第一章任务与职责 1. 道柔性设计的任务 压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况； 1) 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏； 2) 管道接头处泄漏； 3) 管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行； 4) 管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏； 2. 压力管道柔性设计常用标准和规范 1) GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》 2) SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》 3) SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》 4) SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》 5) SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》 6) JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》 7) JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》
8) GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》 9) HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 10)GB 150-2004《钢制压力容器》 3. 专业职责 1) 应力分析(静力分析动力分析） 2) 对重要管线的壁厚进行计算 3) 对动设备管口受力进行校核计算 4) 特殊管架设计 4. 工作程序 1) 工程规定 2) 管道的基本情况 3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿 4) 用目测法判断管道是否进行柔性设计 5) L型U型管系可采用图表法进行应力分析 6) 立体管系可采用公式法进行应力分析 7) 宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道 8) 采用CAESAR II 进行应力分析 9) 调整设备布置和管道布置 10) 设置、调整支吊架
输水管道振动分析 水利水电工程和农业水利工程中，为了减小蒸发、输水方便、利于控制，常采用压力管道进行输水。在管道输水过程中，往往会发生管道的振动现象，若管线长期振动会遭受疲劳破坏，进而引发管线断裂、水体外泄等事故。应在设计中予以考虑。 1.输水管道振动机理 在压力和流速作用下，管道壁会承受动水压力，动力设备、来流条件、流体输送机械操作和外部环境的刺激会使管道产生随机振动。 管道、支架和相连设备构成一个结构系统，在激振力的作用下，系统会发生振动。管道振动分为两个系统：一个是管道系统，一个是流体系统。 压力管道的激振力来源于系统自身或系统外部。来自系统自身的激振力主要有与管道相连接的机器的振动和管内流体不稳定流动引起的振动；来自系统外的主要有风、地震等。振动对压力管道而言是交变荷载，危害程度取决于激振力的大小和管道的抗震性能。 2.管道激振力分析 来自系统内部的激振力主要有以下几种： 2.1 由于运动要素脉动产生的脉动压力 实际工程中的液体流动多属于紊流，其基本特征是许多大小不等的涡体相互混掺着前进，在流动过程中流速、压强等运动要
素会发生脉动，继而产生脉动压强和附加切应力，管道在此作用下会发生振动。 2.2 由于气蚀产生的冲击力 对于部分压力管道，基于提供水流动能和节省工程投资的需求，常选择断面较小的管道，管道内流动的水流为高速水流。水流流动过程中动能较大，压能较小，当压强低于同温度下的气化压强时，部分液体发生气化，产生空泡。空泡随液流前进的过程中逸出，当压强增大，其自身的存在条件被破坏后，空泡发生溃灭。空泡在管壁附近频频溃灭，会在瞬间产生较大的冲击力，使管道发生振动。 2.3 由于水击产生的水击压力 压力管道中流动的液体流速因某种外界原因发生急剧变化时（如阀门开启或关闭），由于液体具有一定的压缩膨胀性，液体内部压强产生迅速交替升降，这种交替升降的水击压力像锤子击打在管壁、阀门或其他管路元件上一样，造成管道的弹性变形和振动。 3.削减管道振动作用的措施分析 3.1管道材料的选择 管道材料不同，其结构性能也不同。为了减轻振动，首先应选择抗震性能较强、弹性较好的材料。如同等条件下，应首选钢管、UPVC管，其次是铸铁管、混凝土管。 3.2 消减流体振动
1 前言 核电站管道系统布置中，大量采用孔板作为节流装置或流量测量装置。孔板对流体的扰动会导致局部回流和旋涡的出现，引起管内的局部压力脉动，从而造成管道系统出现振动和噪声，严重情况下会导致结构开裂和流体泄漏，造成巨大经济损失。为从根本上避免孔板诱发振动对结构完整性的威胁，需要在设计阶段就充分考虑流致振动影响，但由于流致振动问题的复杂性和技术手段的限制，目前缺乏可以指导工程设计的通用研究成果。由于管道流体作用在管道结构上的流体激励是随机的，必须采用随机振动分析方法对管道响应进行计算。本文利用孔板诱发流体脉动压力的试验测量结果，采用ANSYS 软件的随机振动分析功能，对孔板扰流诱发的管道振动响应进行了计算，并分析了脉动压力的相关性对管道振动响应的影响。由于ANSYS 软件的随机振动分析功能有些理论和使用上的限制，文中还介绍了使用ANSYS 软件计算管道流致振动响应过程中的一些特殊处理方法。 