空分冷箱内管道静力分析边界条件的设定

2014N007机械与自动化Joumal of Henan Science and Technology河南科技空分冷箱内管道静力分析边界条件的设定李惠民刘方(开封空分集团有限公司设计研究院,河南开封475004)摘要:空分冷箱作为空分装置中精馏、换热的场所,是空分装置的关键部杋之一,其中管道因受到工作介质温度低、空间等条」件的限制,管道应力分析对管道的安全性及优化有着较为重要的意义。本文着重从管道静力分析方面,对其边界条件的合理设定进行论述。关键词:低温管道;静力分析;边界条件中图分类号TQ116文献标识码:A文章编号:1003-5168(2014)13-0135-021前言裙座底部温度取值为分馏塔基础温度或者裙座所支撑的钢结构由于空分冷箱内管道的特殊性,即工作温度低且与安装温温度。同时对于塔器设备还应注意塔器型式的不同。空分装置中度温差大、工作介质为助燃介质(液氧、氧气)和窒息性介质(液塔器型式有填料塔、筛板塔及筛板塔上复合一段填料的复合塔。氮、氮气、液氩、氩气)、冷箱空间限制、工作在珠光砂环境中,所在设备模型建立时,应考虑塔器结构的差别。对于不连续的单元以在装置运行期间,不具备在线检修的可能性,只能停车扒砂后体要区别对待,其操作温度及压力也是不同的才能进行检修工作。在保证管道满足工艺需要的前提下,管道的过滤器、缓冲分离管也是按照塔器同样的设计思路考虑安全性问题显得更加突出。静设备中最为特殊的是板翅式换热器,板翅式换热器截面通常2管道静力分析的提出为矩形,而分析软件中模型按杆件考虑,截面为圆截面。因此需目前,业内为保证管道的安全性及提高优化管道的可能要将矩形等效为相应的圆截面。板翅式换热器通常支撑于换热性,纷纷引入应力分析软件对管道进行应力分析。主流的应力分器横梁处,在模型中亦应该考虑,并按工艺计算结果按线性关系析软件有 Caesar I、 AutoPIPE等。根据管道所受的外力是否随时计算得到横梁的工作温度。目前,高压板翅式换热器仍依赖进间变化可将管道力学研究划分为静(应)力分析和动(应)力分口,高压板翅式换热器管嘴有着较为苛刻的管嘴受力要求,在计析。静力分析指的是对外力与应力不随时间而变化的工况进行算完管道应力分析后,应予以校核以满足厂家要求。此外,静设力学分析,常见的有介质的内压、管道元件的自重、管道内的介备还需注意的问题是管口的位移量的确认。常规静设备径向管质重量、管道的热胀和位移载荷等,并进行相应的安全评定,使口按照上述方法建立无重量钢体随设备模型统一考虑。而在设管道满足相关管道标准规范的要求。动力分析指的是对包括管备顶部的管口按照其在封头位置的差别分为:位于封头中心的道的机械振动、疲劳等外力与应力随时间而变化的工况进行力管口、斜插封头的管口。前者仅仅有垂直方向的位移,而后者则学分析。冷箱内管道主要进行静(应)力分析。管道静力分析的目要注意有垂直与水平两个方向的位移,应在建立模型时予以考的是充分考虑各种静载荷的作用特性,利用适当的方法来求解虑。而管嘴的模型均是按照无重量钢体考虑。管系在载荷的作用下所引起的力、应力和位移,并加以判断,使动设备主要有低温工艺液体泵、增压透平膨胀机组等。其满足管道元件以及与之相连的设备的强度要求,使压力管道般地,动设备均为空分厂家外配套设备,而动设备厂家一般会在及相连设备能够安全地运行,同时又使得管道的一次投资最少。提供的技术资料中提供设备管嘴受力或位移的要求,此数据则管道静力分析主要需要进行三方面的工作:正确地将管道可以直接作为边界条件输入。