离心泵管线的应力分析

企业技术开发企业技术开发2014年6月离心泵管线的应力分析李正国（中石化洛阳工程有限公司，河南洛阳471003）收稿日期：2014-03-03作者简介：李正国（1961—），男，辽宁抚顺人，大专，工程师，研究方向：动力管道、炼化装置设计。摘要：作为石油炼化装置内外最常用的流体输送设备，离心泵在各种炼化装置中被广泛运用，对装置运行具有非常重要的意义。由于其管嘴受力有严格限制，在进行应力分析时，应根据实际情况对其管系进行优化，满足其长期安全运行的需要。关键词：工况；偶然荷载；波纹管膨胀节；CAESARII中图分类号：TE973.1文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）16-0046-03StressanalysisofcentrifugulpumppipelineLIZheng-guo（LuoyangPetrochemicalEngineeringCorporation，SINOPEC，Luoyang，Henan471003，China）Abstract:Asthefluidconveyingequipmentinoilrefiningdevice，centrifugalpumpswhichareveryimportantfortheoperationofthedevicearewidelyusedinvariousrefiningdevice.Becauseofitsstressofnozzleisstrictlylimited，itshouldbeoptimizedbasedonthepipesystemtomeettheneedsofthelong-termsafeoperation.Keywords：workingconditions；accidentalload；bellowsexpansionjoint；CAESARII企业技术开发TECHNOLOGICALDEVELOPMENTOFENTERPRISE第33卷第16期Vol.33No.162014年6月Jun.2014管道应力分析与计算是管道设计的基础，它研究管道在各种载荷作用下产生的力，力矩和应力，从而作出对管道安全性的评价。管道布置不合理，将会使整个装置运行存在安全隐患，例如，由于管道热应力而导致的管架被推坏，设备管口被撕裂或被顶坏，弯头、三通等焊缝处裂缝以及法兰泄漏的现象时有发生，严重者还会引起爆炸或燃烧。如果管系固有频率与震源的激振相同，则整个装置系统将发生共振，对建筑物和设备造成损坏。管道应力分析尤其是通过计算软件分析，不但可以保证系统装置的安全运行，而且由于应力分析是通过计算软件来进行的，因此，数据精确，结果可靠，用其辅助配管设计，可以减少不必要的工程投资。首先，通过应力分析，可以合理地布置管架，精确计算管架个数及承重，从而减少不必要的土建投资；其次，通过应力分析，可以得出弹簧、管件、补偿器等管道配件的准确设计参数，也将使这一方面的投资更加合理化。通过应力分析，使设计的管道尽可能经济合理，在安全生产、优化设计、节约材料等方面起到很大作用，并已在石油化工电力等领域占据了十分重要的位置。1工艺简介工况，设备在和其动作有直接关系的条件下的工作状态。具体到离心泵工况，则指离心泵与其相连的管线，在不同的工作状态下的具体工作状况。偶然荷载，设计使用年限内不一定出现，但一旦出现就会数值很大，持续时间很短的荷载。如：地震、风、海浪等波纹管膨胀节。为补偿热涨、附加应力，而在设备或管道上设置的一种挠性结构。根据波纹管材质的不同，可分为金属波纹管膨胀节与非金属膨胀节。离心泵，是炼化装置内物料输送的主要设备，一般由2～4台相同的离心泵组成一套互相开备的泵组，以便在装置运行过程中，由于某些原因导致离心泵或与离心泵相连的管线需要检修时，可通过阀门切换，保证正常生产的前提下，对问题泵与管线进行维护、更换。2布置要点①根据气候条件和介质特性，泵的布置分为露天、半露天和泵房3种。②泵的布置及其泵房设计应符合GB50160-92《石油化工企业设计防火规范》规定，爆炸危险性分级应符合现行的爆炸危险场所电气安全规程的规定。③泵房及集中布置的露天泵区，应有蒸汽灭火设施，并符合《防火规范》要求。④泵房内的采暖、通风、采光等措施，应符合GBJ16-87《建筑设计防火规范》的规定。⑤泵进出口管道布置，应考虑泵维修检查所需空间。3应力分析要点①泵出入口管线，应满足工艺要求。第33卷第16期②泵嘴受力，应满足标准（API610等）或制造商提供的受力要求。并应做到布置简捷，安全经济。③泵出入口管线的支架，应满足各种工况下管线的柔性及受力要求。计算时，应包括所有可能的操作工况，特别对于存在备用泵的多台泵情况下，计算工况为多个实际操作工况的组合。譬如，一开一备、两开一备等状况，并把设计状态作为校核