2 孔板诱发脉动压力的功率谱密度 在用随机振动理论对孔板诱发的管道流致振动响应进行计算之前，需要获得作用在管道内壁的脉动压力功率谱密度函数（PSD）。本文在实验测量结果的基础上，根据均方值与自功率谱密度的关系式，通过推导及假设获得了脉动压力场所有位置的自功率谱密度；互功率谱密度根据ANSYS 程序中的空间相关模型获得。关于实验的具体描述见参考文献，关于激励模型的建立见参考资料。 2.1 脉动压力的自功率谱密度 实验测得的脉动压力均方值沿管道环向近似于均匀分布。不同的轴向测点测得的均方值如图1 所示，图中反映了孔板对流体产生了明显局部扰动，且孔板对下游的扰动比上游大，产生的脉动压力的峰值产生在测点5 位置（孔板后158.4mm）。忽略孔板影响范围之外的脉动压力，并根据均方值沿轴向的分布形式，假设均方根值由测点2 位置线性增加到测点5，再由测点5 线性减小到测点7。 注：孔板位置的横向坐标为0，测点沿流动方向排号，孔板前两个测点，孔板后6 个测点 图1 各轴向测点处的压力脉动均方值
热力管道设计中的应力分析 2009年第7期（总第128期） 【摘要】在指出对热力管道进行应力分析重要性的基础上，提出了热力管道应力分析的一般模式以及对管道应力分析中可能遇到的问题进行了归纳，并对解决这些问题的方法进行了讨论。 【关键词】热力管道；应力分析；荷载 1 引言 随着火力发电机组容量的增大，主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道等热力管道的设计参数不断提高，管径及壁厚也随之加大，管道应力分析也受到越来越多的重视，有些投资方对设计单位的应力计算提出明确要求。热力管道的应力,主要是由管道承受的内压、外部荷载、偶然荷载以及热膨胀等因素引起的,管道在这些荷载作用下的应力状态十分复杂。进行应力分析与计算,是研究管道在各种荷载作用下产生的力、力矩和应力,从而判断管道的安全性,且满足所连接的设备对管道推力(矩) 的限定,同时使管道设计尽可能经济合理。管道应力分析是热力发电厂管道工程设计的基础，对整个工程而言，通过应力分析可以优化配管、合理布置管道支吊架，以使土建投资及弹簧、补偿器等管道配件方面的投资更加合理化。 2 管道应力分析 一般而言，热力管道管系多为三维空间走向，由一条或多条主管及数条支管组成，有些管系甚至会含有一个或多个环行结构。在进行应力分析之前需根据管道走向建立管道应力分析的三维立体图，确定应力分析的结构参数。 2.1 管系荷载的确定 管系所承受的荷载大致可以分为四类： （1）压力及温度荷载：热力管道可能在几种不同的压力和温度条件下运行，在计算时应根据实际情况确定最不利的一组压力和温度条件，以便计算管道在
最危险工况下的能否满足条件。 （2）持续外载: 包括管道基本载荷(管子及其附件的重量、管内介质重量、管外保温的重量等) 、支吊架的反力、以及其它集中和均布的持续外载。 （3）热胀及端点附加位移: 管道由安装状态过渡到运行状态, 由于管内介质的温度变化,热胀冷缩使管道发生形变；与设备相连接的管道, 由于设备的温度变化而出现端点附加位移, 从而对管道产生约束，使管道发生形变。 （4）偶然荷载: 包括风雪荷载、地震荷载、流体冲击以及安全阀动作等而产生的冲击荷载。这些载荷都是偶然发生的临时性荷载, 而且不会同时发生, 在一般静力分析中, 可不考虑这些荷载。 2.2 荷载工况 一般情况下，管道应力计算主要考虑安装和运行两种工况。安装工况是指管道在常温下，考虑内压、持续外载条件下管道的受力情况；运行工况是指管道在 运行条件下考虑内压、自重及运行温度情况下的荷载工况。 2.3 计算软件的选择 由于计算机的不断普及，国际上出现了一批管道应力分析专用的计算机程序。其中一些程序经过不断升级和完善，软件的功能和使用的方便程度都达到了相当高的水平，已成为国际公认和通行的管道应力分析软件。国内也出现了一些自行编制的管道应力分析程序，这些程序往往针对性和目的性较强，效率较高但功能比较单一，与国外软件相比还有一定差距，算不上真正商业化的软件。目前,使用较多的管道应力分析软件有:美国COADE 公司的Caesar II、美国AEC Croup 公司的CAD pipe，美国AAA 公司的Triflex等。其中Caesar II软件是进行管道静力分析和动力分析的专用程序,功能比较齐全,可考虑管 道的非线性约束,如管道与支架间的摩擦力、限位支架的间隙等,通过计算可得出设备管口受力、管架受力、管道一和二次应力、法兰受力、弹簧规格(如有弹簧支架) 、管道各节点位移以及管道振动频率等。 2.4 边界条件及约束处理 施加的边界条件和约束对管道的计算至关重要，其作用与影响有时远远大于压力载荷, 因而必须仔细考虑现场参数，力求给出的边界条件和约束与现场情况一致。一般热力管道的管系中有多种形式的约束: 滑动支架、导向支架和固定支架等。计算模型中对上述支架对管道的约束可分别进行简化。滑动支架约束处受约束的方向(与管道轴线垂直的方向) 位移定为零,不受约束的方向(轴向) 位移自由, 另外三个转角自由；固定支架约束处, 三个方向位移均限定为零，另外三个转角也限定为零。
分析管道震动与裂缝的原因及其消除措施 摘要：管道振动与裂缝的存在严重干扰正常生产，造成安全隐患，积极解决这类问题对实现安全生产有重要意义。本文介绍了管道振动与裂缝产生的原因，并结合原因分析探讨了如何实现减震消震的举措，希望能够改善管道振动与裂缝现象，促使压缩机安全运行。 关键词：管道振动减震消震管架 石油化工领域往复式压缩机应用较为普遍，这类机械常见问题为管道振动与裂缝，尤其是压缩器工作时，缓冲罐等容器刚性连接的地方经常出血裂纹，不仅影响正常生产应用，还存在较大的安全隐患，所以积极分析压缩及管道振动和裂缝出现原因，并积极探讨消除措施，是实现安全生产的重要举措。 一、管道振动与裂缝产生原因 管道振动与裂缝的产生主要以气流脉动、共振和内部机械原因为主。往复式压缩机工作时需要通过活塞在气缸内的往复运动实现气体的吸入、压缩和排出，这种周期性运动决定了管道进出口内流体呈现脉动状态，一旦气流遭遇管件产生激振力，即可产生管道振动现象。