泵在缺乏数据的情况下,将泵口法力学模型转换为数学模型、真实地描述管道的边界条件以及正兰作为固定点模拟确地分析计算结果。而其中的根本问题就是边界条件的问题,而3.2冷箱内管道支架的模拟体现在工程概念上就是管系中各管道元件的约束条件、附加位空分冷箱内管道支架按功能可分为三类:一是用于支撑管移、管系端点类型、冷紧等具体问题的模拟。只有真实地描述这道;二是固定管道,并将载荷传递至可靠的承载结构;三是控制些边界条件,才能得到尽量准确的计算结果。管道按预期的要求变形,达到消除应力的目的。根据冷箱内管道3边界条件的设定支架的功能分类,管架类型归结为以下三种管道的边界条件可分为位移边界条件、力边界条件和弹簧(1)限位式支架。用于约東或部分限制管道系在支点出边界条件。空分冷箱内管道因其特殊性,目前一般不设置弹簧支(几)个方向位移的支架。冷箱内管道常使用限位架的部位为膨吊架,因此对于空分冷箱内管道仅需要考虑位移边界条件及力胀机进、出口近处管道,防止管道应力传递至膨胀机组损坏膨胀边界条件机组。3.1设备边界条件的设定(2)导向式支架。用于引导管道沿预定方向位移而限制其冷箱内安装的设备主要分为静设备和动设备,静设备主要他方向的位移支架。冷箱内管道常使用导向式支架的部位有附有精馏塔、板翅式换热器、过滤器和缓冲分离罐等。无氢制氩空塔管道的第二个及后续垂直管道的支架,垂直长距离管道的支分精馏塔包括下塔、上塔、粗氫塔和精氩塔。上塔、主冷、下塔焊撑。接组成主塔,坐落在下塔支架上,粗氩塔及精氩塔分别坐落在各(3)固定式支架。用于完全约束管道系在支点处任何线位自的裙座支架上,支架的材质常用不锈钢材质。而这些塔器常用移和角位移的刚性支架。冷箱内管道常使用固定式支架的部位的材质为铝镁合金,而两种材料的线膨胀系数不一致,因此在建有液体节流阀后固定架。空分冷箱内管架一般生根在冷箱骨架模时需同时建入设备和支架,支架温度可以取为裙座顶部温度上或设备上,对于生根在设备上的管道支架,附塔管道支架的模与底部温度的算术平均值。裙座顶部温度取值为塔器底部温度,拟较为复杂。因为附塔管道支架是生根在塔上面,而塔由于热胀河南科技2014No07Journal of henan Science and Technol誡与自动化变频器在煤矿斜井绞车系统中的运用初探王昭阳胡文博(郑州煤电股份有限公司超化煤矿,河南郑州452385摘要:滐矿斜井车系统是一种单筒单绳式的提升系统,其主要包括的装置有絞车、车斗、电磁抱闸装置、电源柜、启动装置电阻箱和操作台等。在这些装置中,电磁抱闸装置是一种特殊的系统,当电源处于失电状态时该裝置就会处于完全抱紧状态。变频器以其独特的性能特点在该装置中得到广泛应用,使用变频器可以提髙电动机的启动速度,变频器在使用中具有操作方便、调速范围广和高效节能等特点。本文就变频器在煤矿斜井鉸车系鋭中的运用进行探析。关键词:变频器;滐矿斜井;绞车系统;运用中图分类号:TD55文献标识码:A文章编号:1003-5168(2014)13-0136-02传统矿用提升机一般使用绕线式的电机调速系统,这一系器,具有双限制的保护功能,可以实现绞车的限速和减速。除此统的使用使得提升机在爬行阶段对速度的控制性能较差,提升之外,变频器还能够实现发电的自动转换,确保绞车在下放重物机在负载变动时很难实现减速控制,通常情况下会给机器带来时更加平稳。变频器输入的电流波基本上为正弦波,从而使得电较大的故障,从而使得生产效益受到严重影响。