火炬系统的有限元模型，包括增压区、脱油脱水区、集气区及火炬区；计算了三种工况下放空管道的压降与流速，以及弯头及三通处所受到的激振力。然后在全厂紧急停车放空工况下，对采用“无管卡约束”，“加部分管卡约束”，“加全部管卡约束”三种不同约束方式的放空火炬系统进行了静态分析计算，并根据应力位移结果确定了管卡布置方案。根据管卡布置方案修改了模型，并分别在三种工况下对放空火炬系统进行了动态模拟分析，并根据所得结果确定了管卡布置方案的合理性。对火炬区进行了模态分析，为避开外部机械振动频率、防止火炬区产生共振提供了数值依据。最后利用能量法和有限单元法分析了高架放空火炬失稳破坏的临界条件，结果表明内压降低了火炬管的稳定性，而外压增强了火炬管的稳定性；同时研究了高架放空火炬稳定性与壁厚的关系。 【关键词】：放空火炬系统 管卡布置 稳定性 能量法 有限单元法 Ansys
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE96
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-14
• 1.1 课题的研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状及现状分析9-12
• 1.2.1 管道振动研究的发展现状10-11
• 1.2.2 放空火炬稳定性研究的发展现状11-12
• 1.3 课题研究的主要内容12-14
• 第二章 放空火炬系统有限元模型的建立14-21
• 2.1 苏里格气田第四处理厂放空火炬系统简介14
• 2.2 建立放空火炬系统的有限元模型14-21
• 2.2.1 材料基本参数14
• 2.2.2 单元类型14-15
• 2.2.3 建模方式与划分控制15
• 2.2.4 地基建模15-16
• 2.2.5 模型约束16-18
• 2.2.6 温度荷载18-19
• 2.2.7 放空火炬系统的有限元模型19-21
• 第三章 放空管路的水力计算21-39
• 3.1 放空过程分析21-22
• 3.2 放空天然气参数22-23
• 3.3 水力计算公式的理论推导23-26
• 3.4 全厂紧急停车时放空管路的水力计算26-33
• 3.4.1 最大放空量的计算26-29
• 3.4.2 放空管路的水力计算29-33
• 3.5 单条集气干线放空时放空管路的水力计算33-36
• 3.5.1 放空量的计算33-34
• 3.5.2 放空管路的水力计算34-36
• 3.6 单个放空阀门放空时放空管路的水力计算36-39
• 3.6.1 放空量的计算36-37
• 3.6.2 放空管路的水力计算37-39
• 第四章 放空管路激振力的计算与加载39-45
• 4.1 激振力的理论分析39-41
• 4.2 激振力的计算41-44
• 4.2.1 全厂紧急停车时放空管路激振力的计算41-42
• 4.2.2 单条集气干线放空时放空管路激振力的计算42-43
• 4.2.3 单个放空阀门放空时放空管路激振力的计算43-44
• 4.3 激振力的加载44-45
• 第五章 全厂紧急停车放空时放空火炬系统的静态分析计算45-68
• 5.1 结构在无管卡约束情况下的静态分析计算45-46
• 5.1.1 位移分析结果45-46
• 5.1.2 应力分析结果46
• 5.2 初步确定管卡约束的安装位置46-48
• 5.3 结构在加部分管卡约束情况下的静态分析计算48-56
• 5.3.1 位移分析结果48-52
• 5.3.2 应力分析结果52-56
• 5.4 结构在加全部管卡约束情况下的静态分析计算56-63
• 5.4.1 位移分析结果56-59
• 5.4.2 应力分析结果59-63
• 5.5 设置管卡约束的建议63-64
• 5.6 管卡约束处的作用力64-68
• 第六章 放空火炬系统的动态分析计算68-89
• 6.1 瞬态动力学分析介绍68
• 6.2 动态分析步骤及参数设置68-70
• 6.3 单个放空阀门放空时系统的动态分析结果70-76
• 6.3.1 位移的时间响应70-74
• 6.3.2 等效应力的时间响应74-76
• 6.4 单条集气干线放空时系统的动态分析结果76-81
• 6.4.1 位移的时间响应76-79
• 6.4.2 等效应力的时间响应79-81
• 6.5 全厂紧急停车放空时系统的动态分析结果81-87
• 6.5.1 位移的时间响应81-84
• 6.5.2 等效应力的时间响应84-87
• 6.6 消减管系结构振动的措施87-89
• 第七章 放空火炬系统火炬区的模态分析89-93
• 7.1 模态分析介绍89
• 7.2 火炬区的模态分析89-93
• 第八章 放空火炬系统高架放空火炬的稳定性分析93-101
• 8.1 高架放空火炬稳定性的能量法分析93-99
• 8.2 高架放空火炬稳定性的三维有限元分析99-101
• 8.2.1 三维特征值屈曲分析99-100
• 8.2.2 稳定性与壁厚的关系100-101
• 第九章 结论101-102
• 参考文献102-106
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果106-107
• 致谢107