管道内容纳的气体可称为气柱，压缩机工作时促使气柱不断压缩、膨胀，以激发频率工作，管道内部管件与支架组成弹性系统以固有频率运作，当激发频率与固有频率接近或相等时导致压力脉动异常从而产生管道内的机械共振现象[1]。内部机械原因主要为管道设计不合理、内部机械动平衡性能差、基础与支撑不当等，导致压缩机工作时出现管道振动现象甚至造成裂缝。 二、管道振动与裂缝消除举措分析 1.管道减震 目前，管道减震措施主要以三种为主，分别是通过控制气流脉动、合理设计管道来减少谐振发生，通过调整激发频率和固有频率避免其相近或固定，通过合理设计管道装配结构、调整牢固压缩机组实现减震目的。往复式压缩机内决定压力脉动和振动发生的二因素主要包括压缩机参数、系统噢诶之与压缩介质的物理参数，三种因素在振动的发生中有着重要影响[2]。 减震举措中，减少气流脉动是常见方法，可通过设置缓冲器实现减震目的，缓冲器内部的芯子元件可有效减弱压力脉动，效果理想。设置缓冲器是常用的时段，缓冲器的村子啊可有效调整气流脉动幅值，改变气柱固有频率，不过在缓冲器体积选择和位置安放上要注意选择气流脉动发源处以达到最佳减震效果。固有频率的调整是消除压力脉动、避免共振的有效方式，调整目的的实现可通过改变管路尺寸、走向和位置等举措达到目的，或者也可从用缓冲罐等设备实现目的。压缩机运转时通过调整主机平衡度可改变固有频率，在振动情况较为严重的管路
核电站柴油机管线振动问题的分析白金川 发表时间：2019-10-14T16:26:03.747Z 来源：《电力设备》2019年第9期作者：白金川1 唐唯众2 孔祥永3 袁亮4 [导读] 摘要：柴油机作为核电站重要设备，执行在全厂失电的情况下应急供电的功能。 （苏州热工研究院有限公司深圳 518000） 摘要：柴油机作为核电站重要设备，执行在全厂失电的情况下应急供电的功能。以某核电厂柴油机系统供油回路管线振动问题为例，通过PEPS 6.0动力学时程分析的方法，找出管线振动的原因，并给出具体的解决方案。同时对管线在自重、内压、热膨胀、地震等载荷工况下的应力进行计算。最后总结此类问题的通用解决方法，用于解决柴油机管线振动问题。 关键词：柴油机；管线；振动；PEPS 1 引言 某核电站在进行柴油机系统附属管线进行振动普查的过程中，发现回油管线普遍存在振动超标状况。轻微的振动可以通过管线的刚性及固定支架等处理，不会对管线产生塑性破坏。如果柴油机管线出现振动频率高、振动幅度大的情况，管线与附件的连接部位、管线与支架的连接部分会产生较大的交变应力，导致管线产生疲劳破坏，主要表现为焊缝开裂，支架变形、仪表损坏等。核电厂应急柴油机的功能是在全厂失电情况下，对中低压核辅助设备电力提供保障，确保核电厂安全停机停堆。根据运行要求，在紧急启动信号发出10秒内，应急柴油机需启动并达额定转速和额定电压。燃油回油管线（下称回油管线）是维持日用油箱8m3储存油量的重要设备。若回油管线处于振动超标状态，将加速该管线材质疲劳损伤，使管线破损几率增大，从而影响柴油机的应急启动，威胁核电厂的安全稳定运行。 2 管线振动原因分析 从管线振动的振源可知，管线振动可分为机械导致的受迫振动和管线内介质导致的振动，回油管路的振动主要是由于柴油机本体振动导致，分析如下： 柴油机回油管一端连接柴油机本体，一端连接软管。柴油机在启机过程引发设备振动，从而带动回油管线振动，柴油机和回油管线相对位置如图2-1所示。回油管线整体刚度交底，在图片标示处受到柴油机本体振动的激励，导致管线受迫振动。 4.PEPS时程分析回油管线振动的通用方法 4.2 1 静力及地震分析 PEPS管线应力分析软件的理论基础为结构力学理论，在对方程进行求解时有如下假设：1.梁或杆单元不存在大变形。2.在节点存在位移时，不影响梁或杆的形状。在此假设下符合胡可定律，并且是线性的[6] [7] [8]。 在应用PEPS软件进行管道力学分析时，第一个节点必须为固定点，其他约束的约束方法要满足自由的静定系统条件。根据以上求解方程，进行矩阵计算。 管系中各单元的力、应力、应变和位移可根据这些载荷计算出。在进行多工况计算时，许输入相应的载荷，并且利用叠加原理进行叠加，叠加的方法可根据规范的要求进行设定 [10] 4.2.2 疲劳分析 由于回油管路长期振动超标，还要对其在振动工况下的疲劳应力进行分析，压力管线的疲劳破坏主要通过以下两种形式体现： 1）低循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较慢，一般指的时在使用寿命内应力循环的总次数小于1×105次，也可根据规范进行定义。 2）高循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较快，而不能再用强度理论来建立计算模型并求解。 本管系属于第二种情况，需要在PEPS软件中使用时程分析的方法进行求解。时程分析方法是一种相对比较精准的方法，但耗费的计
管道应力分析概述 CAESARII软件介绍 CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件。它既可以分析计算静态分析，也可进行动态分析。CAESARII向用户提供完备的国际上的通用管道设计规范，使用方便快捷。交互式数据输入图形输出，使用户可直观查看模型（单线、线框，实体图）强大的3D计算结果图形分析功能，丰富的约束类型，对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库，并且允许用户扩展自己的库。钢结构建模，并提供多种钢结构数据库.结构模型可以同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头，三通应力强度因子（SIF）的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择的程序运行方式,用户可定义各种工况。 一、管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 二、管道应力分析的主要内容 管道应力分析分为静力分析和动力分析。 静力分析包括： 1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏； 3）管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4）管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据； 5）管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。 动力分析包括：