为了实现提升机网的谐波污染逐渐减少的恒加速和恒减速控制,在施工过程中引入了变频器,将变频器2变频器在煤矿斜井绞车系统中的应用运用在煤矿斜井绞车系统中能够避免施工事故的发生,对提高施工质量有重要作用。21变频器在煤矿斜井绞车系统中的提速应用1变频器的工作原理及其技术性能速的变频调速。变频调速的主要工作原理是对电机输入的电源频器的工作原理频率进行改变从而使得电机的转速发生变化,可以达到较高的变频器使用的主要目的是实现绞车的提速,其在工作的过调速范围。通常情况下变频器的调速可以达到350Hz,变频器的程主要是由施工人员改变电子机的供电频率从而达到改变电动频率调节精度也相对准确。变频器在提速应用中可以实现软启机转速的目的。变频器调速系统主要分为两个部分。第一个部分动和平滑调速,从而使得转差率逐渐降低,也会提高电路功率。是以绞车电机作为电动机来调速,这一过程通常被称为逆变过电机的输出功率会随着变频器的转速不断地发生变化,可以起程,该过程主要由三部分组成,分别是整流、正常逆变和滤波。其到节电的效果。变频器和一些软件相结合可以对输出转矩进行中核心部分是正常逆变部分,它通过运行可以改变电机定子的改变,可以根据具体的使用要求对参数进行设置,通过控制端子供电频率。第二部分是将绞车电机作为发电机的过程,这一过程排从而使得绞车系统的整个行程得到有效的控制。其中,行程控被称为能量回馈过程,该过程的组成部分也有三部分,主要是整制主要是将变频器在升降过程中的阶段进行划分,根据具体形流、回馈逆变和输出滤液。其中核心部分是回馈逆变部分,通过成区间的实际情况使用多个变频器进行调速,从而控制整个系回馈逆变可以使得输出电压相位和电网电压呈现一致性。在系统的升降。对于绞车系统的停运和启动也能起到较好的控制作统出现减速或是受到重压的情况下对其进行操作就会向电网回用,除了对系统的行程进行控制外,还可以对整个系统进行制1.2变频器的技术性能动控制。一般情况下采用回馈控制和抱闸制动控制两种相结合变频器在工作中主要的技术性能是通过传感器矢量控制的方法进行控制。利用变频器提升过程中的惯性作用进行加速技术实现无级调速,在调速的过程中调整的范围较宽,具有高精和减速的控制,使系统在运行的过程中产生一定的能量进行制度的特点。当变频器的运行出现低频情况时,其额定力矩输出会动,这种制动的形式是一种软制动,可以有效避免机械的下滑。出现全部输出的情况。电频器的主要器件大多数是进口的设备,在绞车停止运行时采用抱闸制动,当系统运行到停车的位置时质量相对较高,在使用过程中的维修程度也较低。一定程度上提变频器就会发出停车信号,从而实现抱闸制动。操作人员的操作高可绞车的安全运行速度。此外,变频器使用的是数字式的监视行为出现错误时变频器就会发出紧急制动,从而实现操作控制。冷缩往往有较大的热位移,所以需将该热位移准确模拟到附塔力学要求的一个手段,是一个力学分析过程,是保证管道安全性管道的支架上。通常先建立设备模型至管架同标高,而由设备中的必要条件。对模型边界条件的描述越真实,则结果越真实,对心至设备外壁为同设备输入条件(温度、压力)设备无重量刚体,管系的安全性判定则越正确。外壁至管道支架亦为无重量刚体,而管道节点关联此管道支架节点即可。参考文献:3.3在部分主管道在操作状态有较大位移时,如果此管道唐永进著压力管道应力分析(第二版川M北京:中国石有分支管道,则应将主管与支管同时建模,或将主管与支管的连化出版社,2010.接节点位移作为支管的位移边界条件而单独建立模型。[2]宋岢岢.工业管道应力分析与工程应用M北京:中国石4结语化出版社,2011管道的静力分析是验证管系柔性设计是否能满足各方面