【摘要】：联合站往复泵在运行過程中,由于活塞或柱塞的周期性运动,输送液体产生压力脉动,从而导致管道发生振动,管道的剧烈振动会引起管道失效、仪表失真、设备损坏、工作人员健康等问题,这对管道的安全运行与正常运营具有巨大威胁因此,对往复泵管道系统进行应力减小及振动研究,具有重要的理论和現实意义。本文针对往复泵管道的应力减小和振动问题,主要工作如下：(1)本文从往复泵管道内流体引起的压力脉动出发,基于管道振动理论对往复泵作用下管道内的压力脉动和激振力进行计算基于管道梁模型,建立往复泵管道应力减小及振动分析数值模拟方法,并以某个设计的简單管道为例,采用CAESAR Ⅱ软件对其进行应力减小分析。为了验证数值模拟方法是否可行,根据设计的简单管道搭建室内实验平台并进行实验,通过实驗数据与数值模拟结果的对比,验证了数值模拟方法可行(2)采用室内实验的方式,对管道的应力减小和振动的影响因素进行分析,影响因素有：壓力、流量、约束条件和弯管角度。分析结果表明弯管附近添加约束和改变弯管角度这两种方法能够有效降低管道的应力减小和振幅,可为應力减小降低和减振措施的提出奠定基础(3)为了将建立的数值模拟方法更好的应用于实际工程,以FC联合站为例建立了往复泵管道系统的数值模型,并对单泵和双泵作用的管道进行应力减小、模态及振幅分析,得出：1)激振力虽产生在弯管或三通处,但是对直管段也会产生不同程度的影響；2)管道系统中应力减小及振幅较大、固有频率较低的管道为泵出口管道；3)启泵数对管道应力减小及振幅的具有一定的影响。(4)根据FC联合站運营的实际情况,对流量、压力、支点沉降、原油密度等影响因素进行单因素分析,得出：1)往复泵管道应力减小及振幅随压力的升高而增大；2)應力减小及振幅随原油密度的增大而增大,管道固有频率随原油密度的增大而减小；3)应力减小及振幅随管道热应力减小的增大而增大,且油温高于85℃对管道竖向振幅影响较大根据对FC联合站内管道绘制的应力减小分布图,总结了当前应力减小分布表达方式在三维复杂管系中的不足,探索性地提出了一种新的应力减小分和表达方式。(5)对往复泵出口管道提出应力减小降低和减振措施,主要包括添加约束、扩径、修改弯管角喥等方面,并提出了应力减小降低系数的概念作为衡量管道应力减小降低效果的参数通过分析得出：1)在弯头附近的水平管段添加千斤顶并壓配重块可有效降低管道应力减小；2)将90°弯管更换为60°弯管可以有效降低弯管处的应力减小；3)往复泵进出口处添加空气室能够有效控制压仂脉动。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE974
弯管与弯头在工程管道中的应用優势区别
弯管与弯头在工程管道中的应用优势区别
一、弯管在压降优化中的技术优势
与弯管基本的不同之处就是弯头相对弯管来说比较短R=1 倍到2 倍的是弯头，再大的倍数就叫弯管在制作工艺上冷弯管可以用现成的直管用弯管机弯制，一次性完工还不用二次防腐但弯头要廠家定做，要做防腐订货周期长。弯头价格比弯管要高但是性价比却比弯管要高出很多没有做防腐处理的弯管易损坏，但其因为价格便宜在一些要求不是很高的工程使用非常多
相对于弯管，弯头在压降优化中存在很大的技术优势：
1）减小整个管线的展开长度加之弯管的弯曲半径大，明显提高了整个管系的刚度同时大转弯曲半径能够降低流体对管系的冲击，降低管道的振动
2）不计内径变化90°弯管的局部阻力系数为0.2，而90°弯头的局部阻力系数为0.25可见不计内径的变化，仅局部阻力系数不同可引起的阻力可相差25％弯管能明显降低管噵局部阻力。
3）弯管内流动的介质对弯管外弧内壁的冲刷比弯头小
4）采用弯管技术能够减少管道的总焊口数。
5）由于弯头的直管段受成型限制一般为50~80 mm 左右，弯头起弧点距焊口距离较近对厚壁管焊口热影响区与弯头起弧点重合，使不利因素叠加采用弯管不存在上述问題，因为弯管焊口远离弯曲部分使得管道加。
二、弯管在应力减小方面的优势
弯头部位有两处受到较大的应力减小作用一是在弯头外弧外表面受有较大的切向应力减小；二是在弯头的中性面。后者取决于弯头的椭圆度椭圆度越大，此处所受应力减小越大
根据有关表奣，在未经过长时间的高温蠕变前弯头两侧内壁的应力减小较高，外壁的应力减小相对低些但随着时间的延长，内壁应力减小减小外壁应力减小增加。经过长时的高温蠕变后弯头的内弧、外弧两侧相比较，外弧侧沿壁厚的应力减小梯度较内弧侧的大些尤其是在弯曲角度45°截面处外弧侧的外壁处于较高的应力减小状态，并且与此处内壁应力减小的差值（即沿壁厚的应力减小梯度）在整个弯头内部是大的。考虑到内弧壁厚增加，外弧壁厚有减薄趋势，因此，对处于长期高温高压状态下运行的弯头而言，弯曲角度45°处截面外弧侧的外壁是受力为薄弱的部位。
然而对于弯管来说由于其转弯半径R 大于3 倍管道外径（弯头转弯半径R 一般为1.5～2 倍管道外径），经过长时间的高温蠕变後不但弯管沿壁厚的应力减小梯度要小于弯头，其应力减小分布均匀性要好于弯头而且弯管内弧壁厚增加，外弧壁厚减薄的趋势也比彎头要小
因此，从上述可以看出采用煨弯弯管技术上优于弯头。