工业管道设计中管道柔性分析的研究.pdf

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1、技术管理工业管道设计中管道柔性分析的研究StudyofPipingFlexibilityAnalysisClassificationMethodintheindustrialplantpipe-linedesign吴震德泊亭（工程设计有限公司上海200021)WuZhenTebodin（Engineering&DesignCo.,Ltd.Shanghai200021）摘要：近年来，随着工业装置规模越来越大，尤其是大批知三、影响管道柔性的因素名国外工程公司的进入，工业管道设计中的应力计算越来越被重管道的柔性不仅与管道中各管段

2、单元的结构尺寸有关，而且视。文章通过对管道应力计算的目的、评定标准的阐述，分析了它还与管道的空间形状有关。一般情况下，管道拐弯越多其柔性影响柔性设计的几个主要因素。文章介绍了几种快速判断管道越好。因此，在管道设计时，如果将管道布置成一个有较好柔性柔性的方法，通过管道的外型、总长跟各段长度的相互关系来判的空间几何形状，就可有效的降低由管道热胀或附加位移而产生断是否具备足够的柔性。另外介绍了计算机辅助计算的方法和的应力水平，也可有效的降低管道对相连设备和约束点的附加探讨了应力计算常用软件CaesarII在应力计算中存在的一些技

3、术力。总体来讲，影响管道柔性的因素有管单元的规格及尺寸、管问题。道的空间几何形状、管道端部的刚度、管道中间的支撑以及管道关键词：工业管道;应力计算;CaesarII中存在的特殊管道元件等。一、管道柔性的概念及应力计算的目的1.管径和壁厚的影响管道的柔性是反映管道变形的难易程度的一个物理概念，表减少管道元件的直径或壁厚，可以有效的减少管子（管道）对示管道通过自身变形吸收热胀、冷缩和其他位移变形的能力。应端点的推力。管道元件的直径和壁厚越小，管道的柔性就越好。力的目的是使整个管道系统具有足够的柔性，以防止由于管道的2.管道的空

4、间几何形状影响温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位增加管道中弯头的数量，管道的柔性将增加。因为，其一，弯移而发生下列情况：头增加相当于增加了变形点的数量，从而使一定的膨胀量分配到1.因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏。更多的单元上吸收；其二，弯头自身的刚度较小，容易变形，这是2.管道连接处产生泄漏。因为弯头或者弯管在承受弯矩后，其横截面会发生椭圆化或扁平3.管道推力或力矩过大，使与其连接的设备产生过大的应力化，从而使得其截面惯性矩或者抗弯（抗扭）截面模量减小。或变形，影响设备正常运行。3.管道端部相关设

5、施刚度的影响4.管道的推力或力矩过大引起管道支架的破坏。大多数管道的两端都是与设备管口连接的。如果将设备管管道应力计算可以有效的在满足安全性的前提下，可以合理口视为固定端，会使得管道变形困难。如果将三个角位移放开，的布置管架，精确的计算管架的个数及承载力，从而减少不必要那么管道的应力水平会降低许多，经常进行计算机算题的人员都的投资。另外，还可以使管道走向最优化，避免管道设计中不必有这个体会。所以降低设备管口的刚度，也有利于管道的变形。要的工程投资，为管道布置、安装、配置等提供科学依据。4.管道支吊架约束的影响二、应力计算的

6、评定标准选用不同的支吊架可以局部控制管道的变形或位移，从而改1.力和力矩的判断变了管道的柔性。当计算的力/力矩不超过许用力和力矩时，即视为是安全和5.刚性元件和柔性元件的影响可靠的许用的力和力矩值（范围）来自：刚性元件泛指刚度比较大的管道元件，如法兰、阀门、小型管（1）设备（产品）厂商提供的符合国内外同类产品制造和检验道设备等。由于刚性元件的刚度较大，自身难以变形，同时它在标准要求的接管口管道中也将牵扯到与其相接的其他管道元件的变形，从而降低了许用载荷值。管道的柔性。（2）相关设计专业提供的符合标准要求的接口许用载荷值。柔

7、性元件泛指刚度较小的管道元件，如波纹管膨胀节、填料（3）当以上两点不能提供时，可由提供方（或专业）予以协调函膨胀节等。与刚性元件相反，由于柔性元件刚度较小，容易考确定并使问题得到自身的变形来吸收管道的热胀，从而能有效的降低管道中的应力解决（包括采用其他附加保护措施）。水平和便捷的附加力，也就是说它有效的增加了管道的柔性。2.应力的判断四、管道柔性判断的常用的几种简单办法（1）一次应力：当一次应力的计算结果不超过管道的许用应管道柔性分析的方法一般分为经验判断法、简单计算法和详力时，即视为是安细分析法三种。原则上，应尽量采用简

8、单计算法快捷的计算出结全和可靠的。果，尽可能少的使用计算机辅助应力分析软件，以节省工作时间（2）二次应力：当二次应力计算结果不超过管系工作（设计）和相关应力分析软件使用的成本。一般来说，每个大型的工程状态下的许用应公司均有一套成熟的用于简单计算管道柔性的方法，以下选择五力范围时，即视为是安全和可靠的。种