l）管道自振频率分析——防止管道系统共振； 2）管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3）往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振； 4）往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 三、管道上可能承受的荷载 （1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等； （2）压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力； （3）位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； （4）风荷载； （5）地震荷载； （6）瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击： （7）两相流脉动荷载； （8）压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动； （9）机械振动荷载：如回转设备的振动。 四、管道应力分析的目的 1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值； 2）为了使与管系相连的设备的管口荷载在制造商或国际规范（如 NEMA SM-23、API-610、API-6 17等）规定的许用范围内； 3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内； 4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；
文章编号:1005)0329(2002)10)0028)04 管道系统振动分析与工程应用 王乐勤何秋良 (浙江大学,浙江杭州310027) 摘要:阐述了管道振动产生的原因与机理,影响因素以及消减管道振动的技术方法,提出了研究管道振动今后的发展方向。 关键词:往复式压缩机;管道;振动 中图分类号:TU3113文献标识码:A Reciprocating C ompressor Pipeline Vibration Analysis and Engineering Application Wang Leqin He Qiuliang Abstract:The reason and mechanism of bringing pipeline vibration,the fact of affecting pipeline vibration and technic and methods of reducing pipeline vibration were explained.In the end,the develop mental way to studying pipeline vibration was point out. Keywords:reciprocating compressor;pipeline;vibration 1引言 管道内的流体在流过管道过程中,由于管路的弯头、管径变化等因素,不可避免地有流速、压头的变化,这样就产生了管道振动问题。如活塞式压缩机、往复泵,由于吸、排量的间歇性和周期性使管流的压力、速度、密度等参数既随位置变化,又随时间变化。管流的压力、速度、密度等参数随时间呈周期性变化的现象称/管流脉动0。管流脉动是引起管道及附属设备振动的主要原因。此外,管道还会受到地震、风力和意想不到的外力瞬时冲击等作用,此时管道就要发生复杂的振动,这些振动将对管道的安全和寿命有一定的影响,严重的情况会造成不可预估的后果。据估计,工业先进的美国过去因管道振动而造成的损失每年达100亿美元以上,我国这类事故也经常发生,所以研究管道振动问题以及如何消除或减轻管道振动是一个很有经济效益的课题。 早在20世纪50年代,美国就开始对管道振动问题进行探索研究。20世纪70年代初,苏联的A#维将金在研究管道振动问题上取得突破性进展,接着由日本的一些学者继续完善,使管道振动问题进入实用阶段。我国在20世纪70年代中期开始进行管道振动问提的研究,目前已取得较好成果。 2管道振动的原因 211引起管道振动的原因 管道及其支架和与之相连结的各种设备或装置构成了一个复杂的机械结构系统,该系统产生振动是由多种原因引起的:一是由于运动机构的动力平衡性差或基础设计不当;二是由于气流脉动;三是共振;另外一个原因可能是管道内流体流速过快产生湍流边界层分离而形成涡流,引起振动。 21111动力平衡性差或基础设计不当引起的管道振动 一般管路都是和压缩机或泵连接在一起,压缩机和泵在出厂前的动平衡必须满足设计要求,安装应符合安装规范,保证其振动在设计范围之内。因此管道振动往往是基础设计不当造成的。21112气流脉动引起的管道振动 气流脉动是引发管道振动的最主要原因,管道输液(气)需通过压缩机或泵加压作为动力,这 收稿日期:2002)02)04
