發(fā)布時間：2020-06-26 00:52

【摘要】：高溫工況下管道法蘭接頭受螺栓力、外彎矩等元素作用容易產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致墊片上不均勻壓力分布進而泄漏。當(dāng)前并無有效的針對法蘭接頭偏轉(zhuǎn)測量和高溫法蘭泄漏預(yù)警的裝置或系統(tǒng),因此圍繞高溫法蘭轉(zhuǎn)角測量及漏前預(yù)警進行研究。本文基于對管道法蘭接頭偏轉(zhuǎn)和泄漏機制的研究,由理論分析建立起利用偏轉(zhuǎn)角來評價法蘭接頭密封安全性的研究方向,順著這一方向通過公式推導(dǎo)給出了兩種利用偏轉(zhuǎn)角來對法蘭泄漏進行預(yù)警的評價標(biāo)準(zhǔn)。利用ANSYS建立一現(xiàn)有管道法蘭整體模型,對管道法蘭施加螺栓預(yù)緊力、內(nèi)壓、外彎矩來模擬分析其在三種工況下的偏轉(zhuǎn)狀況,并根據(jù)偏轉(zhuǎn)角進行剛度評價。為實現(xiàn)對法蘭接頭偏轉(zhuǎn)角的實時監(jiān)測,避開直接對法蘭轉(zhuǎn)角的測量從易測量量入手,提出一種通過測量法蘭端部位移來獲得其偏轉(zhuǎn)角的方法。在此方法的指導(dǎo)下給出法蘭端部位移延伸轉(zhuǎn)換為偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)方案,并引入橋式位移放大機構(gòu)對方案進行完善,最終設(shè)計出一種基于放大機構(gòu)的法蘭轉(zhuǎn)角測量裝置。給出從測量量轉(zhuǎn)換成法蘭轉(zhuǎn)角的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法,提供了工程實踐安裝方案,以實現(xiàn)長期在高溫工況下利用裝置實時獲取法蘭的總偏轉(zhuǎn)角,并以此衡量法蘭泄漏失效風(fēng)險。將位移放大機構(gòu)加入到所設(shè)計的法蘭轉(zhuǎn)角測量裝置中來進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,引入柔性鉸鏈代替其中的普通鉸鏈。研究了柔性鉸鏈的尺寸與剛度設(shè)計,完成了柔性放大機構(gòu)的尺寸設(shè)計、剛度計算公式、整體放大倍數(shù)計算。為確定相關(guān)計算參數(shù)對柔性放大機構(gòu)所用材料聚丙烯進行材料性能試驗。通過改變結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)b和L設(shè)計對照試驗來研究其對柔性放大機構(gòu)放大效果的影響。對最終選定的柔性機構(gòu)設(shè)計方案建立有限元模型進行分析,將分析得到的結(jié)果與理論計算結(jié)論、實驗結(jié)果進行對比驗證其可靠性。搭建管道法蘭偏轉(zhuǎn)泄漏試驗平臺,利用試驗研究檢驗所設(shè)計法蘭轉(zhuǎn)角測量裝置是否可靠。試驗過程中對管道法蘭逐級施加彎矩,通過轉(zhuǎn)角測量裝置所測得的結(jié)果與有限元模擬分析結(jié)果進行對比,驗證裝置的功能可行性和測量精度。對管道法蘭連接系統(tǒng)通入一定壓力的氦氣,在逐級施加外彎矩的同時利用氦質(zhì)譜檢漏儀測量法蘭接頭泄漏量,將法蘭偏轉(zhuǎn)角與其泄漏量關(guān)聯(lián)起來。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH712
【圖文】：

高溫法蘭連接泄漏案例

法蘭變形主要位置

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本文編號：2729574