海底管道清管用新型水下发球装置研究

针对传统海底管道清管成本高和停输问题,设计了一种适合单海管清管的发球装置。该装置通过水下发出清管器,经过需要清洗的海底管道和立管,回到平台上的收球筒中。发球装置主要由快开盲板、发球单元以及连接单元3部份组成,其驱动液是来自采油树的甲醇。介绍了发球装置清管工艺流程以及每一部分的工作流程,并通过有限元法,对发球装置的关键零部件进行了强度校核。该装置可以解决单海管清管问题,对于完成海底管道清管作业,推动国内水下清管技术的发展,有一定的指导作用。     

基于CEL的管道清管器90°弯头通过性能分析

在油气管道内检测作业中,清管器通过90°弯头时常面临卡堵风险,进而对检测和清管作业效率造成严重影响。为研究清管器在过弯时的通过性能,选取皮碗外径168 mm的清管器和弯曲半径为3D的90°弯头为研究对象,分别建立了三维准静态和基于欧拉-拉格朗日(CEL)方法的三维流固耦合2种仿真模型,并对仿真结果进行了对比研究。在此基础上,提出了以动力学响应特性和变形状态为依据的清管器弯管通过性评价方法,并分析了皮碗过盈量、夹持率和结构形式对其影响。研究结果表明,为保证清管器良好的过弯性能,过盈量范围应在2%～4%之间,夹持率应在60%左右,皮碗几何非连续特征面设定原则应使皮碗与过盈管道接触位置集中于皮碗唇部。研究结论对于管道清管器防卡堵机械结构设计及内检测施工安全保障具有一定的科学价值和工程指导意义。     

压裂工况下高压管汇的振动特性分析

压裂车泵头体里面的柱塞泵以及连杆会产生较大振动,与泵头体相接的高压管汇在工作时会产生共振等危险。对于高压管汇流固耦合分析和改进安装约束方式综合考量的研究鲜有涉及,且在固有频率附近的响应情形尚不明确。为此,基于空挡位和单向流固耦合的模态分析方法,对比分析高压管汇的固有频率和振型,并对工况丁进行谐响应分析,揭示了改进约束方式对提高固有频率的影响规律。研究结果表明：无论是否增加固定约束,在流固耦合模态下比在空模态下的固有频率均要高2%～6%;改进约束方式后管汇的前3阶固有频率是改进前的2～3倍;管汇在改进前主要在中间直管段的上下、前后弯曲摆动,改进后变为上下、左右摆动,且管汇振动主要集中在中间直管段;在X方向上的位移、加速度、应力和应变谐响应峰值均比在Y和Z方向上的要高。研究结果可为高压管汇的设计以及增加固定约束的方式提供理论依据。     

油气管道流固耦合振动特性数值分析

油气管道服役时由于内部输送油气会产生压力,使其运行的动态环境发生质变,导致管体结构与内部流体产生耦合等一系列问题。为了减小这些问题有可能对整个管道系统造成的重大危害,以某型油气管道为研究对象,建立了管道流固耦合系统的有限元分析模型,分别对管道的结构、内腔流场及其流固耦合系统的模态进行研究;针对其所处的特殊动态环境,考虑流固耦合效应,进行仿真分析,考察管道耦合系统的整体服役特点。计算结果表明,管道结构的在其低阶模态处表现了较为整体的振型,而在较高的频段内则显示出了大量的局部模态;管道内腔流场的模态振型呈对称分布,耦合系统模态的大部分振型与管体结构较为类似。     

天然气输送管道清管器接收装置火灾爆炸事故危害及预防

天然气输送管道清管器接收作业历来被管道运营企业列为高风险作业项目,清管器接收装置和接收作业过程中存在着火灾爆炸危险。从清管器接收装置火灾爆炸危险性分析入手,从机械和环境的不安全状态、人的不安全行为及操作制度缺陷等多方面查找事故危害产生的原因,并从改善清管器接收装置工艺系统和完善清管器接收作业程序两个方面,提出了清管器接收装置火灾爆炸事故防控措施,大幅度削减天然气输送管道清管器接收装置及作业过程中的火灾爆炸风险。     

压裂泵脉动流速对高压管汇振动特性的影响

压裂过程中高压管汇的运行稳定性对于保障油气田开采具有重要意义,很有必要对高压管汇的流固耦合振动特性进行研究.为此,采用ANSYS Workbench软件对高压管汇模型进行振动特性分析.分析结果表明:最大振幅位置处z方向振幅最大,x、y方向振幅相对较小,实际施工时应对z方向进行约束;随着入口平均流速增大,管汇的最大振幅和...     