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

氢压缩机出口管线振动分析及减振措施    谢颖;石兆东;山红伟;

输液管道动力特性与动力稳定性的有限元分析    梁波,唐家祥

火炬排放管网压力降的简便计算法    詹世平

工程中的管道振动问题    党锡淇,黄幼玲

液压作用下套管柱临界屈曲载荷计算的能量法    署恒木

地面占压荷载作用下的管道应力分析    帅健;王晓霖;叶远锡;左尚志;

含缺陷海底管道屈曲稳定性的数值模拟    赵冬岩;余建星;岳志勇;段梦兰;

特大型高含硫天然气净化厂安全放空与火炬系统设计解析    张晓刚;范冬立;刘新岭;赵毅;刘露;陈红旗;

天然气集输站场放空立管设计    叶学礼

天然气放空管路水力计算    叶学礼

湿陷性黄土场地上的地下旋流池防水性设计分析    余忠

地下水对地基不均匀沉降的影响    李伟雄;周朝阳;余忠;

热水管道直埋敷设的分析和设计    袁娜;单伟田;

粉喷桩处理方法探讨    周爱友

偏心倾斜荷载作用下地基极限承载力上限解    李剑玲,刘东燕

热力管道应力分析一般模式及所遇问题的解决    白莲;李大泽;

新型输液90°弯头结构流固耦合特性    王艳林;吴兰鹰;王自东;

往复式压缩机管道系统振动原因分析及对策    钞生霞;

往复式真空泵平衡通道的数学模型及实验验证    吴立志

海洋平台生产设施的配管设计分析    花宝荣;

沉积尾矿的液塑限和力学性指标    徐洁;杜玲英;

石油化工企业危险区域划分理论消防实用浅谈    陈兴华;

在压缩机振动控制中运用ANSYS多物理场    鲁录义;顾兆林;何家胜;

工厂管道CAE系统的研究与实现    宋楠;吴登元;李鑫;李士才;何涛;

MIPR传热管束振动特性研究    高李霞;

充液管道系统振动分析与控制的探讨    刘怀广;孔建益;李公法;王兴东;刘源泂;

浅析软弱地基的处理    潘元伟;牛文赞;

陆丰13-2油田钻井生产平台主发电机间的总体及管道布置优化设计    徐骞;于香芬;崔艳红;陈颖;

其宗水电站深厚覆盖层钻进取芯及孔内原位测试技术综论    熊德全;王昆;

1315甲铵管线振动与应力的有限元分析    张红才;轩福贞;王正东;吴天平;翟玉龙;

