焦化塔变形机理的分析

焦化塔的腰鼓状变形一直是人们长期感到困惑的一个问题。本文采用不同的变形理论,对正常工况下的焦化塔进行了分析和计算,并认为塔体变形是由于二次应力对一次应力的蠕变效应放大所致。有限元计算表明,塔体变形速度随R中增大而衰减,且趋于稳定。     

焦炭塔水冷倾斜过程的有限元模拟、安全评价与应对措施

针对焦炭塔发生的水冷倾斜现象,基于ANSYS软件,建立含分枝孔道焦炭的焦炭塔有限元模型,模拟了焦炭塔在水冷阶段的瞬态温度场,进一步求得了热应力、应变场及焦炭塔发生倾斜变形的过程。结果表明:水冷阶段形成冷点,其轴向、周向温度场分布不均产生的温差应力和冷热收缩不均产生的弯曲应力共同作用使塔体在该处发生弯曲变形,进而诱发塔体的整体倾斜。塔体倾斜使得裙座部分区域所受薄膜应力远高于屈服强度。针对裙座强度不足问题,实施了加筋弧板补强方案,验算表明该方案能有效降低裙座薄膜应力。含分枝孔道焦炭模型和对裙座的加筋弧板补强方案对焦炭塔的倾斜分析及其应对措施具有参考价值。     

塔器设备地脚螺栓预紧力的设定与控制

塔器设备和钢结构安装时，地脚螺栓的预紧力必须控制在一定范围内，但设备安装、试车后螺栓应力的初松弛，使地脚螺栓的预紧力不可能保持不变，因而将给设备运行带来隐患。为此在全面考虑预紧力影响因素的基础上，归纳提出塔器设备地脚螺栓预紧力设定和控制的定量依据，并进行了分析探讨。     

基于有限元的法兰接头强度特性分析

法兰连接具有较高的强度和密封性,被广泛地用于石油化工设备和管道中。依据有限元原理,建立了由法兰、垫片和螺栓组成的连接有限元模型,并在有限元软件中对法兰的应力、应变进行了分析,研究了螺栓预紧力、介质压力对法兰应力、应变和密封性能的影响。分析结果表明,螺栓的预紧力越大,法兰的Von Mises应力、接触应力和变形量就越大;当螺栓预紧力大于140 kN时,法兰盘的螺栓孔附近发生塑性变形;预紧状态下的法兰面接触应力大于工作中的接触应力;介质压力越大,法兰的Von Mises应力值越大,法兰面上的接触应力越小。     

全站仪在焦炭塔几何尺寸测量中的应用

介绍了一种用于已经产生塔体鼓凸变形及塔体倾斜的焦炭塔几何尺寸测量的仪器——全站仪。采用全站仪可对已长期使用的焦炭塔的所有几何尺寸进行测量以评定其变形或倾斜的程度。全站仪采用统一的测量方法与标准,解决了以前对焦炭塔几何尺寸测量方法不统一、不规范和测量结果不准确的缺陷,从而使测量数据具有可比性、可追溯性。     

绷绳对石油钻机井架动态特性影响分析

根据石油钻机井架的结构特点,采用有限元方法对井架结构进行有限元离散,采用单轴向受拉或受压杆单元进行绷绳模拟,并在不同数值范围内施加预紧力,通过对6种工况下石油钻机井架动态特性的计算,分析绷绳预紧力对井架动态特性的影响。分析结果表明,绷绳预紧力对井架前3阶固有频率影响较大,对3阶以上的高阶自振频率影响较小;当绷绳预紧力小于3 kN时,绷绳预紧力对井架固有频率的影响可以忽略;在3~20 kN范围内,随绷绳预紧力增大井架各阶固有频率也增加,低阶频率增幅明显;当绷绳预紧力超过20 kN时,随着预紧力的继续增大,井架振动频率将不受预紧力变化的影响。     

