石油石化行業(yè)的輸送管道中往往存在著單相流或多相流腐蝕。本研究針對這種情況,設(shè)計研發(fā)了符合實際工況的高溫高壓大尺寸管道多相流腐蝕試驗裝置。本裝置可模擬的試驗溫度最高為140℃,最高壓力為10 MPa,并具備單相流及多相流的試驗?zāi)芰?擁有完整的對管道內(nèi)腐蝕參數(shù)的監(jiān)測能力及流場的觀測計算能力,裝置的能耗水平較低。 

【文章來源】：工程與試驗. 2020,60(01)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

凹槽型鎖緊裝置預(yù)緊力與支反力關(guān)系

紓┒嘞嗔鞲?吹氖匝樽爸謾?1試驗裝置的主要功能為滿足對高溫高壓條件下大尺寸管道多相流腐蝕的實際工況模擬[9-11]，試驗裝置需具備如下功能：（1）4英寸大尺寸管道，介質(zhì)在環(huán)路中封閉運行。（2）試驗溫度為：室溫至140℃之間，壓力最高為10MPa。（3）氣（包含CO2、H2S等酸性氣體）、水及油的多相流工況，液體流速最高為4m/s，氣體流速最高為20m/s。2裝置設(shè)計方案為達(dá)到上述的試驗裝置功能，將裝置整體分成多個子系統(tǒng)，分別為環(huán)路運行子系統(tǒng)、介質(zhì)供應(yīng)子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)及監(jiān)檢測子系統(tǒng)。裝置的設(shè)計如圖1所示。2.1環(huán)路運行子系統(tǒng)環(huán)路運行子系統(tǒng)是裝置的主體部分，其主要包括哈氏合金材質(zhì)的4英寸試驗管道環(huán)路（包括由法蘭連接的可拆換試驗段）、介質(zhì)分離器（外套加熱控制器）、離心液體循環(huán)泵、高壓氣體壓縮機(jī)及管道冷卻控溫系統(tǒng)等。其中試驗段包括1段透明可視段，采用藍(lán)寶石玻璃材質(zhì)。圖1高溫高壓大尺寸管道多相流腐蝕試驗裝置設(shè)計圖該子系統(tǒng)的工藝流程為氣體供應(yīng)壓力儲罐輸出液態(tài)氣體，通過柱塞泵加壓，然后通過加熱器汽化成高壓氣體，最終經(jīng)高壓管道進(jìn)入管道環(huán)路，為整套試驗系統(tǒng)提供壓力。液體介質(zhì)在介質(zhì)配制罐中配好后泵入介質(zhì)分離器，開啟離心液體循環(huán)泵，單相液體介質(zhì)在管道與介質(zhì)分離器形成的環(huán)路中封閉運行，在外套加熱控制器的作用下達(dá)到室溫至140℃之間的試驗溫度。同時開啟高壓氣體壓縮機(jī)將氣體泵入正在封閉循環(huán)運行的液體流中，從而形成氣液兩相流，流經(jīng)試驗段后進(jìn)入介質(zhì)分離器進(jìn)行氣液分離，再進(jìn)入下一個封閉循環(huán)。使用泵的變頻調(diào)節(jié)器對液體和氣體流量進(jìn)行控制，為達(dá)到液體流速最高為4m/s，氣體流速最高為20m/s的要求，設(shè)計的離心液體循環(huán)泵和高壓氣體壓縮機(jī)的技術(shù)指標(biāo)如表1、表2所示。表1離心液

No.12020徐龍，等：圓柱包容鎖緊裝置的失效分析與設(shè)計·141·考慮到空間、材料剛度、成本等，不能選擇過大的n，應(yīng)考慮在40~60mm之間選擇；（4）使用大圓角過渡，以減少S3位置的應(yīng)力集中；（5）裝配間隙應(yīng)盡可能校圖7預(yù)緊力、裝配間隙與支反力響應(yīng)曲面圖（凹槽型）圖8凹槽型鎖緊裝置預(yù)緊力與支反力關(guān)系2.4三種鎖緊裝置的對比分析比較這三種鎖緊裝置，在相同的基本尺寸下，全封型的最大支反力為85076N，縫隙型為72978N，凹槽型為122340N。因此，凹槽型鎖緊裝置具有最大的承載能力，全封型鎖緊裝置則比縫隙型鎖緊裝置稍好。因此，在需要大承載能力的場合，應(yīng)考慮使用凹槽型鎖緊裝置。從預(yù)緊力、裝配間隙和支反力三者的響應(yīng)曲面圖可以看出，凹槽型鎖緊裝置的承載能力對裝配間隙具有最大的敏感性。因此，在設(shè)計凹槽型鎖緊裝置時，應(yīng)更加嚴(yán)格控制裝配間隙。3結(jié)論本文提出了一種圓柱包容鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。在分析失效模式的基礎(chǔ)上，給出了一些設(shè)計建議。具體結(jié)果如下：（1）提出了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，采用正交試驗法和有限元法對圓柱包容鎖緊裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，獲得了每個參數(shù)對承載能力的影響規(guī)律。（2）通過仿真得到了預(yù)緊力與承載能力之間的定量關(guān)系，指導(dǎo)圓柱包容鎖緊裝置的設(shè)計及使用。（3）立柱和圓柱孔之間的裝配間隙對鎖緊裝置的承載能力有很大影響。裝配間隙越小，承載能力越強(qiáng)。參考文獻(xiàn)[1]ChenF.，ChenG.，ShaoD.Designoftheclampingmechanismonweldingequipmentinhotchamber[J].AppliedMechanicsandMaterials，2015，（741）：3-4.[2]YangD.，YangB.，MengG.，F(xiàn)engZ.Giantmagnetostrictiveclampingmechanismforheavy-loadandprecisepositioninglinearinchwormmotors[J].Mechatronics，2011

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本文編號：3237325