炼化装置大型钢结构模块化安装数据分析与应用

某炼化装置大型钢结构模块化安装,是指将钢结构框架拆分成若干模块后进行模块整体吊装和安装,该施工方式设计的难点在于应力、应变及吊装数据分析.钢结构节点连接及受力情况复杂,无法采用传统手算方法进行.通过对有限元计算软件的二次开发,实现了对钢结构模块化吊装的数据分析,实际吊装过程表明,模块化钢结构应变非常小,其与分析计算结果...     

水平井封隔器卡瓦的有限元分析及结构改进

在石油钻采中，封隔器卡瓦承受巨大压力易发生断裂，直接影响到封隔器的密封性能，从而影响油井的开采过程及生产安全。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对卡瓦进行有限元数值模拟分析。施加140 kN载荷时，卡瓦最大应力为230.11 MPa，超过其材料的最大抗压强度；对卡瓦封隔器试验模型进行压裂试验，试验施加压力为186.33 kN时卡瓦发生断裂，测得抗压强度为233 MPa；对卡瓦进行结构设计，卡瓦牙间距尺寸分别为15 mm、25 mm和30 mm。根据有限元分析结果，卡瓦牙间距为30 mm时卡瓦应力、应变分布趋于均匀，所承受的最大载荷为240 kN，最大应力为230.66 MPa、最大变形量为0.058 mm，证明此卡瓦结构尺寸较为合理。     

裂解炉对流段模块吊装用平衡梁的探讨

裂解炉对流段模块吊装是裂解炉施工安装中的重点和难点,由于模块外形尺寸大,重量重,迎风面大,结构刚性差,易变形,模块衬里易被破坏,因此如何避免吊装过程中模块发生变形是吊装施工的关键,设计、制造合适的平衡梁可以优质高效地完成对流段模块的吊装任务。文章探讨了长方形框式平衡梁和桁架式平衡梁的应用场合,桁架式平衡梁因整体结构稳定、制作简单、使用方便,可以最大程度地解决模块在长度方向上刚性较差、容易变形的问题,因此对于重量较重且长度尺寸较大的裂解炉对流段模块,宜采用桁架式平衡梁进行吊装;而对于长度尺寸不大的裂解炉对流段模块,可以采用长方形框式平衡梁或桁架式平衡梁进行吊装。     

哑铃形截面钢管混凝土构件有限元分析

为了解哑铃形截面钢管混凝土构件内应力分布规律，从而进一步发挥其力学性能，同时为了给优化设计准备一个可行的结构分析模块，设计出基于“折算面积法”的梁单元方案以及区分不同材料的三维固体元方案，并应用ADINA结构分析程序，对哑铃形截面钢管混凝土构件做有限元分析。通过实例分析，采用三维固体元得到的结构最大位移比梁单元分析结果约小30％，16梁单元方案与64梁单元方案分析结果基本相同。计算结果表明：哑铃形截面应按组合截面考虑；采用“折算面积法”设计结构安全余量过大；单元划分数目的增减对梁单元方案分析结果影响很小；梁单元有限元分析简便易行，可为钢管混凝土结构优化设计提供基础。     

冲击载荷作用下埋地长输管道动力响应研究

由于土体的离散性较大,所以从理论上求解埋地管道在冲击载荷作用下的动力响应比较困难,且目前国内外关于埋地长输管道的试验研究也比较缺乏。鉴于此,从试验测试和数值模拟两方面出发,通过制作土箱-管道缩尺模型,进行埋地管道的冲击载荷试验,分析了埋地管道振动加速度的传播规律和应力应变分布情况。研究结果表明:随着距振源距离的增加,管道竖向方向振动加速度逐渐减小;通过试验研究和有限元数值模拟,可以得到在冲击载荷作用下管道竖向方向的振动加速度沿水平方向传播的近似关系式;在冲击载荷作用下,随着冲击高度的增加,管道应变峰值逐渐增大,且管道中部区域应变峰值最大,管道上、下表面应变呈反对称,沿管道两端方向,管道应变峰值逐渐减小;冲击载荷作用下埋地管道动力响应的有限元模拟结果与试验结果很接近。研究结果可为复杂工况下埋地管道抗冲击设计规范的制订提供参考。     

