裂解气压缩机蒸汽透平管道的热应力分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com渡尜开凌乙烯工E咖业E2N0E03，1D5U(4s)】限_Y24—27裂解气压缩机蒸汽透平管道的热应力分析张静(中国石化工程建设公司，北京，100101)摘要：以1996年中国石化齐鲁石化公司烯烃厂450kt／a乙烯装置改造裂解气压缩机蒸汽透平进出口管道为例，探讨了复杂管道系统热应力分析的基本方法、力学模型模拟计算和应力校核基准，并就该系统管道设计进行了较为详尽的热应力分析；分析并总结了减小透平管口受力的方法，为项目的实施提供可行性方案。关键词：乙烯装置；压缩机透平；热应力分析1透平管道的热应力分析(2)受压缩机蒸汽透平进

2、El三向较大初始位裂解气压缩机是乙烯装置的关键设备，围绕移的影响，管口正下方已无法设置限位架，因此要压缩机区域的管道设计是实现工艺目的的关键所求透平进口的管道必须由三向不等臂长的管段组在，这就对管道设计和计算提出了更高的要求，计成立体管系，以平衡这三向较大的位移，管道一律算时需要考虑的载荷更加全面，应力和对设备推靠近压缩机基础布置以便支架生根；力的控制也更严格，通常应用的常规计算方法已(3)由于压缩机蒸汽透平进口距超高压蒸汽经不再适用。相应地，复杂管系作用力和力矩的计总管较远，需从急冷区管廊超高压蒸汽总管引支算，应尽可能准确而又切合实际，因此，管道热应力管，经压缩区管廊

3、到达透平进口。压缩管廊上的分析就成为此区域管道设计需要解决的课题。超高压蒸汽管道必须加丌形补偿器，丌形补偿器靠管道热应力分析应保证管道在设计条件下具近透平进口一侧的固定架为ANCHOR型，即：约束有足够的柔性，防止管道因热胀、冷缩、管道支承6个方向自由度。这样设置的目的是防止从急冷或端点的附加位移造成下列问题：区管廊超高压蒸汽总管引出支管的位置变动，丌形管道热应力过大或金属疲劳引起管道或支架补偿器两端冷紧量的改变，支架次梁的调整，兀形破坏；管道连接处泄露；管道推力和力矩过大，与补偿器位置的调整对透平进口受力产生较大影其相连接的设备产生过大的应力或变形，影响设响。另外此固

4、定架到管口之间的距离不宜过大，备正常运行』。以降低透平管口与此固定架之间的膨胀量；显然，管道热应力分析在配管布置阶段对其具有指导意义。收稿日期：2003—06—30；修回日期：2003—1l一27作者简介：张静，男，1962年生。1984年毕业于北京石油化工2管道走向及支撑形式的确定学院化工机械专业。2002年毕业于北京化工大学化工系化学工程(1)压缩机蒸汽透平进出口管道按自然补偿与工艺专业，获工学学士学位。现任中国石化工程建设公司配管走出多个“LOOP”，以便增加管系的柔性；二室管道应力专业高级工程师，压力管道应力兼材料审核人。维普资讯http://www.cqvip

5、.com第15卷张静．裂解气压缩机蒸汽透平管道的热应力分析·25·(4)在自压缩管廊管道固定架到压缩机蒸汽表1。透平进口处的管道上的适当位置设置限位架(DI—压缩机蒸汽透平出VI，计算出的管VI受力见RECTIONSTOP)，使限位架顺着透平管口初位移一表2。侧管道的膨胀量等于透平进口的初位移量，达到表1压缩机蒸汽透平进口受力表力矩：N—M三向不等臂长的管段组成立体管系平衡三向较大墨堑坠进口／N2227—19221143—1305—36673583的管口初始位移的目的；表2压缩机蒸汽透平出口受力表力矩：N—M(5)压缩机蒸汽透平进出口管道所有支架必塑垦塑堑须为吊杆吊架或

6、低摩擦型；出VI／N468—2611—492156一l773—58(6)压缩机蒸汽透平出口管道垂直段穿过压按照日本三菱重工制造商要求管口受力校核缩机基础后立即沿45o方向斜下变向，这样既满足必须按以下4个步骤进行。了配管管底标高的要求，又避免了与表面冷凝器(1)压缩机蒸汽透平进口。出口管道的碰撞。要求作用在蒸汽透平进口上的力及力矩满足：Fr+1．09M≤112003管道的热应力计算式中：(1)压缩机蒸汽透平进出口管道的热应力计F=(Fx2++)算基础数据。M=(M)【2+My+Mz2)吸入口管道直径：DN250(10时)变为DN200(8Fr：x、Y、Z三向的合力N；时

7、)；管壁厚(mlT1)：33．32变31．75排出口管道直径：DN400(16时)变为DN300M：x、Y、Z三向的合力矩N—M；(12时)；管壁厚(mlT1)：19．05变17．48Fx、Fv、Fz为x、Y、Z三向分力N；压缩机周围管道基准温度：10~C(LGI工艺包Mx、My、Mz为x、Y、Z三向分力矩N—M。要求)根据表1的计算结果，故：Fr=(Fx2+Vy+FZ2)吸入口管道计算温度：520~C排出口管道计算温度：390~C=(2227+(一1922)+1143)=3155N吸入口管道计算压力：11．5MPaM=(Mx2+My+M