焦炭塔鼓凸变形应力测试与分析

焦炭塔长期在高温及充焦、除焦的冷热疲劳作用下运行,常出现塔体局部严重变形和母材焊缝开裂问题。针对这一现象,对某厂焦化车间三号焦炭塔采用塔体表面贴应变片的方法,通过对其一个工作循环周期(48 h)进行塔体表面应变和温度测量并计算塔体应力,对整个焦炭塔的应力状况进行考察。结果表明,冷焦过程中液面逐渐上升,液面与塔壁相交圆周处的应力发生迅速的升高与回落,由此产生的温差应力是导致塔体残余应力和鼓凸变形的主要原因。同时,焊缝处较高的强度造成焊缝处变形较小而筒节中央变形较大,使焊缝热影响区应力较高也是塔体发生鼓凸变形的原因。此结论可为焦炭塔的设计、加工以及寻求解决鼓凸变形问题的方法与对策提供可靠的理论依据,对焦炭塔的操作也有一定的指导意义。     

绷绳对石油钻机井架动态特性影响分析

根据石油钻机井架的结构特点,采用有限元方法对井架结构进行有限元离散,采用单轴向受拉或受压杆单元进行绷绳模拟,并在不同数值范围内施加预紧力,通过对6种工况下石油钻机井架动态特性的计算,分析绷绳预紧力对井架动态特性的影响。分析结果表明,绷绳预紧力对井架前3阶固有频率影响较大,对3阶以上的高阶自振频率影响较小;当绷绳预紧力小于3 kN时,绷绳预紧力对井架固有频率的影响可以忽略;在3²0 kN范围内,随绷绳预紧力增大井架各阶固有频率也增加,低阶频率增幅明显;当绷绳预紧力超过20 kN时,随着预紧力的继续增大,井架振动频率将不受预紧力变化的影响。     

2018年第1期导读

<正>本期论文广场栏目中,焦炭塔水冷倾斜过程的有限元模拟、安全评价与应对措施一文,模拟了焦炭塔在水冷阶段的瞬态温度场,结果表明:水冷阶段形成冷点,其轴向、周向温度场分布不均产生的温差应力和冷热收缩不均产生的弯曲应力共同作用使塔体在该处发生弯曲变形,进而诱发塔体的整体倾斜。针对裙座强度不足问题,实施了加筋弧板补强方案,验算表明该方案能有效降低裙座薄膜应     

2018年第1期导读

正本期论文广场栏目中,焦炭塔水冷倾斜过程的有限元模拟、安全评价与应对措施一文,模拟了焦炭塔在水冷阶段的瞬态温度场,结果表明:水冷阶段形成冷点,其轴向、周向温度场分布不均产生的温差应力和冷热收缩不均产生的弯曲应力共同作用使塔体在该处发生弯曲变形,进而诱发塔体的整体倾斜。针对裙座强度不足问题,实施了加筋弧板补强方案,验算表明该方案能有效降低裙座薄膜应     

烟气脱硫洗涤塔大开孔应力分析及评定

按照某催化裂化装置烟气脱硫洗涤塔塔体设计受载条件下受到的重力、压力、风载荷、地震载荷及温度载荷的组合参数进行了应力场数值模拟。采用实体单元建立洗涤塔有限元分析模型;运用有限元分析软件ANSYS对其温度场、应力场及温度-应力耦合场进行了数值模拟。最后依据JB 4732—1995对计算结果进行校核,结果表明脱硫洗涤塔的设计满足要求。     

焦炭塔内焦床影响塔壁变形的作用机理研究

通过对冷焦操作中水面温差弯曲应力、焦床与塔壁之间的周向应力、轴向应力的计算分析，讨论了焦床对塔体收缩的阻碍作用在周向与轴向的差异。发现水面引起的轴向弯曲应力和硬焦引起的轴向收缩受阻热应力是使塔体变形的两个主要因素，变形使得该处硬焦床直径进一步增大，产生更大的收缩应力和应变，形成“筒套锥效应”的恶性循环现象。对下锥体本体很少变形的原因也进行了分析。     

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。     

抽油杆脱扣原因及脱扣部位的分布规律

抽油杆的脱扣是多种因素共同作用的结果，主要影响因素有初始上扣预紧力不足、交变外载荷、振动力、抽油杆螺旋弯曲变形和悬绳器钢丝绳打扭产生扭矩等几个方面。脱扣部位的分布规律除取决于各种松扣载荷的大小和作用区域外，还受上扣预紧力Ｐ’及原油粘度的影响。一般原油粘度油井，当Ｐ＇严重不足时绝大部分脱扣发生在轴向应力零点以下部位；随着Ｐ＇的增大，零点以下部位脱扣次数减少，脱扣部位上移，但脱扣周期延长。高凝高粘原油油井，脱扣频率加快，零点以上部位脱扣几率增大。     

