海洋平台设备管嘴受力校核方法.pdf

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1、石油和化工设备-24-论文广场2017年第20卷海洋平台设备管嘴受力校核方法王春霞，董志刚，王学翠（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）[摘要]基于管道应力分析软件CAESARII介绍了海洋平台常见设备管口载荷的校核方法。根据静设备和转动设备这两类设备的特点并结合具体实例分析了设备管口载荷校核依据及规范要求、管口模拟方法，分析了各种方法的适用范围和可靠性。提出了降低管口载荷的措施，可为管道系统布置提供借鉴。[关键词]海洋平台；静设备；转动设备；管嘴；CAESARII；校核；模拟方法当设备管嘴受力过大时，可能引起容器局

2、部1.2校核工况变形，甚至由于容器与管道连接开孔处的局部应静设备容器管口载荷校核工况如表1所示，[4]力过高，造成管嘴生根处开裂。管道应力分析的是考虑持续工况，各种温度下的操作工况，包括目的除了确保管道在运转条件下符合安全外，还风、地震、安全阀反力、水击力在内的各种偶然需考虑连接设备的管嘴局部应力及荷载是否符合载荷在内的最极端工况（L37）。规范标准或厂家的要求，以免造成设备损坏。表1静设备管口校核工况海洋平台常见接管设备分为静设备和转动设工况工况组合工况描述工况类型备。静设备包括压力容器（塔、卧式容器、过滤L1W+P1+H

3、持续载荷SUS器、洗涤器等）；转动设备包括离心泵、离心压L2W+T1+P1+H操作工况OPE缩机、蒸汽透平、往复压缩机等。………OPE本文主要从这两类设备的管口许用载荷的依L5W+T1+P1+H+WIN1考虑风载下操作工况OPE据、校核工况、CAESARII管口模拟方法、降低管………OPE口载荷措施几方面进行介绍分析。持续载荷、操作载荷L37L1，L2，…，L16MAX的最大值1静设备管嘴载荷校核1.1许用载荷1.3静设备管口的模拟静设备如压力容器，接口许用载荷的大小静设备通常模拟成管的模型，这是因为管子与设备壁厚、接管直径

4、、壳体开口形式、管口补依附在设备上会产生弯曲或使得设备壁变形，连强、接管壁厚、设备压力和材料温度等有关。通接的荷载允许一些位移或旋转。完全的刚性支撑常采用许用载荷点设在接管口的法兰面处。包括模型不能准确代表管子连接到设备的地方，锚定三个方向的力和力矩，如图1所示。本文中采用的劲度远大于实际压力容器的值，它会使计算管的是海洋石油工程公司编制的设备管口许用载荷嘴在热膨胀时的荷载变得非常保守。所以应将更校核表，表格基于两个参数：接管直径和法兰等接近实际的刚性应当被估算进去。简单的方法是[3]级。使用WRC公报297。现以一个滤器为

5、例，介绍如何在CAESARII中模拟管嘴柔性。进行管嘴柔性计算之前，首先要判断WRC297公报几何限制条件：d/Dm<=0.520<=d/t<=100作者简介：王春霞（1983—），女，辽宁大连人，2008年毕业于东北大学，硕士学位，工程师。现在海洋石油工程股份有限公司从图1静设备管口载荷事海洋石油平台总体布置和管道设计工作。第4期王春霞等海洋平台设备管嘴受力校核方法-25-20<=Dm/T<=2500d/T>=5其中，d为接管外径；Dm=D-T为容器的平均直径，D为容器外径；t为接管壁厚；T为容器壁厚。滤器的几何尺寸如表2

6、所示。图2方法一原理示意图表2滤器几何尺寸接管外径接管壁厚滤器筒体外径滤器筒体壁厚N1356mm10mm740mm10mmN2356mm10mm经计算满足几何限制条件。下面对管嘴柔性进行模拟。管嘴柔性被模拟成两个分开的实体：管路及设备，并使用一个长度为0的挠度元素来图3方法二原理示意图连接它们。因此在空间中相同的位置上会有两个1.3.3方法三节点：一个节点代表设备的表面，另一个代表管将整个设备用管子和无质量刚性件模拟。这端，用一个刚性元素来代表设备的半径。通常有会自动合并设备对管系统的全部热胀的影响，而三种方式模拟管嘴道设备

7、的连接。它的总劲度也一样影响在管系统上。如图4所示。1.3.1方法一设备是由节点5到20这三个管元素建立的。在节点真正的设备未被模拟进去，只被表示为一个5设一个锚定表示设备底座。元素到15到25是长度有WRC297柔性的劲度的锚定，如图2所示。这个等于设备外径的无质量刚性件。管嘴定义在节点方法中没有从设备产生的热膨胀。在节点5定义一30，设备的节点25。WRC297挠度元素会自动地放个设备的挠度（没有定义设备点），CAESARII置在这两点之间。元素30到35为管元素。会插入一个挠性元素在节点5和空间中极刚性的点之间（一个有

8、效的挠性锚定）。元素5到10被定义成一个普通的管元素。不应放置任何的锚定、约束或是非零的位移在任何WRC297管嘴和设备的点上。1.3.2方法二将设备的半径模拟成一个无重力的刚性元素，如图3所示，包含了设备在管系系统中径向膨胀影响，设备的其他膨胀可以利用在节点5的位移图4方法三原理示意图来