汽水管道振动的原因分析及解决方法研究 摘要：汽水管道在运行过程中会出现管道振动的情况，然而这种管道振动对于整个系统是不利的。本文主要针对汽水管道振动产生的原因进行分析探究，同时针对振动的原因提出了相关的解决措施。 关键词：汽水管道、管道振动、原因分析、解决方法 一、前言 振动是汽水管道系统运行中的一种常见现象，管道的剧烈振动可能导致管道系统及相关附件产生损坏及功能失效，管线长期受到振动影响会产生局部的集中应力。长时间的大幅度振动可能造成管道局部发生疲劳破坏，并对连接的设备产生附加推力，而造成管道连接设备的损害甚至严重的会影响整个系统安全运行。 二、汽水管道中常见的振动 1、介质汽化导致管路振动 以水为介质，当水泵入口温度高于入口压力下的饱和温度时,以及出口流量小于泵的最低流量时,介质水即要产生汽化。泵汽化时泵出口压力、流量下降或晃动，泵体及管道发生噪声和异常振动泵电机电流下降晃动。当泵发生汽化时，应立即停运故障泵启动备用泵。并做以下检查: （1）检查泵在低负荷运行时在循环管路是否畅通，其给水流量是否大于泵的最小流量，避免介质在泵内长期磨擦发生汽化。 （2）检查给泵入口的进口温度、压力是否符合设计要求，滤网是否堵塞,避免由于进口压力过低造成汽化。 （3）检查泵吸入口高度是否符合设计要求，是否满足泵所要求的必须汽蚀余量高度要求。 2、汽液两项流引起的管道振动 在运行时管道内存在着大量气体，如不能及时排出，则降低管道有效流通面积，阻碍液体的正常流动，在气体发生爆破时对管道产生汽蚀冲击，引起管道振动。当压力管道的阀门突然关闭或开启时,当水泵突然停止或启动时,因瞬时流速发生急剧变化引起液体动量迅速改变,而使压力显著变化，还会发生水击现象。 3、支吊架设计不良
工艺管道常见故障原因分 析示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
工艺管道常见故障原因分析示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 工艺管道出现故障的原因有很多，但一般说来，主要 是由以下这几个方面造成的； 1．设计缺陷 (1)工艺、结构设计缺陷 设计时未全面考虑管道所处的环境、振动、温度补 偿、支撑等因素的影响；管子、管件、阀门间连接形式不 合理，使得管道的刚性不足或过大，导致管道承受较大的 振动或应力，最终导致管道提前失效。
(2)选材不当 在设计选材时考虑不全面或选材错误，如温度条件、腐蚀条件等因素选材不当，都会导致管道因腐蚀等因素而提前失效。 2．检修安装施工缺陷 (1)管道安装 在管道安装过程中未严格按照施工规范进行施工，如存在强力组对导致管道内应力加大而加剧应力腐蚀，引起管道穿孔或破裂。 (2)焊接
在检修安装施工过程中，因焊接工艺选择不当、焊条焊剂未按规定烘干与保存、焊前与焊后热处理不当，同时，在焊接过程中，存在咬边、错边、未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷均会导致管道的施工质量下降，使管道在寿命周期内失效。 (3)材料 在施工过程中误用、混用、错用材料或代用材料不合要求、材料本身存在的质量缺陷也会引起管道的失效和破坏事故的发生。 (4)防腐、保温
汽水管道振动原因分析及治理 摘要:水击是压力管道中一种非恒定流，水击引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。这种大幅度的压强波动，使管壁材料及管道上的设备及附件承受很大的压力，压力的反复变化，会引起管道和设备的振动，严重时会造成管道、管道附件及设备的损坏，对电厂的安全稳定生产构成严重威胁。根据水击发生的原因及其表面现象，及时采取适当技术措施，避免水击的发生，保证电厂汽水管道的安全运行。 关键词:汽水管道；水击；危害；防范处理 在热力发电厂生产中，经常会发生汽水管道的水击现象，如处理不当，管道的水击轻者增大了管道的流动阻力，重者损坏管道及设备，甚至危及人身安全，因此对汽水管道水击现象的防范处理对于保证热力发电厂的安全运行具有重要意义。 1. 水击现象及其危害 水击是压力管道中一种非恒定流，当管道中的阀门突然关闭时，管内流动的水会发生水击现象，管内流动的蒸汽会发生汽锤现象，即水流速度或汽流速度发生突变使管内的水压或汽压先突升形成压缩波，后突降形成压强波，并重复下去，一直衰减至稳定的压力。水击引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。这种大幅度的压强波动，使管壁材料及管道上的设备及附件承受很大的压力，并伴随着管壁的扩张和收缩，引起管道强烈振动；同时，高频交变压力作用在管壁上，加之强烈的振动和流体的冲击，使金属表面打击出许多麻点，如果此时管道系统存在缺陷，则有可能对管系或设备造成破坏，导致事故的发生，严重时会危及调试人员或运行维护人员的生命安全。 1.1 蒸汽管道的水击现象及特征。在热力发电厂中水击现象最容易在蒸汽管道中发生，主要集中在主再热蒸汽管道、抽汽管道、汽封管道、高低加疏水管道等，蒸汽管道产生水击通常是以下几种状态比较普遍： （1）蒸汽管道由冷态备用投入运行，因进汽阀门开启过快或过大导致管道暖管不充分，疏水不彻底，致使送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，发出巨大的音响和振动，从而产生水击。 （2）汽轮机、锅炉负荷增加速度过快，或者锅炉汽包发生满水、汽水共腾等事故，使蒸汽带水进入管道，发生汽水冲击，造成管道振动。 （3）运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有开启或开度不足，在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下，漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中，在一定时间后，管道发生水击，产生剧烈的振动和刺耳的声响。蒸汽管道发生上列水击现象时，主要的特征一是管道系统发生振动，管道本体、支吊架及管道穿墙处均有振动，水击越强烈振动也越强烈；二是管道内发出刺耳的声响，如