自适应NURBS曲线插补关键技术及实现研究    沈洪垚

朝阳沟油田朝5北井区裂缝性储层建模与剩余油定量评价    李玉梅

盾构隧道进出洞土体颗粒渐进破坏模式分析及加固精细化设计研究    孙谋

富水黄土隧道隧底动力特性研究    薛富春

输流管道与轴向流中板状结构的流致振动与稳定性    郭长青

低强度桩复合地基稳定性变形协调分析    郭超

海洋环境下的输液管道流体激振研究    李德忠

超深基坑若干问题的研究及工程实践    唱伟

高层建筑筒中筒结构箱形基础下CFG桩复合地基性状研究    孙健

非线性板状结构流固耦合复杂响应研究    鲁丽

水刺头供水管网液流脉动特性研究    张智慧

东大秦皇岛分校实验楼深基坑支护变形控制与数值模拟    齐有军

洞庭湖区硬壳层软土地基一维固结特性研究    江唯伟

半空间地基梁的位移变分解法    刘紫红

基于尖点突变理论的摩擦桩竖向承载力分析    聂珊利

LTE系统中的Turbo编码方案研究    郑广宁

基于PDMS的发电厂管道系统流体计算的实现    陈辉

细粒尾矿高堆坝抗震液化稳定性研究    翟文龙

北赵引黄拱形渡槽桥台桩基承载力三维非线性有限元分析    邢喜旺

空分压缩机厂房及管道布置探讨    赵立党

往复式压缩机管道防振设计探讨    朱焕军,王志刚,刘清毅

输液管道动力特性与动力稳定性的有限元分析    梁波,唐家祥

管道振动及其减振技术    周云，刘季

压缩机管道系统结构振动计算    徐稼轩;党锡淇;

火炬排放系统回火原因分析及改造措施    陈文武;

天然气净化厂紧急停开产安全保障措施探讨    傅敬强;宋文中;

油气田火炬系统点火装置安全设置    孙海;谭红旗;夏勇;

波纹补偿器在火炬放空系统中的应用    王宗亚

往复式气体压缩机管线的振动及其计算方法    谢林章

循环氢压缩机管路振动的消减    张和青

中国最大天然气处理厂投入试运行    

我国最大天然气处理厂建成投产    张箫铃;

四川宣汉天然气处理厂开工建设    汪家铭;

天然气处理厂放空系统运行安全分析及对策    薛永强;李强;晁琼萧;王娜;赵轩刚;乔慧敏;

四川天然气处理厂二氧化硫废气排放筒高度的探讨    关昌伦;胡平;

越南拟建第一个天然气处理厂    孙伯英

新西兰新天然气处理厂    孙伯英

亚洲最大天然气处理厂进入试运行阶段    本刊通讯员;

亚洲第一大天然气处理厂开建    

榆林天然气处理厂建立学习型组织的思考    吴晓利;张小宁;

苏里格第一天然气处理厂自控系统改造效果评价    李亮亮;张增勇;曹光荣;罗珊;何小平;杨斌;苏容;张恂;

天然气处理厂储罐氮封系统安全性分析    董海生;张浩然;丁辉;黄健;李照允;张军锋;周杨振;侯蒙蒙;

天然气处理厂甲醇回收装置运行分析    丁辉;魏克颖;魏自涛;周妮妮;曹彩云;慕进升;

天然气处理厂锅炉系统腐蚀防垢技术研究    高亮;陈能平;暴玉宁;黄雪萍;韩东兴;王轩;王霞;王蕾;

苏里格第二天然气处理厂工艺改造及效果评价    郭永强;周忠强;杨言海;慕进升;贾金娥;邓伟;

苏里格第一天然气处理厂不含醇污水处理工艺优化    刘毅;杨娇;丁辉;杨欣;任越飞;陈龙;

天然气处理厂节能措施及效果评价    许敏敏;刘迅;李军;杨欣;严锐锋;王明;何坤;张世虎;

榆林天然气处理厂丙烷制冷系统节能改造效果分析及评价    解永刚;张昆;李富生;刘昂;毛先荣;徐龙;魏超;魏霞;

中原天然气处理厂对洋装置进行升级改造    李锋 黄军宏

米脂天然气处理厂完成框架工程    曹晓斌 记者　杨文礼

长北天然气处理厂向陕京二线供气    彭旭峰 通讯员　余炜 姬振宁

亚洲最大天然气处理厂完工    通讯员 曹晓斌记者 杨文礼

我国最大天然气处理厂建成投产    记者 陈玉强通讯员 苏婵娟

我国最大天然气处理厂投入试运行    刘军

吐哈油田丘东第二天然气处理厂投运    韩彬 牟德元

坦桑尼亚天然气处理厂及输气管线项目开工    记者 李向阳　通讯员 匡大庆

塞浦路斯称有能力建天然气处理厂    王晓苏

“占压清除了，俺们干活儿放心了”    李志辉 郭志飞

丘东天然气处理厂安全评价模式研究    赵鹏

榆林气田天然气处理厂重点设备腐蚀机理和防腐对策研究    拓宏兵

含油含醇污水处理工艺运行参数标准化研究    赵宝利

天然气处理厂放空火炬系统的强度计算与稳定性分析    魏升龙