45万t/a线性低密度聚乙烯装置脱气仓框架吊装施工

大型钢结构吊装以成框吊装最为经济、安全和有效．成框吊装极大地提高了地面的预制深度,减少了高空作业量。某公司承接了全国最大的45万t／a的线性低密度聚乙烯装置中脱气仓框架的吊装任务,文章论述了该工程项目的成框吊装特点、吊装工艺原理、工艺流程及操作要点、材料与设备、质量控制、安全措施、环保措施等。     

焦炭塔运行过程热应力有限元分析

焦炭塔作为延迟焦化装置的关键设备,在其运行过程中承受着巨大的周期交变温度和循环载荷。研究焦炭塔不同部位应力及同一部位不同时刻应力对焦炭塔安全运行具有重要意义。本研究运用热-结构耦合有限元计算方法,以热分析结果、焦炭塔自重、操作内压、水压等作为载荷对焦炭塔进行了结构场数值计算。研究结果表明:温度梯度所产生的热应力远大于介质重量、自重所产生应力对焦炭塔安全的影响;过渡段热应力变化最复杂,热应力最大;除油气预热阶段外,都有焦炭塔应力最值超过塔体材料的屈服极限从而导致塑性应变的情况;蒸汽冷焦阶段塔体应力变化量最小,给水冷焦阶段对塔体安全运行影响最大。     

500t起重桅杆的结构与使用性能

应用５００ｔ特大型起重桅杆,已经成功完成了大庆油田化工总厂８０万ｔ／ａ催化裂解装置主体设备的吊装施工,主持设计这一国内吊装能力最大的起重桅杆的作者,通过结合该桅杆的设计思路和载荷试验、施工中吊装作业情况的分析,对特大型起重桅杆的结构特点和吊装使用性能进行了深入系统的探讨。     

钻井液振动筛筛箱的强度分析

振动筛筛箱是一个复杂的空间板梁组合结构,工作中又承受着强烈的循环负荷,若采用常规方法计算它的应力和变形是相当困难的.本文通过三维有限元分析,采用SAP5静、动力结构分析程序,在IBM-PC/XT微机上对2ZZS-D直线筛筛箱进行了强度、刚度计算.通过计算获得了最大载荷作用下,筛箱侧板和横梁上的应力、变形分布,确定了结构的危险点.同时,与应变电测法实测数据作了对比验证.     

吊装平衡梁的横截面形状选择

对于大型设备的吊装施工，可采用吊装平衡梁的方法。平衡梁横截面的合理选择是首要的因素，在某种程度上决定了吊装的成败。在拥有相等截面积的条件下，如何设计和利用具有最大刚度的平衡梁是本文探讨的主题。     

番禺30-1气田钻机DES模块吊装强度分析

7000m海洋模块钻机是番禺30-1气田开发工程的关键装备,文章介绍了该模块钻机海上吊装工程概况,针对现场实际情况,对原定的吊装方案进行了改进。为了合理评估吊点结构的安全性,应用ANSYS软件对吊点结构进行了有限元分析。结果表明,吊点结构能满足起重船吊装作业的安全要求,为DES模块海上吊装方案的确定提供了可靠的依据。对海洋模块钻机的海上吊装提出了建议。     

强夯技术及碎石环梁在超大储罐地基处理中的应用

针对阿布扎比超大型原油储罐项目现场复杂的地质结构,将强夯技术用于地基土壤改良,并采用碎石环梁基础形式作为储罐基础。文章结合该工程实例,从试夯及强夯方案、环梁基础施工、施工验收等方面阐述了该技术的应用。根据试夯的结论及有限元模拟结果确定强夯方案;通过旁压测试、平板载荷试验、有限元模拟沉降评价强夯效果。平板载荷试验及大罐沉降观测数据表明,该强夯工艺地基处理效果满足标准要求。     

大膨胀率膨胀管的工艺参数优选及试验

根据膨胀管膨胀过程的大塑性变形特点,讨论了膨胀管模拟过程中强化方式、应力-应变类型、膨胀锥半锥角以及膨胀锥膨胀区末端的倒角半径对膨胀载荷的影响,并把有限元模拟结果与膨胀试验数据进行对比分析。研究结果表明:倒角半径取值介于膨胀管膨胀前后管内半径之间时,膨胀载荷和膨胀锥的等效应力最小;采用真应力-应变曲线所得到的模拟结果与膨胀试验相比,误差较小,而采用工程应力-应变曲线和理想弹塑性力学模型进行模拟时,所得结果误差较大。     