浅析核电管道计算中楼层反应谱的由来及应用 发表时间：2019-05-31T09:43:36.823Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：刘学芬 [导读] 利用结构动力响应方程并结合适当的数值分析方法，可求得结构的系统响应，计算出管道应力。 核工业工程研究设计有限公司北京 101300 摘要：在核电站设计时，一般会考虑两个地震工况OBE和SSE，在这两个地震作用下如何保证结构的安全性是力学分析的一个重要任务。管道一般安装在各个厂房的不同楼层中，地震时，管道随着楼层振动而振动，采用楼层反应谱法可以对管道进行抗震分析。管道因材料、管径、走向、支架设置等有其自身的动力特性，包括柔性、振动频率、阻尼、振型等，利用结构动力响应方程并结合适当的数值分析方法，可求得结构的系统响应，计算出管道应力。 关键词：地震；地震计算方法；楼层反应谱；系统响应 一、地震的理论概念 地震是一种自然现象。每年全世界约发生地震五百万次，有感地震约占1%左右，造成灾害的平均每年十几次。一次地震可以持续15－30秒，地面加速度为0.1－0.6g范围，强震时间为10秒左右，频带范围在0.01－33Hz。图一是实测并经统计分析得到的地震波记录，反映了时间和加速度的关系。 K称为地震系数。由上式可以看出，静力法未考虑结构的动力特性，且把结构视为刚度无限大的，这不符合现实，故现基本不采用。 2、反应谱法。 反应谱分析法是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算结构位移和应力的分析技术。谱分析主要用于时间－历程分析，以便确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应分析情况，如地震、飓风、海洋波浪等。谱是谱值与频率之间的关系图，它反映了时间－历程载荷的强度和频率。谱分析主要有3种形式:响应谱、动力设计分析方法及功率谱密度。反应谱分析理论创立以来历经几十年的时间，为地震工程和抗震设计奠定了理论基础，在工程实践中，尤其对结构抗震计算具有十分重要的意义。 地震反应谱是根据实际地震记录求得的加速度反应谱，它是单自由度弹性体系在地震作用下其最大的反应与自振周期的关系曲线。按照反应谱理论，作为一个单自由度弹性体系结构的底部剪力或地震作用为： 反应谱法只考虑了振幅和频谱两个要素，解决了大部分问题，但是未考虑地震持续时间对结构的影响。在管道计算中，地震载荷是土建专业提资的楼层反应谱，考虑的是弹性体系的最大响应，故属于反应谱法。 3、时程分析法 时程分析法是20世纪60年代逐步发展起来的抗震分析方法，主要用于超高层建筑的抗震分析和工程抗震研究等。至20世纪80年代，已成为多数国家抗震设计规范或规程的分析方法之一。时程分析法是由结构基本运动方程输入地震加速度进行积分，求得整个时间历程内结构地震作用效应的一种结构动力计算方法，也为国际通用的动力分析方法。 时程分析法将实际地震加速度时程记录作为动荷载输入，进行结构的地震响应分析。全面考虑地震强度、频谱特性、地震持续时间等
核电厂管道系统振动分析与应用 【摘要】核电厂中管道的振动问题是普遍存在的，过大的振动会导致管系和设备的疲劳损坏，直接影响核电厂的运行安全。核电厂中管道的振动又是比较复杂的，除旋转设备本身是个重要振源外，管内流体的流动、管系布置、支吊架设置等都会对振动产生重大影响。本文着重从产生振动的原因着手，并结合实际案例探讨解决核电站管道振动问题的方法。 【关键词】核电站管道振动 1 管道振动的测量 管道振动测量方法主要有三种：目视检查、简化测量（位移法和速度法）和精确验证（模态反应法和测量应力法）。 目前国内外核电站对管道振动进行评价的推荐方法和经验，大多数采用速度限值进行评价，即使用速度法计算许用速度峰值（速度限值）。 依据ASME OM-S/G-2000 Part3的规范要求，管系上各点的最大振动速度峰值应小于许用速度峰值。许用速度峰值的表达式为（式中参数取值可参照标准DL/T1103-2009）： （英制单位in/sec，psi） 或（国际单位mm/s，MPa） 式中：：补偿管道特征跨上集中质量影响的修正系数；：ASME规范中定义的应力系数，对大多数管道系统；：考虑管道内部介质和保温层质量的修正系数；不同于固定端的端条件和不同于直跨的结构形式的修正系数；：考虑偏离共振的强迫振动的修正系数。 在试验开展前，首先绘制管道的单线立体图，并在图上标出具体的测点位置及管线号；然后根据上述的速度法公式，并结合已绘制的各系统管道单线立体图，同时参考相关的技术要求，分别对各系统管道中振动比较大的点进行振动限值计算。 振动测量的部位主要取在系统泵的进出口管线上。 2 振动原因分析及处理措施 管道振动的直接危害是因振动而出现疲劳开裂，从而导致系统不可用；间接危害是引起管道上的阀门或设备上的某些部件松脱和断裂，同样给系统运行带来危害，必须采取措施来减小管道的振动。
2003年 月 日发布 2003年 月 日实施 质 量 管 理 体 系 文 件 HQB-B06-05.306PP-2003 设计规定 管道应力分析设计规定 版 号：0 受控号：
管道应力分析设计规定HQB-B06-05.306PP- 2003版号编制校核审核批准批准日期 主编部室：管道室参编部室： 参编人员： 参校人员： 会签部室 签署 会签部室 签署 会签部室 签署 说明： 1．文件版号为A、B、C......。 2．每版号中局部修改版次为1/A、2/A……，1/B、2/B……，1/C、2/C……。
