长输管道2100kW单级输油主泵研制及应用

在原油、成品油管道输送过程中,输油泵是提供动力的核心设备。目前输油主泵完全被国外产品垄断。以国内某长输原油管道输油首站5#输油泵的数据单为主,研制了电机功率为2 100 k W的单级卧式水平中开双蜗壳输油泵。介绍了该泵的各部件的设计方案,利用三维建模软件UG、有限元分析软件ANSYS和流场分析软件CFX进行了水力性能的设计、临界转速计算、中分面的密封设计,另外对轴承、机械密封、冲洗组件设计和集成化设计进行了说明,同时进行了大小叶轮的清水试验。目前该输油泵已在现场成功应用,与同类型的国外知名输油泵进行了性能测试和振动测试比较,该泵运行平稳、振动小于报警设定值,使用效果良好。最后对该输油泵的进一步优化提出了建议。     

输油泵运行过程中振动影响因素及对策分析

输油泵作为油田站场主要的输油设备,输油泵经常会受到振动的影响而产生安全隐患,降低输油效率,影响输油站场正常平稳输油,因此有必要对输油泵振动故障进行深入分析和研究,并找到相应解决对策,提高生产效益。     

流体激励下弯管流固耦合振动特性分析

流体流经弯管时,由于管道结构改变,流体冲击弯曲管壁形成激励,使弯管发生振动。振动的弯管反过来又会影响流体流态,形成流固耦合振动。利用ANSYS Workbench软件,建立弯管和流体有限元模型,进行流体激励下弯管流固耦合振动特性分析,考察流体波动频率对弯管流固耦合振动幅值的影响。分析结果表明:考虑流固耦合作用,弯管的固有频率降低;与考虑双向流固耦合作用相比,单向流固耦合作用时弯管振动变形与应力较小;当流体流经弯管时,最大等效应力出现在管道入口端和出口端,最大变形出现在弯管弯曲段;流动流体激励下弯管流固耦合振动的主要形式为横向振动。     

输油泵采用变速与节流调节效率和节能的分析对比

在进行长输管道输油的实际过程当中,其输油量往往低于理论的设计能力,这时候需要对输油泵的阀门进行节流调节来满足管道的匹配。输油泵的耗电量和转速的立方成正比关系,因此如果将节流方式改为变速调节,理论上耗电量也会按转速的立方成比例下降,从而达到显著的节能效果。实验结果表明,变速调节与节流调节相比所需功率大为降低,泵效率也得到明显提高。     

地震管道的横向平稳随机振动

针对地震作用对埋地管道的影响程度,应用数值计算方法得到振型函数的解析解。该计算方法假设埋地管道的平稳随机振动是线性振动的问题,即管—土系统的激励和响应都具有零均值,以此得到的协方差函数和相关函数是等同的。根据求解埋地管道平稳振动解析解的方法,分析管道的横向振动情况。结果表明,对于横向振动,管道中部应力和位移趋于恒定,边界区域的应力和位移是变化的,埋地管道的横向平稳振动的最大应力发生在滑动边界上。     

乌鄯线掺混输送工艺研究

为确保乌鄯线安全、高效地输送稠油出疆,将北疆油和哈国油掺混为一种混合原油,采用全年常温输送混合原油(北疆油+哈国油)取代目前顺序输送北疆油、哈国油的管输方式。考虑输送介质黏度变化后输油泵特性的变化,利用仿真模拟软件SPS得到乌首站泵输油泵与管道匹配情况,并进行水力、热力稳态计算,得到泵效率、泵出口压力、出站温度,计算出采用不同输送工艺在不同年输量条件下的管输费用。与顺序输送北疆油、哈国油相比,全年常温掺混输送500×104、600×104、700×104t原油时,管输费用每年分别节省610、1 232、3 290万元,可大幅降低输油成本。     

改进输油系统动力利用率的计算方法

中转站输油系统的动力利用率，是电机效率、泵效率和管网效率的乘积。常规的且在管网无漏失和结垢现象的情况下，管网效率是输油泵出阀阀后压力与出口压力之比值。按此计算管网效率，对同一中转站，在运行工况不变的情况下，两次测算的动力利用率有相当明显的变化。但当管网效率取输油泵后节流调节机构之后的压力与泵出口压力之比值时，实测知它能真实地反映输油系统动力利用率的变化情况。     