水下井口系统拉伸与弯曲测试工装设计与分析

水下井口系统在深水油气开采作业期间承受复杂载荷的作用，极易发生强度破坏和结构失效。目前主要通过数值模拟的手段对水下井口系统进行分析，无法准确评估水下井口在工程应用时的安全性，研制水下井口系统的专用测试设备并分析其试验过程中的结构稳定性具有重要意义。根据水下井口系统实际装配结构，自主设计了水下井口承受悬挂、拉伸、弯曲载荷下的专用测试工装。为论证测试工装结构在测试试验过程中是否会发生强度破坏，基于ANSYS Worbench建立了3种测试工装的有限元模型，分析得到不同工况下测试工装应力响应云图。计算结果表明：悬挂载荷测试时，测试工装最大应力为597.50 MPa;弯曲载荷测试时，测试工装最大应力为349.34 MPa;拉伸载荷测试时，测试工装最大应力为179.14 MPa。各部件应力均未超出材料屈服强度，能够保证测试试验的稳定运行。研究结果可为水下井口系统测试工装的研究设计提供参考。     

设备吊装中平衡梁和吊车臂杆相对角度的精确控制

在大长度、大直径石化设备的吊装中,受吊车吊装能力的限制,平衡梁与吊车臂杆在某些情况下发生位置干扰,使吊装工作无法进行.通过使用AutoCAD软件模拟吊装过程中平衡梁和吊车臂杆相对位置的变化情况,可以精确地给出平衡梁和吊车臂杆的相对角度,指导现场吊装作业的实施.文章详细地介绍了使用AutoCAD软件的模拟过程和计算结果以及具体应用实例.     

潞安煤制油项目煤气化装置大件吊装策划及实施

潞安煤制油项目的气化装置是目前世界上气化能力最大的装置,超大型设备多,钢结构量大,场地布置狭小,吊装作业难度大,因此科学、合理的吊装策划、作业是成功进行吊装的关键。在论述了吊装工程特点的基础上,介绍了包括吊车配置、设备吊装、钢结构模块化吊装、施工总平面布置、施工工序安排等的整体吊装策划;阐明了合成气冷却器下段与钢结构一起吊装、气体返回室+导管段的两次翻转作业、排渣罐吊装等的涉及关键设备的吊装策划。该项目经过180 d的吊装作业,已成功地按照施工作业计划和安全要求,完成了所有大件设备的吊装。     

海工建造中偏心吊笼的设计研究

随着海洋工程模块建造的大型化和复杂化,常需要频繁地将施工物资吊运至导管架或模块内部的狭小空间中,因此需设计用于插入结构内部的偏心吊笼,以满足建造需求。从研究吊笼偏心吊装作业入手,得出吊笼结构强度、吊点强度、吊笼整体倾斜角度是保证偏心吊装安全的三个重要因素。结合某导管架工程的建造需求,通过采用有限元软件数值模拟吊笼吊装过程,设计了偏心吊笼结构。研究结果表明,设计后吊笼能偏心装载质量1.2 t,可伸入长度约5 m。吊笼建造后通过了吊装试验验证,并取得了中国船级社CCS认证。     

宽带长冲程抽油机平衡梁的优化设计

针对所设计的宽带长冲程抽油机的工作载荷特点、机架的结构形式和确定的平衡梁受的支承载荷，对平衡梁的主要参数进行了优化计算，即在满足强度、稳定性和几何等约束条件下，以平衡梁质量最小为目标函数，采用惩罚函数法对平衡梁的主要尺寸和型材进行优化设计，从而使抽油机的结构更合理，重量更轻，制造费用更低。最后根据建立的优化设计数学模型，编制了平衡梁的优化设计程序，并运用一些已知和初设的参数，得出了优化设计的计算结果。     

新型水下井口基盘模型试验及数值分析

针对某一新型水下井口基盘,进行了室内模型试验,包括准静态试验和模态试验,并和有限元计算结果进行了对比。考虑了冰载荷、波浪载荷、流载荷、地震载荷对结构的作用,试验给出的平台应力、位移响应、振型、频率和有限元计算的结果一致,此井口基盘结构是安全的。     

DG900型大钩钩体有限元强度分析

以DG900型大钩钧体为例，基于弹性接触理论，对钩体进行了接触问题的有限元分析。通过所建模型，应用有限元法进行了计算和对比分析。结果表明，用接触分析的处理方法对钩体进行结构分析能相对准确地反映钩体的应力和应变，有利于钩体的优化设计，并采用ASME规范分别就最大工作栽荷和最大试验载荷条件下的强度进行了校验，分析结果完全满足规范要求。