涡动条件下钻柱的屈曲分析

建立了涡动条件下钻柱屈曲的平衡方程。在弯曲挠度为小变形和钻柱中轴向力为0的条件下,采用理论方法分析了钻柱的弯曲挠度、屈曲应力随转盘转速变化的情况。当涡动速度增加导致钻柱的弯曲挠度增加和钻柱中存在轴向力时,钻柱的弯曲挠度以及交变应力的大小就需要通过非线性有限元来进行分析。使用非线性有限元方法求解了不同轴向拉力条件下钻柱的弯曲挠度、最大应力、最小应力和应力幅度。计算结果表明,不考虑轴向力时,理论分析结果与非线性有限元分析结果精度较高且具有一致性;当钻柱中轴向拉力大于200 kN时,由涡动引起的交变应力对钻柱的影响可以忽略;适当增大钻铤长度可以减轻钻柱的疲劳失效。     

非圆形平盖下透镜垫密封研究

采用有限元方法,建立了非圆形平盖下透镜垫密封结构模型,分析了预紧状态和操作状态下透镜垫应力及透镜垫密封面的应力,分析了预紧力及内压对密封性能的影响,验证了此密封结构的可靠性。指出预紧力在透镜垫密封结构中起主要作用,自紧性起次要作用。     

在用焦炭塔塔体变形安定性分析与脆裂评定

对茂名石油化工公司炼油厂延迟焦化装置的焦炭塔进行了内外表面检查、壁厚测定、磁粉检测、渗透检测、超声波检测、硬度测定、金相分析和水压试验等分析检测 ,并结合我国有关科研院所和高等学校对国内焦炭塔进行的温度场、应变场现场测试及有限元计算结果 ,按照安定性准则 ,对焦炭塔塔体变形做了安定性评定 ,评定结果认为塔体目前的应力水平满足安定性条件准则。根据CVDA— 1 984《压力容器缺陷评定规范》 ,对超声波检测出的 78处裂纹做了脆裂评定 ,结果认为 78处裂纹可以保留 ,焦炭塔可以继续安全运行     

基于三维数值模拟的焦炭塔塔体失效研究

建立了结构上完整的焦炭塔三维有限元分析模型,考虑了塔内焦炭对塔体受力的影响以及内压边界随时间变化等因素,对焦炭塔整个工作过程进行瞬态温度-结构耦合分析,模拟应力、应变场,并与塔体失效的实际检测结果进行对比分析。采用间接耦合方法进行焦炭塔结构分析,选用Solid 45单元。分析结果表明,周期变化的温差应力是焦炭塔产生高应力的根本原因,尤其是水冷阶段焦炭塔温度迅速降低,产生了较高的热应力;焦炭塔1个工作周期内,下部筒体环焊缝和裙座搭接焊缝等开裂部位承受着大幅值的循环热应力作用。     

焦炭塔过渡段的热应力分析

应用Ansys有限元软件,以中国石油化工股份有限公司茂名分公司提供的焦炭塔原始数据为条件,建立焦炭塔有限元模型并结合在线测试结果,分析焦炭塔各个操作阶段的变形情况和应力分布情况。结果表明：焦炭塔的简体与裙座连接部位是应力集中的区域。X方向、Y方向和Mises等效最大应力和应变发生在简体与裙座连接焊缝附近。根据分析结果提出了减少应力的措施。     

某型钻井柴油机气缸盖有限元计算

钻井柴油机的可靠性对钻井作业的安全、效益有重要影响。为了分析气缸盖的应力和变形,利用Pro/E Wildfire 3.0及WorkBench 11.0软件建立有限元模型,在122kN的螺栓预紧力条件下,施加13MPa的爆发压力。分析结果证明:某型钻井柴油机气缸盖的最大主应力值小于材料的强度极限,最大变形位移量为120μm,满足现场钻井使用要求。