本规定（HQB-B06-05.306PP-2003）自2003年月实施。 目录 1. 总则 (1) 2. 应力分析管线的分类及应力分析方法 (2) 3. 管道应力分析设计输入和设计输出 (6) 4. 管道应力分析条件的确定 (9) 5. 管道应力分析评定准则 (11) 附件1 管线应力分析分类表 (14) 附件2 设备管口承载能力表 (15) 附件3 柔性系数k和应力增强系数i (16) 附件4 API 610《一般炼厂用离心泵》(摘录) (17) 附件5 NEMA SM23 (摘录) (22) 附件6 API 661 《一般厂用空冷器》(摘录) (23)
1. 总则 1.1 适用范围 1.1.1 本规定适用于石油化工生产装置及辅助设施中的碳钢、合金钢及不锈钢管道的应力分析设计工作。 本规定所列内容为管道应力分析设计工作的最低要求。 1.1.2 管道应力分析设计应保证管道在设计和工作条件下，具有足够的强度和合适的刚度，防止管道因热胀冷缩、支承或端点的附加位移及其它的荷载（如压力、自重、风、地震、雪等）造成下列问题： 1)管道的应力过大或金属疲劳引起管道或支架破坏。 2)管道连接处泄漏。 3)管道作用在与其相联的设备上的载荷过大，或在设备上产生大的变形或应 力，而影响了设备的正常运行。 4)管架因强度或刚度不够而造成管架破坏。 5)管道的位移量过大而引起的管道自身或其它管道的非正常运行或破坏。 6)机械振动、声频振动、流体锤、压力脉动、安全阀泄放等动荷载造成的管 道振动及破坏。 1.2 应力分析设计工作相关的标准、规范： 1) GB150-1999 《钢制压力容器》 2) GB50316-2000 《工业金属管道设计规范》 3) HG/T20645-1998 《化工装置管道机械设计规定》 4) JB/T8130.2－95 《可变弹簧支吊架》 5) JB/T8130.1－95 《恒力弹簧支吊架》
压力管道振动问题分析 摘要：在工业生产中，使用的压力管道受自身和外部环境等影响，会使管线引 起振动，管线如果长期受到振动的影响在应力集中的部位，就会产生疲劳感，从 而使管线发生断裂，就会引起较为严重的安全事故，从而引起介质外泄，所以在 生产中要尽量减少管道振动，以免造成不必要的安全事故发生。 关键词：压力管道；振动原因；对策分析 1 压力管道的振动原因分析 压力管道主要承受的压力来自内部结构和外部环境，所以产生的振源又不可 能只有一种，相关人员在对振动故障进行分析时，还要从系统本身以及外部环境 两个角度入手进行分析，使预防对策能全面一些。系统本身振动原因主要有两方面： 一方面是一些机械设备运行本身就会产生振动，这些振动会使周围相连接的 管道以及地面都随之产生振动，机器设备距离管道越近，压力管道振动程度就越大，产生变形的机率就越大。 另一方面管道内部液体在流动过程中，会因为外界作用或机械设备运行影响，而发生速度不均，甚至液体碰撞管道内壁的现象，这些不稳定液体作用在管道上，管道不会保持镇定。系统外部环境振动源主要是地理环境或气候环境的急剧变化 带来的轻微振动或激烈振动。比如天降大雨或大雪时，雨水和雪直接作用在管道上，给管道造成一定的压力，尤其是没有熔化的雪，这些压力是持续不规律作用 在管道上的，所以在此期间发生的管道振动频率也是不一样的。在地震发生时， 压力管道会随着地面振动一起振动，并且地面震动产生的压力会直接影响到压力 管道的稳定性，管道会直接断裂。外界环境带来的压力管道振动在管道使用期间 发生的频率还是比较小的，所以本文将研究重点放在系统内部带来的振动原因。 1.1 气柱固有频率 当管道系统内部不同管长的气柱固有频率保持一致时，同频压力管道就会出 现振动现象，振幅和振动程度会根据固有频率大小，做出相关反应。所以在对气 柱固有频率该原因进行分析时，除了要分析气柱固有频率产生过程外，还要对气 柱固有频率进行计算。在管道内部，所谓的气柱并不是指封闭空间中的气体，而 是指当管道内部的液体和管道内壁之间不再有空隙后，这些液体可以充当成弹性 气柱。管道在运输液体过程中，要保证液体按照一定的速度顺畅流动，还需要压 缩机或柱塞泵作用，使管道内部气体流动能随着液体流动发生变化，柱塞泵的气 缸负责管道气体吸排工作。这些气体的变化，会使管道内部气体与液体构成的环 境发生变化，管道弹性气柱自然不能稳定不变，在对固有频率进行计算时，直接 将管道气柱发生自由振动时的频率作为计算对象。气柱固有频率是振动产生的， 所以和平面波动理论是不谋而合的。所以可用平面波动方程来计算固有频率数值，平面波动方程是由两部分合成的，分别是连续性方程和运动方程，结合后的方程 式为：d 2 pt/dt 2 =a 2 d 2 pt/dl 2，p 是管道气流脉冲产生的压力，α 代表声速，l 为距离，t 是时间。固有频率和速度有关，公式是可以求得脉动速度的，前提是 要将脉动压力求解出来，可以将管道初始和边界条件作为参考依据。 1.2 结构固有频率 管道系统结构是由诸多管道连接而成的，所以整体连续性是比较强的，这就 造成振动连续性，这种振动产生的频率就是结构固有频率。理论力学相关的计算 方法计算对象为横平竖直较为简单的管道体系，而有直管和弯管相连接的管道体
工艺管道常见故障原因分析 (标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0816
工艺管道常见故障原因分析(标准版) 工艺管道出现故障的原因有很多，但一般说来，主要是由以下这几个方面造成的； 1．设计缺陷 (1)工艺、结构设计缺陷 设计时未全面考虑管道所处的环境、振动、温度补偿、支撑等因素的影响；管子、管件、阀门间连接形式不合理，使得管道的刚性不足或过大，导致管道承受较大的振动或应力，最终导致管道提前失效。 (2)选材不当 在设计选材时考虑不全面或选材错误，如温度条件、腐蚀条件等因素选材不当，都会导致管道因腐蚀等因素而提前失效。 2．检修安装施工缺陷