高压变频器在油田输油泵机组上的应用

输油泵是油库生产运行中主要能耗设备,由于泵的特性和管路特性不匹配,在实际运行中需要根据运行工况控制输油泵出口阀门的开度来调节流量,以满足生产工艺的需要。这种流量调节方式在输油泵出口阀门前后产生较大的泵管压差,大量的能源消耗在泵出口阀前后,造成能源的浪费。在长庆油田第三输油处油房庄站4.16KV/1250KW的离心输油泵机组上推广应用了一套西门子公司生产的NBH完美无谐波高压变频调速系统,实现了通过改变输油泵的转速进行不同的工况调节,消除泵管压差而产生的节流损失降低了输油单耗节约了电能,改善了工艺。     

断层作用下管道应变计算有限元模型对比研究

对于穿越活动断层的管道通常采用基于应变的方法进行抗震设计校核。为此,建立管单元、固定边界壳单元、管壳耦合和等效弹簧边界等4种有限元模型,从结果差异性和模型计算效率2方面进行对比分析,得到如下结论:当以不同角度穿越不同位错量走滑断层时,管道4种有限元模型最大轴向应变和最小轴向应变较接近,其中基于壳单元模型计算结果稍保守;在保证计算结果准确性的前提下,采用管壳耦合模型或等效弹簧边界模型可大幅降低计算成本,后者在特殊情况(断层位错量较大)时需加长管段分析长度以保证等效弹簧边界适用性;管单元模型具有最优计算效率,适合大批量计算时使用;管壳耦合模型具有较高计算效率、较广适用性以及较保守的计算结果,适合断层区管道抗震设计时使用。     

中开式输油泵数值计算关键因素研究

应用泵数值模拟中常用的速度-压力耦合算法、进出口边界条件、收敛精度以及湍流模型,采用Fluent软件对4台不同比转数的中开式输油泵在设计工况下的内部流动进行了叶轮、蜗壳耦合数值计算。基于数值模拟结果,对中开式输油泵数值计算中的关键因素进行了对比性研究。研究表明,计算中湍流模型为标准k-ε模型,收敛精度取10-4,速度-压力耦合算法选用SIMPLE算法,进、出口边界条件选用速度进口、自由出流的边界条件在计算中可获得相对较好的计算结果,且计算容易收敛。     

油气管道流-固耦合振动响应实现方法

为了准确描述油气管道服役时管体结构本身振动与其内部流体产生流-固耦合的振动响应模型,通过分析油气管道流-固耦合的分类、流-固耦合振动的基本理论以及耦合交界面上的数据传递等问题,建立了一种准确高效的耦合数据界面传递方法。该方法可以实现油气管道流-固耦合振动全流程的计算,为油气管道的流-固耦合振动响应的快速分析与计算、保障管道服役系统的安全性提供一定的理论基础。     

输油泵机组高压变频调速节能技术

原油集输过程中,如果输油泵的特性和管路特性不匹配,则需要根据运行工况控制泵出口阀门的开度来调节流量,以满足生产工艺的需要.这种流量调节方式在输油泵出口阀门前后产生较大的泵管压差,大量的能源消耗在泵出口阎前后,造成能源的浪费.大庆油田南一油库在输油泵机组上推广应用高压变频调速系统,实现了通过改变输油泵的转速进行不同的工况调节,消除因泵管压差而产生的节流损失,降低了输油单耗,节约了电能.     

输油悬空管道洪水冲刷作用下的安全评价

洪水冲刷是影响输油悬空管道稳定性的重要灾害之一。对洪水冲刷输油悬空管道进行受力分析可知,漂浮管道易产生拉弯变形。为此,建立了水冲管道力学分析模型,应用基于应变准则的失效判据关系式来判断管道的安全状态,并用有限元软件ABAQUS对X60输油管道在一定洪水流速和一定悬空长度2种工况下的安全状态进行模拟与分析。分析结果表明,最大应力、应变及挠度与悬空长度成正相关关系;一定悬空长度下,最大应力、应变及挠度与洪水流速成正相关关系,且当流速大于3 m/s时,管道的振动频率升高,加大管道失效可能性。水冲悬空管道的危险点位于埋设段与悬空段交汇处的水流入侧。     

基于ANSYS软件实现平台结构的冰激振动分析

通过考虑冰抗压强度与应力速率的函数关系,对Matlock模型作了适当修改,使之能够较全面地反映平台结构的冰激振动特性,同时适用于刚性结构和柔性结构动力分析。利用ANSYS软件建立了平台结构的有限元模型,并选用不同的海冰参数对渤海某导管架平台结构的动力响应和冰力进行了计算与分析,计算过程充分体现了冰与结构物相互作用的耦合,计算结果符合该平台实际冰激振动情况。     