管道清管器旁通流场三维数值模拟分析

为探究清管器与管道内壁间存在旁通时流场分布情况,进而为提升其清管效率和通过安全性提供依据,利用ICEM CFD软件建立旁通流场三维模型,采用FLUENT软件中的标准k-ε模型进行数值模拟分析。分析结果表明:在产生旁通状态下,高速流体通过旁路,对管道内壁产生强剪切作用,流过清管器后,在下游形成涡流区。压力场分为上游高压区、清管器中压区、头部低压区和下游稳定区;旁路上和轴线上最大流体速度随间隙量的增加而减小,流场压降及所受的驱动力随间隙量的增加而急剧减小。对比可知:两种类型的清管器旁路上最大流体速度、驱动力大小随间隙量的变化大致相同;在相同间隙量下直板式清管器轴线上的流体速度更大,且旁路上的流体对管道内壁产生的剪切作用也更强。研究结果可为清管器在发生旁通状态下的通过安全性提供参考。     

U形换热管束振动特性分析

采用流固耦合分析方法,研究了单根U形管共振特性及影响因素,并结合GB 151—1999《管壳式换热器》中的经验公式对ANSYS计算结果进行了验证。此外,针对单排U形管束,分析了节径比对于管束共振特性的影响,得出了调整U形管束共振频率、避免共振产生的有效方法。     

清管器发射和接收装置的设计及应用

清管器发射和接收装置是油气运输管道清洗所必需的设备,其设计和制造质量对安全生产至关重要。介绍了该设备的工艺原理以及快开盲板、高压液体进出口位置和过球指示仪位置的设计准则。对特殊部位的焊接和制造公差提出了要求。该设备已在海上钻井平台成功应用,并有200多台出口到国外。     

机械互锁技术在收发球系统中的应用

机械互锁(Mechanical Interlock)通过机械装置对阀门或关键设备的传动或操作机构进行"上锁",使操作流程完全按照工艺逻辑要求进行,避免重要阀门或设备的误操作,达到保护人员和设备,确保生产操作顺利进行的目的。本文以某开发工程项目采油平台为例,介绍在收发球系统中,如何安装和使用机械互锁装置以及安装和使用中的注意事项。     

裂纹管的振动特性研究

采用奇异单元模拟裂纹尖端的奇异性,无摩擦接触单元模拟裂纹的张开闭合效应,建立舍有方向裂纹的裂纹管有限元模型。基于此模型研究裂纹方向对裂纹管固有频率的影响,针对悬臂裂纹管和简支裂纹管,分析简谐荷载作用下的非线性动力特性,重点讨论裂纹方向对系统超谐共振的影响,并量化裂纹方向角变化所引起的谐波分量的差异。     

多球可控型水下清管器的研制及应用

针对水下生产系统清管作业难的问题,从简化清管作业流程、改进清管器结构和降低清管费用等方面着手,设计研发了一套水下清管器,成功解决了水下生产系统清管作业的难题,成为国内首个针对水下生产系统设计研发的水下清管器。     

高压聚乙烯管线振动的有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS对高压聚乙烯生产管线的剧烈振动进行分析,通过对3条管线建模并进行模态计算,得到了该管线的各阶固有频率和相应的主振型,找出了管线振动的原因,据此对振动管线进行了减振处理,效果良好.     

振动管道安全性评定

化工装置中流体输送管道占很大比例,由于动力源不可避免地产生压力脉动,从而引起管道的振动,有可能引起裂纹缺陷失稳、开裂.对裂纹进行安全评定时采用静态分析不能反映真实工况,而简单对实际工况参数进行概率论抽样分析同样也没有考虑振动本身对裂纹尖端应力应变场的影响.如能考虑振动对裂纹尖端强度因子的影响,则管道含裂纹处的评定将更能反映真实工况.应用工程实例进行了分析.     

螺旋焊管预精焊机组内焊臂振动的ANSYS分析

为了解决螺旋焊管预精焊机组精焊内焊臂振动导致的内焊缝质量问题,分析了预精焊机组精焊内焊臂在焊接过程中的振动原因,利用ANSYS 15.0 workbench 有限元分析软件,模拟了内焊臂由于电弧不稳定引起的振动问题。结合模拟数据与实际生产情况,设计了一套精焊内焊臂自动稳定机构,同时配合控制预焊缝的飞溅物、氧化物、烧穿、断弧等缺陷的修磨以及引熄弧板的稳定过渡,减少了焊接过程中的振动问题,提高了精焊内焊缝的焊接质量。     

钻井隔水导管自振特性及对海上钻井作业安全的影响研究

本文针对自升式钻井平台隔水导管在钻井作业中的工作状态,采用结构力学多自由度系统的自由振动研究方法,建立了隔水导管与防喷器系统的集中质量悬臂杆体系.本文通过求解主振型的位移方程和频率方程,得到了隔水导管系统的自振频率.根据常用钻井条件下的钻井隔水导管和防喷器的工程参数,结合自升式钻井平台工作实际情况,计算结果考虑不同水深条件下自振频率和作业海域的波浪周期,对于在不同海域,提出了在可能发生谐振的海域和水深情况下,作业者从隔水导管串与防喷器设计到钻井作业过程中,应该注意采取的工程措施,为制订合理的设计和工程参数,避免隔水导管发生损坏,保障钻井作业安全,提供了科学的决策依据.     

列管式换热器管束振动特性分析

管束换热器之所以振动是由于流体与管束等传热元件的冲击从而产生了诱导振动,而当流体诱发振动的频率与后者的固有频率一致或相当接近时,就会发生共振。用解析法导出了换热器管束固有频率的计算方法,并提出了预防和解决共振问题的措施。