(1)管道安装 在管道安装过程中未严格按照施工规范进行施工，如存在强力组对导致管道内应力加大而加剧应力腐蚀，引起管道穿孔或破裂。 (2)焊接 在检修安装施工过程中，因焊接工艺选择不当、焊条焊剂未按规定烘干与保存、焊前与焊后热处理不当，同时，在焊接过程中，存在咬边、错边、未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷均会导致管道的施工质量下降，使管道在寿命周期内失效。 (3)材料 在施工过程中误用、混用、错用材料或代用材料不合要求、材料本身存在的质量缺陷也会引起管道的失效和破坏事故的发生。 (4)防腐、保温 在检修安装施工过程中，因防腐或保温不当，也会使管道因腐蚀加剧而提前失效。 3．振动 工艺管道的振源多种多样，大致可分为来自系统内和系统外的
核电站工艺管道支吊架布置分析 发表时间：2017-12-18T14:26:36.230Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第19期作者：眭洪涛王建强 [导读] 本文针对设计、施工中存在的问题进行了探讨和分析，提出了优化改进措施，可以提高工作效率。 中国核电工程有限公司河北分公司河北省 050000 摘要：笔者通过对核电站管道支吊架预制及安装的质量控制工作，发现支吊架在设计阶段存在选型复杂，施工阶段布置不合理，工程变更较多等问题，给安装工作造成较大困难，难以保证施工质量。本文针对设计、施工中存在的问题进行了探讨和分析，提出了优化改进措施，可以提高工作效率，保证核电站支吊架施工质量。 关键词：支吊架；布置；分析 1．支吊架简介 1.1 支吊架的范围及主要功能 支撑管道的支吊架通常分为两部分，一部分属于土建主结构部分，习惯称为“管架”或“管廊”；另一部分管道与土建主体结构之间相连接的各种支、托、吊部分，包括生根在建筑物（钢结构）上的各种支架以及高度在2m以下的独立支架，通称为“管道支吊架”。本文中所指支吊架即为后者，属管道专业设计、安装范畴。 管道支吊架的主要功能概括为：承受管道载荷、限制管道位移和控制管道震动三个方面。其中承受管道载荷为支吊架最主要、最普遍的功能。 1.2 支吊架的分类及构成 根据管道支吊架的功能以及管道支吊架各自的主要性质和用途，可将其分为承重支吊架、限位支吊装置和振动控制装置三大类。管道支吊架装置都是由装在管子上的部件（管部结构）和固定在承载结构（建筑结构或设备）上的部件（根部结构）以及与这两类部件相连接的中间部件[支吊架装置的功能部件（简称功能件）和（或）中间连接件]所组成。 2．支吊架设计、施工中存在的问题及分析 2.1 支吊架出现的问题 在核电站管道系统投入调试运行后和大小修检查中发现：由于设计或施工的问题，使支吊架工作状态异常，造成管道受力不合理，或因锈蚀耐久性降低等问题，使管道运行条件达不到原设计要求。归纳起来主要有以下几个方面：（1）管道和支吊架在安装过程中存在施工偏差。管道系统运行后管道限位结构断裂、脱离、失效，或者强度不够引起变形偏斜；支吊弹簧压缩、伸张受阻，不能灵活自如，恒力吊架花兰螺丝的螺母卡在其它钢梁上，导致弹簧的变形、失效。 （2）支架空托、悬空。由于设计或安装时热位移量不够，致使管道导向支架因空托或悬空而失效。 （3）支吊架严重锈蚀。特别是支吊架管部、根部和弹簧等，一则安装顺序不当，部分区域防腐质量差或防腐施工不可达；二则由于长期处于海洋性盐碱环境、运行工况差，检修和维护是个死角，致使这些部位严重受损。 2.2 设计、施工中存在的问题原因分析 产生上述问题的设计原因是：核电站支吊架在传统设计时为了实现其对管道系统的预设作用，采取了多种多样的设计形式，基本没有参照标准支吊架图集选型，致使部分支吊架庞大笨重，结构复杂异常。 施工中存在的原因有：支吊架施工顺序是预制阶段组装焊接完毕后进行喷砂防腐，安装阶段支吊架调整完毕后进行补漆。传统的施工工艺经现场实际操作时发现存在以下问题： （1）支吊架安装困难。由于部分支吊架体积、重量较大，在现场安装时通常要考虑采取手拉葫芦或其他吊装措施，加之个别核岛厂房空间狭小、管道和支架密集，给支吊架的安装就位带来很大困难。 （2）防腐涂装施工困难。核电站支吊架中采用了众多的箱型结构，传统核电站支吊架箱型结构防腐蚀做法是：长度≤300mm时，人工用毛刷从开口端刷漆；长度＞300mm时，不进行内壁涂装防腐，将另一端封口密闭。经验表明，对于不封口的箱型结构采用人工毛刷涂漆的效果较差，常出现漆膜厚度不够及流挂、起皱、起皮等质量缺陷；如果进行密闭处理，也存在不足：密闭处理时存在一部分空气在箱型结构里，为以后支吊架的锈蚀埋下隐患；支吊架从预制到最终安装的周期较长，密闭工作通常只能在支吊架调整时进行，密闭前箱型结构内部已经锈蚀；支吊架预制时在进行组装焊接，组件之间形成缝隙、死角，进入喷砂防腐阶段，无论利用机械除锈或手工除锈效果均不好，防腐涂装更加困难，称之为防腐不可达。 （3）现场变更多，影响施工速度。由于核岛厂房内安装工程涉及电气、通风、仪表、管道等众多专业，现场情况错综复杂，在施工阶段往往由于多专业“打架”或本专业“打架”，而需对支吊架进行变更使支吊架工作。核电站的变更管理流程线路较长，批复流转时间久，影响施工顺畅进行。 3．支吊架的设计优化 支吊架设计是管道设计的重要任务之一。从某种意义上说，管道的设计过程也是管道支吊架设计过程。为了减少核电站支吊架变更，方便安装，需要进行优化设计，建议如下： 3.1 管道支吊架设计选用应优先选用标准的及通用的支吊架 在设计中，应优先选择普通支吊架，尽量减少弹簧支吊架，由于弹簧支吊架比普通支吊架贵，在长期工作状态下还有失效问题，不如普通刚性支吊架耐用可靠，且过多的设置弹簧支吊架还会使管系各点位移方向失去控制，稳定性差。另外，标准支吊架在预制、安装过程中容易积累经验，组织标准化施工，提高支吊架安装质量。 3.2 在支吊架设计中应考虑足够的安装和维修空间 在核电站支吊架安装过程中由于空间狭窄，给支吊架的安装和焊接工作造成很大困难，容易造成支吊架安装位置偏差不能保证管道系统受力状态，而且支吊架最后在补漆时也不能保证涂装质量。同时也给电厂投入运营后，检修人员进行支吊架系统冷态、热态调整及维修带来极大的不便。因此支吊架在设计时应尽量简化型式，在满足设计功能的情况下优先采用构造简单的小型支吊架。