LNG接收站管道预冷温度—应力模型

LNG接收站管道预冷是保证接收站能够顺利运行的关键之一,但是预冷有可能导致管道应力损伤,具有较大的风险隐患。为了有效地指导LNG接收站管道预冷工作,针对大型LNG接收站管道预冷作业,基于CFD建立预冷温度模型,从网格优化、动力松弛因子、相变模型选择等方面进行计算控制,实现了多组分、多相、大尺度、长时间预冷多相流的快速、稳定计算;结合温度差值算法建立LNG接收站管道预冷应力模型,实现了温度模型和应力模型的耦合,据此分析预冷温度变化造成的热应力作用,基于子模型技术实现对峰值应力区域的应力、疲劳寿命的精细评估,并对某油田公司LNG接收站的预冷作业进行分析。研究结果表明:①依据案例管道结构的不同,管道内气液状态具有较大差异;②管道位移较大点位于在拐角位置,应力较大值集中在三通、四通的连接位置;③案例预冷工作条件下,疲劳损伤弱点在某三通接头倒角处。结论认为,所建模型计算结果的精度高,可为LNG接收站管道预冷设计和作业提供技术支持,具有较好的推广应用价值。     

石油化工管道输油泵节能技术分析与应用研究

石油化工管道输油泵是石油运输期间非常重要的部分,能够有效提高输油的效果和效率,具有操作简单、容易使用的特点,能够减少石油运输期间的能量损耗问题,但是近年来在石油化工管道输油泵应用的过程中依然存在能源消耗量过高的问题,合理采用节能技术进行处理成为首要的任务,基于本文研究石油化工管道输油泵节能技术应用价值,提出几点节能技术...     

基于流固耦合的LNG储罐进料管道应力分析

提出基于流固耦合的LNG储罐进料管道应力分析方法,并研究进料过程中管道最大应力的变化规律。根据多相流理论对LNG储罐进料过程及进料稳定后管道中的流场进行CFD模拟,分析流场中LNG体积分数、流速及液体压力等参数的变化情况。基于流固耦合方法计算管道中LNG流动对其产生的应力,并分析管道中应力分布规律与流场参数之间的关系。计算了LNG进料达到稳态前不同时刻点管道的应力,并研究最大应力变化规律,结果表明,LNG进料过程中管道的应力变化较为复杂,最大等效应力出现先升、后降、再升、最后稳定的变化趋势,且最大应力出现的位置随进料时间发生变化。LNG进料过程中可能出现水击现象,水击会导致管道某一位置出现较大应力,设计时应给予考虑。     

高压气井完井管柱的流固耦合振动模型及其应用

瞬态压力冲击诱发充液管道结构耦合振动,剧烈的振动将导致管道结构失效。笔者将进一步阐明天然气的瞬变流动诱发高压气井完井管柱的耦合振动过程。根据充液管道流固耦合振动模型,推导了适用于气井完井管柱的流固耦合振动四方程模型,采用特征线法及线性插值方法进行数值求解。以现场一口高压气井井口阀门开启过程中的瞬态响应为例,结合完井管柱系统的初边值条件,利用MATLAB语言编制了相应的计算机程序,计算分析了流体与管柱的耦合振动响应过程。计算结果表明：天然气的瞬变流动通过泊松耦合效应诱发完井管柱轴向往复运动,轴向往复运动将加剧完井管柱结构的疲劳破坏与磨损破坏。该结果对预防完井管柱先期失效有实际工程意义。     

某大型离心压缩机出口管道的阻尼减振器应用总结

某企业离心式压缩机出口管道振动剧烈,现场振动测量发现管道最大振动加速度高达185.84 m/s²,利用颗粒碰撞阻尼技术对出口管道进行了减振应用。对管道振动原因进行了分析,运用ANSYS有限元分析软件对管道模态分析,发现第2阶模态频率13.195 Hz与实测激振频率13 Hz几乎一致,得出管道剧烈振动原因是由于管道机械固有频率与激振频率相近,发生共振。运用EDEM离散元分析软件探究颗粒阻尼器最优减振方案,计算得出填充率选择50%时结构耗能速率最大,减振效果最好。选择粒径20 mm,填充率50%的减振方案,现场安装后,振动加速度从185.84 m/s²降至50.549 m/s²,最大降幅72.80%,其他位置平均降幅在65%以上,管道振动明显得到抑制,压缩机出口管道的安全得到保障。     

多种调速技术在长输管道（输油设备）上的应用

输油泵是输油泵站生产运行中主要能耗设备。由于泵的特性和管路特性不匹配，在实际运行中需要根据运行工况控制输油泵出口阀门的开度来调节流量．以满足生产工艺的需要。这种流量调节方式在输油泵出口阀门前后产生较大的泵管压差。