离心泵管道的柔性设计和应力分析.pdfVIP

离心泵管道的柔性设计和应力分析--第1页

:管道的柔性设计是指在管道运行过程中考虑管道的柔性，防止管道因

热胀冷缩、端点附加位移和管架支撑设置不当等原因造成管道推力和力矩过大。

管道柔性分析可以有效避免管道和管口受力超载，为了确保管道和相关设备的正

常运行,本文介绍了管道柔性设计的目的和方法,提出了控制离心泵进出口管道应

力的具体措施,供工程实践参考。

关键词:管道柔性设计;应力分析;受力校核

1.

引言

随着石油化工的飞速发展，离心泵也成为工厂中不可缺少的设备。它是工业

领域最重要的输运设备之一,工厂中的物料介质有冷态和热态也有气态或是固态,

离心泵管道常被用于输送液体物料。设计管道时,经济合理,安装检修方便,美观，

最重要的是必须保证具有足够的安全性。对离心泵管道进行设计时应当首先遵守

柔性设计准则。另一方面,对管道进行应力分析是管道设计的基础,通过合理的应

力计算,可对管道进行完整的强度与安全评估。

1.

管道应力分析的需要完成的内容

压力、重力、风、地震、压力脉动、冲击等外力荷载和热膨胀的存在，是管

道产生应力问题的主要原因。其中，热膨胀问题是管道应力分析所要解决的常见

问题和最主要的问题。管道应力分析的作用：

1.

计算管道的应力，保证管道自身的安全（防止法兰泄漏）；

2.

离心泵管道的柔性设计和应力分析--第1页

离心泵管道的柔性设计和应力分析--第2页

设备的安全；

3.

计算管道对支吊架和结构的作用力，为支吊架和土建结构提供受力依据；

4.

计算管道位移，防止位移过大，造成支架脱落或管道与其他物体碰撞；

5.

通过计算，选择合适的弹簧支吊架。

1.

管道应力分析的分类

在管道应力中分为两大类:一次应力和二次应力。

一次应力:指的是由于外在的压力,重力,外加荷载而产生的应力。其特点是:

无自限性,外加荷载在增加时,一次应力也随之增加,满足与外加载荷之间的平衡

关系,压力一旦超过了管道材料的承受能力,管道会因为塑性变形被破坏。由此可

见,一次应力的产生是由于持续外荷载而产生,管道承受的持续外荷载是自重、介

质重量及介质内压等。

二次应力:当管系由于热涨冷缩、端点位移等位移荷载的作用所产生的应力，

它不直接与外力平衡，而是为满足位移约束条件或管道自身变形的连续要求所必

须的应力。二次应力具有自限性,即局部屈服或小量变形就可以使位移约束条件

或自身变形连续得到满足，从而变形不再继续增大。一般来讲，不反复加载，二

次应力不会导致管道破坏。即二次应力主要是疲劳破坏，但是，当位移极大，局

部屈服或小量变形不足以使位移约束或自身连续变形得到满足，管道也可能在一

次加载中发生破坏。

一次应力没有自限行，所以，它比二次应力更加危险。在实际运行中，计算

结果不满足要求，通常存在以下问题：

离心泵管道的柔性设计和应力分析--第2页

离心泵管道的柔性设计和应力分析--第3页

一次应力超标:缺少支吊架;

2)二次应力超标:管道柔性不够或三通须加强;

3)冷态位移过大:缺少支吊架;

4)热态水平位移过大:缺少固定点或∏形弯、管托应加长;

5)机器、设备受力过大:管道柔性不够、支吊架设置不合理;

6)固定支架、限位支架水平受力过大:固定点、限位点位置选择不当或管道

柔性不够；

7)支吊点垂直力过大:考虑采用弹簧支吊架;

8)支吊点脱空:考虑采用弹簧支吊架;

9)弹簧荷载、位移范围选择不